本发明涉及岩石力学领域，尤其涉及一种岩石脆性指数的确定方法及装置。
背景技术：
煤层气是一种储存在煤层的煤岩中的重要油气资源，煤岩具有良好的可压裂性可以提高对煤层气的开采效率。而煤岩的脆性是评价煤岩是否具有良好可压裂性的关键参数。因此，技术人员会在开采之前对煤岩的脆性进行评价。
目前，技术人员可以先行获得煤岩的应力应变曲线，在应力应变曲线中，分别对峰前曲线(煤岩出现破坏前的曲线)和峰后曲线(煤岩出现破坏后的曲线)进行简化处理以获得对应的两条直线，之后获得两条直线的斜率，即杨氏模量和软化模量，再将软化模量除以杨氏模量得到的值作为煤岩的脆性指数。之后，技术人员可以根据煤岩的脆性指数来对煤岩的脆性进行评价，其中，当该脆性指数大于规定的脆性指数阈值时，认为煤岩的脆性较大；当该脆性指数不大于该规定的脆性指数阈值时，认为煤岩的脆性较小。
但是，在峰前曲线和峰后曲线中，煤岩的应力和应变的变化过程均是较为复杂的。现有技术对其变化过程进行简化处理，而后根据斜率计算获得的脆性指数误差大，导致岩石的脆性评价不准确。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的岩石脆性指数的确定方法及装置，技术方案如下：
一种岩石脆性指数的确定方法，包括：
获得岩石试件的应力应变曲线；
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量；
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量；
根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数。
可选的，所述根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量，包括：
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰前曲线中的多个点，获得所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值；
将确定的所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第一计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰前积累能量；式中：wpre为峰前积累能量，σ为应力，ε为应变，εa为峰值应变。
可选的，所述根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能，包括：
根据所述应力应变曲线，获得所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，以及获得与所述残余强度对应的弹性模量；
将所述第一应力值和所述弹性模量输入第二计算公式：
中，获得所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；式中，wr为所述弹性能，σb为所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，eb为与所述残余强度对应的弹性模量。
可选的，所述根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量，包括：
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰后曲线中的的多个点，获得所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值，每个参数组合中均包括一个应变值和相应的一个应力值；
将确定的所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第三计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰后释放能量；式中，wpost为峰后释放能量，σ为应力，ε为应变，εb为所述岩石试件在到达所述残余强度时的应变，εa为峰值应变。
可选的，所述根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数，包括：
将确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量输入第四计算公式：
bre＝1-exp[-(wpre-wr)/wpost]
中，获得所述岩石试件的脆性指数；式中，bre为所述岩石试件的脆性指数，wpre为峰前积累能量，wr为所述弹性能，wpost为峰后释放能量。
可选的，在所述确定所述岩石试件的脆性指数之后，所述方法还包括：
根据确定的所述脆性指数，对所述岩石试件的脆性性能进行评价。
可选的，所述根据确定的所述脆性指数，对所述岩石试件的脆性性能进行评价，包括：
判断所述脆性指数是否不小于预设阈值，若是，则所述岩石试件的脆性大；否则，所述岩石试件的脆性小。
一种岩石脆性指数的确定装置，包括：第一获得单元、第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元和第四确定单元，其中：
所述第一获得单元，用于获得岩石试件的应力应变曲线；
