深部卸壓工程巖石力學(xué)測試規(guī)范

深部卸壓工程巖石力學(xué)測試技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了深部卸壓工程巖石力學(xué)參數(shù)測定中涉及的術(shù)語和定義、試驗原理、主要儀

器設(shè)備、試件規(guī)格、試驗步驟和數(shù)據(jù)計算。

本文件適用于在實驗室條件下，深部煤（巖）試件在軸對稱三向應(yīng)力（第一主應(yīng)力σ1

＞第二主應(yīng)力σ2＝第三主應(yīng)力σ3）條件下，對深部煤（巖）試件強度和變形參數(shù)的測定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期

的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改單）適用于本文件。

GB/T23561.3-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第3部分：煤和巖石塊體密度測

定方法

GB/T23561.4-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第4部分：煤和巖石孔隙率計算

方法

GB/T23561.7-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第7部分：單軸抗壓強度測定及

軟化系數(shù)計算方法

GB/T23561.8-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第８部分：煤和巖石變形參數(shù)測

定方法

GB/T23561.9-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第9部分：煤和巖石三軸強度及

變形參數(shù)測定方法

GB/T23561.10-2010煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第10部分：煤和巖石抗拉強度

測定方法

DB/T14-2018原地應(yīng)力測量水壓致裂法和套芯解除法技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

圍壓Confiningpressure

本文件中所闡述的“圍壓”均指深部煤（巖）試件在進行初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原之后，通

過應(yīng)力控制方式對其初始軸向應(yīng)力保持恒定，同時通過應(yīng)力控制方式采用一定的卸載速率對

初始圍壓（σ20=σ30）進行卸載至不同梯度的預(yù)設(shè)值（σ2=σ3），該不同梯度的預(yù)設(shè)值σ2=σ3即為

三軸加卸載試驗中的圍壓。

3.2

基于開挖效應(yīng)下的三軸加卸載力學(xué)試驗Triaxialloadingandunloadingtestbasedon

theexcavationeffect

首先，對深部煤（巖）試件進行還原至深部煤（巖）試件對應(yīng)埋深取樣處的初始高地應(yīng)

力狀態(tài)：σ10＝σv，σ20＝σ30＝σh；其次，保持初始軸壓σ10＝σv恒定，將σ20＝σ30＝σh以一定的

卸載速率卸載至不同梯度的預(yù)設(shè)值σ2=σ3；再次，保持σ2=σ3恒定，以初始軸壓σ10為起點，在

不同梯度的預(yù)設(shè)值（即圍壓σ2＝σ3）下施加軸壓直至試件破壞的過程。

IV

3.3

三軸峰值強度Triaxialpeakstrength

以初始軸壓σ10為起點，在圍壓（σ2＝σ3）作用下持續(xù)施加軸壓，致使深部煤（巖）試件

達到破壞時所能承受的最大軸向應(yīng)力σ1cf。

4三軸加卸載力學(xué)試驗原理

4.1初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原階段

開挖前，對深部煤（巖）試件進行初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原，即通過偏應(yīng)力恒定的方式，

將初始軸壓和初始圍壓分別還原至對應(yīng)埋深的初始高地應(yīng)力狀態(tài)。

4.2初始軸壓恒定-初始圍壓卸載階段（初始圍壓卸載至不同梯度預(yù)設(shè)值）

開挖時，深部巷道圍巖處于垂直主應(yīng)力不變、最小水平主應(yīng)力卸荷狀態(tài)。試驗時，需恒

定深部煤(巖)試件初始軸壓，卸荷初始圍壓，圍壓應(yīng)卸荷至不同梯度下的預(yù)設(shè)值。

4.3圍壓恒定，以初始軸壓為起點的軸向持續(xù)加載階段

開挖后，需保持卸載后的圍壓恒定，以初始軸壓為起點，對深部煤（巖）試件進行持續(xù)

