基于波速测量的岩石储能量化表征方法研究

来源：黄金科学技术杂志2019年第2期北京时间：

作者：郭春志,马春德,周亚楠,刘泽霖,龙珊

单位：1. 中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083,2. 中南大学高等研究中心，湖南 长沙 410083

摘要：为了定量化表征岩石储能，选择3类典型岩石（强度较低的红砂岩、中等强度的大理岩和坚硬的花岗岩），在弹性区间内对其压缩载荷（或应力）与纵波波速之间的随动关系进行测试研究，并根据其应力—应变特征曲线，计算出应力与存储能量之间的定量关系，建立以应力为桥梁的“波速—应力—储能”的定量化表征方法。结果表明：在3种典型岩石弹性阶段内，其纵波波速与压缩应力均呈现出明显的线性关系；压缩应力与岩石储能之间基本符合复合幂指数关系；根据卸载波速—应力、应力—弹性储能所建立的模型，可以得到卸载波速与弹性储能之间的对应函数关系，实现了用波速定量化表征岩石储能的目的，即获得了一种较为可行的用波速定量化表征岩石储能的测试技术方法。测试结果还表明：硬岩比软岩更适合采用此方法来定量化表征存储的能量，其精度和准确度更高。

关键词：典型岩石,岩石强度,卸载波速,弹性储能,复合幂指数模型,定量化表征

基金资助：新疆维吾尔自治区重大科技专项“东天山复杂地质特长公路隧道建设关键工程研究与应用——特长公路隧道机械化安全快速施工技术研究”（编号：2018A03003-2）和国家重点研发计划项目“深部岩体力学与开采理论”之“深部高应力诱导与能量调控理论”(编号：2016YFC0600706)