所述第一确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量；
所述第二确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；
所述第三确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量；
所述第四确定单元，用于根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数。
可选的，所述第一确定单元，具体包括：第五确定单元和第二获得单元，其中：
所述第五确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰前曲线中的多个点，获得所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值；
所述第二获得单元，用于将确定的所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第一计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰前积累能量；式中：wpre为峰前积累能量，σ为应力，ε为应变，εa为峰值应变。
可选的，所述第二确定单元，具体包括：第三获得单元和第四获得单元，其中：
所述第三获得单元，用于根据所述应力应变曲线，获得所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，以及获得与所述残余强度对应的弹性模量；
所述第四获得单元，用于将所述第一应力值和所述弹性模量输入第二计算公式：
中，获得所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；式中，wr为所述弹性能，σb为所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，eb为与所述残余强度对应的弹性模量。
可选的，所述第三确定单元，具体包括：第五获得单元和第六获得单元，其中：
所述第五获得单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰后曲线中的的多个点，获得所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值，每个参数组合中均包括一个应变值和相应的一个应力值；
所述第六获得单元，用于将确定的所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第三计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰后释放能量；式中，wpost为峰后释放能量，σ为应力，ε为应变，εb为所述岩石试件在到达所述残余强度时的应变，εa为峰值应变。
可选的，所述第四确定单元，具体用于：
将确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量输入第四计算公式：
bre＝1-exp[-(wpre-wr)/wpost]
中，获得所述岩石试件的脆性指数；式中，bre为所述岩石试件的脆性指数，wpre为峰前积累能量，wr为所述弹性能，wpost为峰后释放能量。
可选的，所述装置还包括评价单元，所述评价单元用于：
在所述确定所述岩石试件的脆性指数之后，根据确定的所述脆性指数，对所述岩石试件的脆性性能进行评价。
可选的，所述评价单元，具体用于：
在所述确定所述岩石试件的脆性指数之后，判断所述脆性指数是否不小于预设阈值，若是，则所述岩石试件的脆性大；否则，所述岩石试件的脆性小。
本发明提供的岩石脆性指数的确定方法及装置，通过获得岩石试件的应力应变曲线，根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量，根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能，根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量，根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数，在量化岩石试件的脆性指数的过程中更有效和更大化的利用了岩石试件的应力应变曲线中的信息，提高了对岩石试件的脆性指数的量化的准确性，从而可以更为准确对岩石的脆性大小进行评价。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了一种岩石脆性指数的确定方法的流程图；
图2示出了一种岩石试件的应力应变曲线图；
图3示出了岩石试件m1和m2的应力应变曲线图；
图4示出了另一种岩石脆性指数的确定方法的流程图；
图5示出了一种岩石脆性指数的确定装置的结构示意图；
图6示出了另一种岩石脆性指数的确定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本实施例提出了一种岩石脆性指数的确定方法，包括以下步骤：
s10、获得岩石试件的应力应变曲线；