軸向加載，直至深部煤（巖）試件進入殘余變形階段。

5儀器設(shè)備

5.1試件加工設(shè)備

鉆石機、鋸石機、磨石機或磨床。

5.2檢驗工具

試驗樣品的檢驗工具如下：

a)游標(biāo)卡尺，最小分度值0.02mm；

b)萬能角度尺、百分表架及百分表；

c)水平檢測臺；

d)高精度天平，最小分度值0.01g；

e)高精度波速測試儀，最小分度值0.01km/s。

5.3試驗儀器

5.3.1三軸巖石力學(xué)試驗機（含加載框架、三軸腔室、軸壓加載系統(tǒng)、圍壓增壓系統(tǒng)、

孔壓增壓系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、液壓動力源、計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、金屬剛性壓頭、耐高

溫高壓熱塑套、環(huán)向應(yīng)變引伸計、軸向傳感器）。

5.3.2三軸巖石力學(xué)試驗機精度應(yīng)不低于一級，并能夠滿足0.5MPa/s～1.0MPa/s的速

率加載。且加載范圍應(yīng)滿足式(1)：

1.25PmaxP05Pmax(1)

式中：

P0——材料試驗機度盤最大值，單位為牛(N)；

Pmax——預(yù)計試件的最大破壞載荷，單位為牛(N)。

5.3.3三軸巖石力學(xué)試驗機附加的三軸壓力室及可保持圍壓穩(wěn)定的圍壓增壓系統(tǒng)。三軸

壓力室的上、下端多孔金屬墊板的硬度應(yīng)不低于58洛氏硬度，不平行度應(yīng)小于0.02mm。

5.3.4試驗中所需其他材料如下：

a)粘結(jié)劑：502膠水、環(huán)氧樹脂膠或其他類似性能的粘結(jié)劑；

b)防潮、防油劑：環(huán)氧配膠、聚氯乙烯粘膠或聚乙烯縮醛膠；

2

c)清潔劑：丙酮、紗布、分析純乙醇和脫脂棉等。

6試驗試件

6.1埋深

深部煤（巖）試件取樣深度宜≥800m。

6.2規(guī)格

標(biāo)準的深部煤（巖）試件形狀宜采用圓柱體，其直徑為承壓板直徑的(0.98～1.00)倍，

一般取值范圍在(48～56)mm，高徑比范圍則為(1.8～2.2)。

6.3加載方向

深部煤（巖）試件層理一般應(yīng)同縱向加載方向垂直，其他方向應(yīng)加以特別說明。

6.4數(shù)量

同一工況下，每組深部煤（巖）試件至少要選3～5個試件進行三軸加卸載力學(xué)試驗；每

組深部煤（巖）試件或深部巖石試件至少進行5個不同圍壓下的三軸加卸載力學(xué)試驗。

6.5加工精度及含水狀態(tài)

試件的加工精度及含水狀態(tài)等應(yīng)按GB/T23561.7-2009中第5章的規(guī)定進行。

7試驗步驟

7.1地應(yīng)力測量

本部分的詳細操作參考DB/T14-2018規(guī)范進行。

對深部煤（巖）試件的取樣處進行初始地應(yīng)力測量與計算，將測量結(jié)果與計算結(jié)果填入

記錄表內(nèi)，見附錄Ａ。

7.2基礎(chǔ)特征描述

測定前核對深部煤（巖）試件的名稱和編號，對試件的顏色、顆粒、層理、節(jié)理、裂隙、

風(fēng)化程度、含水狀態(tài)、P-波波速、S-波波速、加載方向以及加工過程中出現(xiàn)的問題等進行準

確描述，并填入記錄表內(nèi)，見附錄B。

7.3尺寸測量

檢查深部煤（巖）試件的加工精度，測量深部煤（巖）試件的直徑和高度并填入記錄表

內(nèi)，見附錄B。

7.3.1直徑量測

直徑應(yīng)在試件的上下端面附近以及中央附近的斷面，測定相互垂直的兩個方向的直徑，

取其算術(shù)平均值為試件的直徑。

7.3.2高度量測

高度應(yīng)在試件的過中心軸的兩個相交的平面內(nèi)各取兩點，測定兩個高度值，取其算術(shù)平

均值作為深部煤（巖）試件的高度。

7.4質(zhì)量測量與密度計算

7.4.1測量深部煤（巖）試件的質(zhì)量，結(jié)合測量的直徑與高度，計算出深部煤（巖）試

件的密度，并填入記錄表內(nèi)，見附錄B。此部分按GB/T23561.3-2009中的測定方法進行。

7.4.2質(zhì)量測量

3

在質(zhì)量測量過程中，應(yīng)采用鑷子或指定夾具夾取深部煤（巖）試件進行質(zhì)量測量，測量

過程保證高精度天平水平，精確讀取質(zhì)量讀數(shù)，精確值0.01g。每個深部煤（巖）試件質(zhì)量

測量重復(fù)三次，取其算術(shù)平均值作為深部煤（巖）試件的質(zhì)量。

7.4.3密度計算

結(jié)合質(zhì)量算術(shù)平均值(g)、直接算術(shù)平均值(mm)以及高度算術(shù)平均值(mm)，計算出深部

煤（巖）試件的密度(g/mm3)。計算過程注意單位換算。

7.5波速測量

測量深部煤（巖）試件的P-波波速和S-波波速并填入記錄表內(nèi)，見附錄B。其中，波

速差異大的深部煤（巖）試件進行剔除（P波與S波波速差異不宜超過0.5km/s），不參與三

軸加卸載力學(xué)試驗。

7.6組構(gòu)辨識

7.6.1深部煤（巖）試件進行空間組構(gòu)辨識，并填入記錄表內(nèi)，見附錄B。

7.6.2組成成分的測量，X-射線衍射測試。

7.6.3原始孔洞結(jié)構(gòu)辨識，電鏡掃描測試或CT掃描測試。

7.6.4初始孔隙度測量，采取壓汞試驗測量。此部分參考GB/T23561.4-2009方法進行。

7.7基礎(chǔ)力學(xué)參數(shù)測量

深部煤（巖）試件基本力學(xué)參數(shù)測量，并填入記錄表內(nèi)，見附錄C。

測量深部煤（巖）試件基本力學(xué)參數(shù)：單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比以及單軸抗拉強度。

7.8圍壓的選擇

最大圍壓可根據(jù)實際情況選定，圍壓等級可按等差級數(shù)或等比級數(shù)進行選擇。

7.9試件安裝

拭凈上、下端多孔金屬墊塊，將深部煤（巖）試件置于上、下端多孔金屬墊塊，使三者

中心成一直線。上、下端多孔金屬墊塊應(yīng)符合GB／T23561.8-2009中7.4的規(guī)定。再將深

部煤（巖）試件與上、下端多孔金屬墊塊套上耐高溫高壓的熱塑套；之后用高溫?zé)釟鈽寣υ?/p>

件進行整體均勻加熱，進而達到均勻且完整地封閉試件的效果，試件安裝見圖１。必要時熱

塑套與上、下端多孔金屬墊塊的接口處可涂上聚氯乙烯粘膠以增強封閉效果。在此之后，將

密封好的深部煤（巖）試件置于三軸力學(xué)試驗機的上、下端壓頭之間，并使三軸壓縮腔室的

軸線與上、下端壓頭的軸線相重合，同時慢慢降低上端壓頭，直至上端壓頭與密封好的試件

接近貼合狀態(tài)。在此之后，啟動三軸力學(xué)試驗機，施加0.1kN～0.5kN的軸向壓力，以固定

深部煤（巖）試件。待試件固定后，將三軸壓縮腔室的封閉圈慢慢下放，使其封閉腔下端平

面與底部固定端完全封閉密封。在此之后，打開壓力室的排氣孔，將三軸壓縮腔室的空氣排

凈后擰緊排氣孔。之后，啟動圍壓增加系統(tǒng)，向三軸壓縮腔室持續(xù)注油，直至注滿整個三軸

壓縮腔室為止。

4

標(biāo)引序號說明：

1——上端壓頭；

2——環(huán)向變形引伸計（徑向）；

3——上端多孔金屬墊塊；

4——環(huán)向變形引伸計（徑向）固定桿；

5——耐高溫高壓的熱塑套；

6——軸向變形傳感器；

7——深部煤（巖）試件；

8——下端多孔金屬墊塊；

9——下端壓頭。

圖1深部煤（巖）試件安裝示意圖

7.10加卸載程序設(shè)置

7.10.1初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原階段

此階段采用偏應(yīng)力恒定(σ10-σ30)加載方式進行[即，(σ3，σ1)的應(yīng)力狀態(tài)由(0，σ10-σ30)加載

至(σ30，σ10)]，加載速率為0.5MPa/s，加載時間t0為(σ30/0.5)。

7.10.2初始軸壓恒定-初始圍壓卸載階段

此階段采用應(yīng)力控制方式進行，而對應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)則由(σ30，σ10)卸載至(σ3，σ10)，卸載