具体的，本发明可以使用三轴剪力仪，对岩石试件进行三轴岩石力学试验中的有侧限压缩试验，来获得岩石试件的应力应变曲线。
需要说明的是，本发明中的岩石试件可以是煤岩。
在实际应用中，本发明可以依据美国astmd2938标准，先行对大块岩石钻取ф25mm×h50mm的圆柱形岩石试件，为避免端部效应，岩石试件周边需光滑，上下两个端面的平行应保持在0.02mm范围内，端面与轴线的垂直度在0.05mm内。本发明可以使用rtr—1500电液伺服高温高压动态岩石三轴测试系统对岩石试件进行三轴岩石力学试验，根据实际井深或模拟井深(不小于600米)来对岩石试件施加围压8mpa，之后施加轴向载荷并不断增大轴向载荷直至岩石试件出现破坏，并在岩石试件出现破坏后将施加的轴向载荷减小至一定值，以获得该岩石试件的应力应变曲线，如图2所示的应力应变曲线，本实施例即以该图2所示的应力应变曲线对下述步骤中的相关公式进行说明。
还需要说明的是，获得岩石试件的应力应变曲线的过程可以使用现有技术，本发明对此具体过程不做限定。
s20、根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量；
其中，本发明可以将应力应变曲线的峰值点之前的曲线确定为峰前曲线，将应力应变曲线的峰值点之后的曲线确定为峰后曲线。该峰值点为岩石试件在试验过程中遭受最大轴向力时所对应的点。例如，在图2所示的应力应变曲线中，点a为峰值点，点a之前的曲线为峰前曲线。
具体的，本发明可以在对岩石试件进行有侧限压缩试验的过程中，在岩石试件出现破坏之前持续增加对岩石试件施加的轴向力，将岩石试件出现破坏时在应力应变曲线中对应的点确定为峰值点。
具体的，本发明可以将对峰前曲线进行积分所获得的值确定为峰前积累能量。
可选的，步骤s20可以具体包括：
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰前曲线中的多个点，获得所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值；
将确定的所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第一计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰前积累能量；式中：wpre为峰前积累能量，σ为应力，ε为应变，εa为峰值应变。
其中，εa即为岩石试件在点峰值点处的应变。
s30、根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；
其中，残余强度为岩石试件在峰值点后、应力稳定至一定值时的强度。例如，岩石试件在图2所示点b处对应的状态即为残余强度。
可选的，步骤s30可以具体包括：
根据所述应力应变曲线，获得所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，以及获得与所述残余强度对应的弹性模量；
将所述第一应力值和所述弹性模量输入第二计算公式：
中，获得所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；式中，wr为所述弹性能，σb为所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，eb为与所述残余强度对应的弹性模量。
需要说明的是，本发明可以在岩石试件出现破坏时，在理论上卸载对岩石试件施加的力(实际试验过程未进行卸载)，在卸载后，岩石试件会发生回弹。卸载曲线(卸载后岩石的应力应变曲线)可以沿岩石试件在受压阶段(峰前曲线阶段)的峰值点对应的弹性模量进行回弹，但由于岩石试件在受压阶段中发生的原始裂隙压缩以及塑性变形，因此岩石试件在回弹结束后也不会恢复至在进行有侧限压缩试验之前的状态。
其中，岩石试件发生回弹时对应的弹性模量，即为与岩石试件的残余强度对应的eb。
其中，岩石试件在峰值点处的峰值点切线模量为ea，岩石试件在受压阶段中的裂缝扩展阶段内裂缝发育程度的损伤变量为d，eb、ea与d的关系为：
eb＝(1-d)ea
。由于煤岩的塑性区较短，因此，本发明可以将d视为零，即eb的值约等于ea。为简便计算，本发明可以将峰值点处的割线模量eao的值确定为点峰值点处的切线模量ea的值。因此，本发明可以将eao的值确定为eb。
其中，如图2所示，本发明可以过点b做斜率为eb的直线，之后根据该直线与横轴的交点、点b和点εb形成的第一面积确定为岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能的值，即第二计算公式：
，其中，该第二计算公式中等号的右部分即为第一面积。
s40、根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量；
其中，本发明可以在岩石试件的应力应变曲线中，将峰值点之后的曲线确定为峰后曲线。例如，在图2所示的应力应变曲线中，本发明可以将点a之后的曲线确定为峰后曲线。
具体的，本发明可以在峰后曲线中，对由峰值点至与残余强度对应的点之间的部分峰后曲线进行积分，并将积分后所获得的值确定为岩石试件的峰后释放能量。如图2所示，本发明可以对峰值点a至与残余强度对应的点b之间部分峰后曲线进行积分，并讲积分获得的值确定为峰后释放能量。
可选的，步骤s40可以具体包括：