速率為0.5MPa/s，卸載時間t1為[(σ30-σ3)/0.5])。在此過程中使初始軸壓值σ10始終保持恒定，

變動范圍不應(yīng)超過±0.5％。

7.10.3圍壓恒定，以初始軸壓為起點的軸向持續(xù)加載階段。

保持圍壓恒定，以初始軸壓為起點，以0.5MPa/s～1.0MPa/s的穩(wěn)定加載速率施加軸壓

直至深部煤（巖）試件進入殘余變形階段。在此過程中，記錄下深部煤（巖）試件的破壞載

荷值。同時，三軸力學(xué)試驗機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動記錄深部煤試件或深部巖石試件的三軸加

卸載變形全過程的相關(guān)數(shù)據(jù)。

7.10.4最后將軸壓及圍壓卸載至0。卸載完成后，取出深部煤（巖）試件，記錄其破壞

狀況。

7.10.5當(dāng)有完整的宏觀主破壞面時，依據(jù)萬能角度尺來量測宏觀主破壞面與軸壓作用面

（水平面）之間的夾角θ。其中，(θ為平均破裂角，（°），其值為θ1，θ2和θ3的算術(shù)平均數(shù)。

另外，見圖2，用于檢驗求得的內(nèi)摩擦角φ。整個測試過程由測試系統(tǒng)全程自動記錄測試數(shù)

據(jù)，相應(yīng)的三軸加卸載試驗記錄表見附錄D。

5

標(biāo)引序號說明：

σ1——軸壓/MPa；

σ3——圍壓/MPa；

A——宏觀主破裂線起起始端；

B——宏觀主破裂線起伏度最高點；

C——宏觀主破裂線起伏度最低點；

D——宏觀主破裂線終末端；

θ1——破裂角1/°，其值為直線AD與水平線的夾角；

θ2——破裂角2/°，其值為直線AB與水平線的夾角；

θ3——破裂角3/°，其值為直線AC與水平線的夾角；

圖2深部煤（巖）試件的破壞狀態(tài)及破裂角示意圖

7.11變形參數(shù)測定

此三軸加卸載力學(xué)試驗采用電液伺服巖石三軸試驗機進行，載荷、位移、應(yīng)變測試儀器

與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)間通過外接接頭或傳感器相互連接，測試系統(tǒng)全程自動記錄測試數(shù)據(jù)，

亦包含三軸加卸載變形參數(shù)數(shù)據(jù)記錄，相應(yīng)的三軸加卸載變形參數(shù)數(shù)據(jù)記錄表見附錄E。

8試驗結(jié)果整理

8.1軸向最大主應(yīng)力

在一定的圍壓作用下的深部煤（巖）試件的三軸峰值強度按式(2)計算：

P

(2)

1cfS

式中：

σ1cf——在一定的圍壓作用下的深部煤（巖）試件的三軸峰值強度，單位為兆帕(MPa)；

P——深部煤（巖）試件的三軸破壞載荷，單位為牛(N)；

S——深部煤（巖）試件的初始承壓面積，單位為平方毫米(mm2)。

8.2繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線

以軸壓σ1為縱坐標(biāo)，軸向應(yīng)變ε1為橫坐標(biāo)，繪制軸壓與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線，在每條曲

線上標(biāo)出深部煤（巖）試件對應(yīng)埋深的初始高地應(yīng)力狀態(tài)(σ30，σ10)，不同梯度的圍壓值σ3，

以及不同梯度的圍壓值σ3相對應(yīng)下三軸峰值強度σ1cf，見圖3。如試驗結(jié)果呈現(xiàn)較大離散時，

6

可按附錄F處理。圖3中，軸壓σ1按式(3)計算：

P

(3)

1S

式中：

σ1——軸壓，單位為兆帕(MPa)；

P——軸向載荷，單位為牛(N)；

S——受壓試件的初始承壓面積，單位為平方毫米(mm2)。

圖3深部煤(巖)試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

8.3計算彈性模量和泊松比

8.3.1三軸加卸載下的深部煤（巖）試件的彈性模量計算按式(4)或式(5)，泊松比的計算

按式(6)，此過程僅限于依托第三階段（即圍壓恒定，以初始軸壓為起點的軸向持續(xù)加載階

段中的峰前彈性變形階段）的數(shù)據(jù)進行：

(2)()

E1313×103(4)

[3(123)11]

2

E13×103(5)

1

3

113(6)

(13)1233

式中：

E——三軸應(yīng)力狀態(tài)下深部煤（巖）試件的彈性模量，單位為（GPa）；

μ——泊松比；

Δσ1——軸向應(yīng)力增量，單位為兆帕（MPa）；

Δσ3——圍壓增量，單位為兆帕（MPa）；

7

Δε1——軸向應(yīng)變增量；

Δε3——徑向應(yīng)變增量。

8.3.2彈性模量計算精確至小數(shù)點后兩位；泊松比計算精確至0.01。

8.4計算內(nèi)摩擦角φ和內(nèi)聚力C

8.4.1以圍壓σ3為橫坐標(biāo)，三軸峰值強度σ1cf為縱坐標(biāo)，將同組深部煤（巖）試件的圍壓

與三軸峰值強度的關(guān)系在圖上標(biāo)出，見圖4。

圖4圍壓與三軸峰值強度關(guān)系示意圖

8.4.2通過上述各點繪制平均曲線，再從實際情況出發(fā)，在曲線上選取最適當(dāng)?shù)木€段繪

一條直線或在曲線上選取不同的線段繪出幾條直線。對每條直線都要計算出它們的斜率m

和縱軸上的截距b。各段直線方程的表達式見式(7)：

1cfbm3(7)

m，b可分別用式(8)、式(9)計算：

2

31cf31cf3

b22(8)

(3)n3

n

31cf31cf

m22(9)

(3)n3

n為該直線段內(nèi)的點數(shù)，σ1cf，σ3分別為該直線段內(nèi)各點相對應(yīng)的三軸峰值強度與圍壓

值。利用參數(shù)m和b，計算內(nèi)摩擦角φ和內(nèi)聚力C的公式分別按式(10)、式(11)：

m1

arcsin(10)

m1

b(1sin)

C(11)

2cos

8.5繪制莫爾圓及其包絡(luò)線

取縱、橫坐標(biāo)比例相同的坐標(biāo)紙，采用以壓應(yīng)力為正的直角坐標(biāo)系，首先，根據(jù)三軸加

卸載應(yīng)力路徑，確定好每個階段的莫爾圓的圓心和半徑并依次繪出莫爾圓簇。其次，根據(jù)實

際情況在所研究的范圍內(nèi)選定3～5個σ3值，再依據(jù)直線方程求出相對應(yīng)的σ1cf，以[(σ1cf+σ3)/2,

0]為圓心，(σ1cf-σ3)/2為半徑繪出一組莫爾圓及其包絡(luò)線，此包絡(luò)線即為該組深部煤（巖）試

件的強度曲線，見圖5，包絡(luò)線在縱軸上的截距為內(nèi)聚力C，與橫軸的夾角為內(nèi)摩擦角φ。

8

標(biāo)引序號說明：

1-初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原階段對應(yīng)的莫爾圓，圓心[(σ10+σ30)/2,0]，半徑R1為(σ10-σ30)/2，