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰后曲线中的的多个点，获得所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值，每个参数组合中均包括一个应变值和相应的一个应力值；
将确定的所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第三计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰后释放能量；式中，wpost为峰后释放能量，σ为应力，ε为应变，εb为所述岩石试件在到达所述残余强度时的应变，εa为峰值应变。
s50、根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数。
可选的，步骤s50可以具体为：
将确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量输入第四计算公式：
bre＝1-exp[-(wpre-wr)/wpost]
中，获得所述岩石试件的脆性指数；式中，bre为所述岩石试件的脆性指数，wpre为峰前积累能量，wr为所述弹性能，wpost为峰后释放能量。
需要说明的是，由于岩石试件的峰前曲线中非线性弹性段较长(如图2中的0a段曲线)、塑性段较短(如图2中的ba段曲线)，峰后曲线多层台阶式下落，因此，为能有效的最大化利用岩石试件的应力应变曲线来量化岩石试件的脆性指数，本发明根据岩石试件在试验过程中的能量积累和能量转化过程，来构筑在第四计算公式中的岩石试件的峰前积累能量、峰后释放能量以及到达残余强度时储存的弹性能的第一比值关系：
(wpre-wr)/wpost
，该第一比值关系得到的值大于0。
可选的，本发明根据试验分析，可以在第一比值关系的取值范围中选取1作为判断岩石试件脆性的分界值。其中，当第一比值关系获得的值大于1时，本发明可以认为岩石试件偏脆性，且数值越大脆性越强；当第一比值关系获得的值大于0而不大于1时，本发明可以认为岩石试件偏塑性或脆性较差，且数值越小，脆性越小。当然，该分界值也可以由技术人员根据实际情况在第一比值关系的取值范围中进行选取，本发明对分界值的具体选值不做限定。
具体的，为可以更直观的体现岩石试件的脆性指数，本发明可以根据第四计算公式中以自然常数e为底的指数函数的特征，将第一比值关系得到的值调整至区间[0，1]中的数值bre，即脆性指数。若bre越大，则岩石试件的脆性越大；若bre越小，则岩石试件的脆性越小。
还需要说明的是，本发明相对于现有技术，更有效且更大化的利用了岩石试件的应力应变曲线中的信息，这可以提高对岩石试件的脆性评价的准确性。例如，对于技术人员获得的如图3所示的岩石试件m1和m2的应力应变曲线，基于现有技术所分别获得的m2与m1的脆性指数，m2的脆性指数大于m1的脆性指数但差值很小，现有技术判断m2与m1的脆性相近；基于步骤s10至s50获得的m2与m1的脆性指数，m2的脆性指数大于m1的脆性指数且差值为0.1，本发明可判断m2的脆性明显大于m1。而从图3所示曲线可看出，m2在峰前曲线中积累的能量较m1更多，在峰后曲线中跌落所需的机械能较m1更少，这m2的脆性应较为明显的比m1大，因此，结合本发明和现有技术对于m1和m2的脆性指数的计算结果，可知本发明所确定的岩石试件的脆性指数相比现有技术更为准确。
本实施例提出的岩石脆性指数的确定方法，通过获得岩石试件的应力应变曲线，根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量，根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能，根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量，根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数，在量化岩石试件的脆性指数的过程中更有效和更大化的利用了岩石试件的应力应变曲线中的信息，提高了对岩石试件的脆性指数的量化的准确性，从而可以更为准确对岩石的脆性大小进行评价。
基于图1所示方法，本实施例提出了另一种岩石脆性指数的确定方法，如图4所示，该方法在步骤s50之后，还可以包括步骤s60。
s60、根据确定的所述脆性指数，对所述岩石试件的脆性性能进行评价。
可选的，步骤s60可以具体为：
判断所述脆性指数是否不小于预设阈值，若是，则所述岩石试件的脆性大；否则，所述岩石试件的脆性小。
在实际应用中，本发明可以根据在第四计算公式中获得的脆性指数与预设阈值的关系，来对岩石试件的脆性进行评价。其中，该预设阈值的值可以由技术人员根据实际情况进行制定，本发明对此不做限定。例如，将预设阈值与现有技术所规定的脆性指数阈值进行对标，即本发明可以在与现有技术所规定的脆性指数阈值对应的应力应变曲线中，执行步骤s10至s50，之后将获得的脆性指数确定为预设阈值。
本实施例提出的岩石脆性指数的确定方法，通过设置预设阈值，比较岩石试件的脆性指数与该预设阈值的大小关系，来对岩石试件的脆性进行具体评价。