σ10與σ30分別為初始高地應(yīng)力狀態(tài)對應(yīng)的初始軸壓和初始圍壓，MPa；

2-初始軸壓恒定-初始圍壓卸載階段對應(yīng)的莫爾圓，圓心[(σ10+σ3)/2,0]，半徑R2為

(σ10-σ3)/2，σ10為初始高地應(yīng)力狀態(tài)對應(yīng)的初始軸壓，σ3為以初始圍壓σ30為起點，卸載至一

定的圍壓預(yù)設(shè)值，MPa；

3-圍壓恒定-以初始軸壓為起點的軸向持續(xù)加載階段對應(yīng)的莫爾圓，圓心[(σ1cf+σ3)/2,0]，

半徑R3為(σ1cf-σ3)/2，σ1cf為深部煤（巖）試件三軸加卸載峰值強度，σ3為圍壓，MPa。

（a）深部煤（巖）試件三軸加卸載過程對應(yīng)的莫爾圓簇

（b）深部煤（巖）試件三軸加卸載應(yīng)力包絡(luò)線

標(biāo)引序號說明：

1——初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原階段；

2——初始軸壓恒定，初始圍壓卸載階段（開挖效應(yīng)）；

3——圍壓恒定，以初始軸壓為起點的軸向持續(xù)加載階段。

圖5深部煤（巖）試件的莫爾圓簇及其包絡(luò)線

9

附錄A

（規(guī)范性附錄）

深部煤（巖）試件對應(yīng)埋深的地應(yīng)力測試結(jié)果記錄表

測試單位：測試地點：測試人員名單：

種對對應(yīng)對應(yīng)孔方仰安測計

計算得到的最

類應(yīng)測試測試深位角裝測量的主應(yīng)力測量的剪應(yīng)力量算

終三向主應(yīng)力

分量/MPa分量/MPa

埋點編點位/m角/角/MPa日日

深號置/°/期期

/m°°σσττyτσσσ

σz

xyxyzzxhVH

試驗：計算：校核：

10

附錄B

（規(guī)范性附錄）

深部煤（巖）試件的物理力學(xué)性質(zhì)測試結(jié)果記錄表

測試單位：測試地點：測試人員名單：

深部巖編直徑高度截面質(zhì)密度含外P波波速S波波速初成內(nèi)部

煤性號/mm/mm積量/(g·m水觀/(km·s-1/(km·s-始分原始

（巖/S/mm2/gm-3)狀層)1)孔組孔洞

）巖煤態(tài)理隙成分布

試件種描、度描述

編號類述節(jié)

理

、

割

理

等

描

述

試驗：計算：校核：

11

附錄C

（規(guī)范性附錄）

深部煤（巖）試件的基本力學(xué)參數(shù)測試結(jié)果記錄表

測試單位：測試地點：測試人員名單：

試巖性直徑高度截面單軸壓縮單軸拉伸單軸抗壓單軸抗彈性泊備

件/煤/mm/mm積破壞載荷破壞載荷強度拉強度模量松注

2

編種類S/mmP/NP/NσUCS/MPaσUTS/MPE/GPa比

號a

試驗：計算：校核：

12

附錄D

（規(guī)范性附錄）

三軸加卸載力學(xué)試驗記錄表

測試單位：測試地點：測試人員名單：

試巖截受初初三軸加卸載過程三三軸圍壓

件性面力始始初始高地應(yīng)力還初始軸壓恒定-圍壓恒定，以初軸峰值σ3/

編/積方軸圍原階段初始圍壓卸載始軸壓為起點壓強度MPa

號煤S/m向壓壓階段的軸向加載階縮σ1cf/M

2

種mσ10σ30段破Pa

類/MP/MP加載速率控卸載速率控加載速控制壞

aa/(MPa·s-制/(MPa·s-制率模式載

1)或模1)或模/(MPa荷

(mm·min-式(mm·min-式·s-1)P/

1)1)或N

(mm·m

in-1)

試驗：計算：校核：

13

附錄E

（規(guī)范性附錄）

三軸加卸載變形參數(shù)試驗記錄表

測試單位：測試地點：測試人員名單：

試巖直高截面三軸軸徑體初始初始軸壓圍壓偏應(yīng)備

件性/徑度積壓縮向向積軸壓圍壓σ1/Mσ3/M力注

2

編煤/mm/mmS/mm破壞應(yīng)應(yīng)應(yīng)σ10/σ30/PaPa(σ1-

號種載荷變變變MPaMPaσ3)/

類P/Nε1/ε3εVMPa

%/%/%

試驗：計算：校核：

14

附錄F

（規(guī)范性附錄）

試驗數(shù)據(jù)整理方法

由于巖石的非均質(zhì)性、不連續(xù)性甚至是各向異性，巖石三軸加卸載試驗的結(jié)果往往呈現(xiàn)

較大的分散性。當(dāng)采用上述方法整理出直線方程σ1cf＝b+mσ3，其相關(guān)系數(shù)太?。ɡ缧∮?/p>

0.95）時，可根據(jù)具體情況，作如下處理：

a）根據(jù)深部煤（巖）試件的初始條件及試驗過程中的異常情況，舍棄可疑的數(shù)據(jù)或個

別的異常值，然后再繪制σ1－σ3關(guān)系曲線。

b）將所有得出的σ1cf，按其偏大、偏小值分為兩類，分別繪制兩條σ1－σ3關(guān)系曲線及莫

爾圓包絡(luò)線（包含三個階段），其中一條代表巖石強度的上限，另一條代表下限，然后根據(jù)

試驗的具體目的分別選用上限或下限。

c）增加深部煤（巖）試件的個數(shù)，尤其是同一個圍壓下的深部煤（巖）試件的個數(shù)。

15

ICS號

中國標(biāo)準文獻分類號GRM

中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟團體標(biāo)準

T/GRM

XXX-20xx

深部卸壓工程巖石力學(xué)測試技術(shù)導(dǎo)則

Technicalguideandrulefortherockmechanicstestingindeep

stressrelievingengineering

（送審稿）

2023-XX-XX發(fā)布2023-XX-XX實施

深部卸壓工程巖石力學(xué)測試技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了深部卸壓工程巖石力學(xué)參數(shù)測定中涉及的術(shù)語和定義、試驗原理、主要儀

器設(shè)備、試件規(guī)格、試驗步驟和數(shù)據(jù)計算。

本文件適用于在實驗室條件下，深部煤（巖）試件在軸對稱三向應(yīng)力（第一主應(yīng)力σ1

＞第二主應(yīng)力σ2＝第三主應(yīng)力σ3）條件下，對深部煤（巖）試件強度和變形參數(shù)的測定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期

的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改單）適用于本文件。

GB/T23561.3-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第3部分：煤和巖石塊體密度測

定方法

GB/T23561.4-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第4部分：煤和巖石孔隙率計算

方法

GB/T23561.7-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第7部分：單軸抗壓強度測定及

軟化系數(shù)計算方法

GB/T23561.8-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第８部分：煤和巖石變形參數(shù)測

定方法

GB/T23561.9-2009煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第9部分：煤和巖石三軸強度及

變形參數(shù)測定方法

GB/T23561.10-2010煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第10部分：煤和巖石抗拉強度

測定方法

DB/T14-2018原地應(yīng)力測量水壓致裂法和套芯解除法技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

圍壓Confiningpressure

本文件中所闡述的“圍壓”均指深部煤（巖）試件在進行初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原之后，通

過應(yīng)力控制方式對其初始軸向應(yīng)力保持恒定，同時通過應(yīng)力控制方式采用一定的卸載速率對

初始圍壓（σ20=σ30）進行卸載至不同梯度的預(yù)設(shè)值（σ2=σ3），該不同梯度的預(yù)設(shè)值σ2=σ3即為

三軸加卸載試驗中的圍壓。

3.2

基于開挖效應(yīng)下的三軸加卸載力學(xué)試驗Triaxialloadingandunloadingtestbasedon

theexcavationeffect

首先，對深部煤（巖）試件進行還原至深部煤（巖）試件對應(yīng)埋深取樣處的初始高地應(yīng)

力狀態(tài)：σ10＝σv，σ20＝σ30＝σh；其次，保持初始軸壓σ10＝σv恒定，將σ20＝σ30＝σh以一定的

卸載速率卸載至不同梯度的預(yù)設(shè)值σ2=σ3；再次，保持σ2=σ3恒定，以初始軸壓σ10為起點，在

不同梯度的預(yù)設(shè)值（即圍壓σ2＝σ3）下施加軸壓直至試件破壞的過程。

IV

3.3

三軸峰值強度Triaxialpeakstrength

以初始軸壓σ10為起點，在圍壓（σ2＝σ3）作用下持續(xù)施加軸壓，致使深部煤（巖）試件

達到破壞時所能承受的最大軸向應(yīng)力σ1cf。

4三軸加卸載力學(xué)試驗原理

4.1初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原階段

開挖前，對深部煤（巖）試件進行初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原，即通過偏應(yīng)力恒定的方式，

將初始軸壓和初始圍壓分別還原至對應(yīng)埋深的初始高地應(yīng)