与图1所示方法相对应，本实施例提出了一种岩石脆性指数的确定装置，可以包括：第一获得单元、第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元和第四确定单元，如图5所示，其中：
所述第一获得单元，用于获得岩石试件的应力应变曲线；
具体的，本发明可以使用三轴剪力仪，对岩石试件进行三轴岩石力学试验中的有侧限压缩试验，来获得岩石试件的应力应变曲线。
需要说明的是，本发明中的岩石试件可以是煤岩。
在实际应用中，本发明可以依据美国astmd2938标准，先行对大块岩石钻取ф25mm×h50mm的圆柱形岩石试件，为避免端部效应，岩石试件周边需光滑，上下两个端面的平行应保持在0.02mm范围内，端面与轴线的垂直度在0.05mm内。本发明可以使用rtr—1500电液伺服高温高压动态岩石三轴测试系统对岩石试件进行三轴岩石力学试验，根据实际井深或模拟井深(不小于600米)来对岩石试件施加围压8mpa，之后施加轴向载荷并不断增大轴向载荷直至岩石试件出现破坏，并在岩石试件出现破坏后将施加的轴向载荷减小至一定值，以获得该岩石试件的应力应变曲线。
还需要说明的是，获得岩石试件的应力应变曲线的过程可以使用现有技术，本发明对此具体过程不做限定。
所述第一确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量；
其中，本发明可以将应力应变曲线的峰值点之前的曲线确定为峰前曲线，将应力应变曲线的峰值点之后的曲线确定为峰后曲线。该峰值点为岩石试件在试验过程中遭受最大轴向力时所对应的点。
具体的，本发明可以在对岩石试件进行有侧限压缩试验的过程中，在岩石试件出现破坏之前持续增加对岩石试件施加的轴向力，将岩石试件出现破坏时在应力应变曲线中对应的点确定为峰值点。
具体的，本发明可以将对峰前曲线进行积分所获得的值确定为峰前积累能量。
可选的，所述第一确定单元，可以具体包括：第五确定单元和第二获得单元，其中：
所述第五确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰前曲线中的多个点，获得所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值；
所述第二获得单元，用于将确定的所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第一计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰前积累能量；式中：wpre为峰前积累能量，σ为应力，ε为应变，εa为峰值应变。
其中，εa即为岩石试件在点峰值点处的应变。
所述第二确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；
其中，残余强度为岩石试件在峰值点后、应力稳定至一定值时的强度。
可选的，所述第二确定单元，可以具体包括：第三获得单元和第四获得单元，其中：
所述第三获得单元，用于根据所述应力应变曲线，获得所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，以及获得与所述残余强度对应的弹性模量；
所述第四获得单元，用于将所述第一应力值和所述弹性模量输入第二计算公式：
中，获得所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；式中，wr为所述弹性能，σb为所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，eb为与所述残余强度对应的弹性模量。
需要说明的是，本发明可以在岩石试件出现破坏时，在理论上卸载对岩石试件施加的力(实际试验过程未进行卸载)，在卸载后，岩石试件会发生回弹。卸载曲线(卸载后岩石的应力应变曲线)可以沿岩石试件在受压阶段(峰前曲线阶段)的峰值点对应的弹性模量进行回弹，但由于岩石试件在受压阶段中发生的原始裂隙压缩以及塑性变形，因此岩石试件在回弹结束后也不会恢复至在进行有侧限压缩试验之前的状态。
其中，岩石试件发生回弹时对应的弹性模量，即为与岩石试件的残余强度对应的eb。
其中，岩石试件在峰值点处的峰值点切线模量为ea，岩石试件在受压阶段中的裂缝扩展阶段内裂缝发育程度的损伤变量为d，eb、ea与d的关系为：
eb＝(1-d)ea
。由于煤岩的塑性区较短，因此，本发明可以将d视为零，即eb的值约等于ea。为简便计算，本发明可以将峰值点处的割线模量eao的值确定为点峰值点处的切线模量ea的值。因此，本发明可以将eao的值确定为eb。
所述第三确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量；
其中，本发明可以在岩石试件的应力应变曲线中，将峰值点之后的曲线确定为峰后曲线。
具体的，本发明可以在峰后曲线中，对由峰值点至与残余强度对应的点之间的部分峰后曲线进行积分，并将积分后所获得的值确定为岩石试件的峰后释放能量。
可选的，所述第三确定单元，可以具体包括：第五获得单元和第六获得单元，其中：
所述第五获得单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰后曲线中的的多个点，获得所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值，每个参数组合中均包括一个应变值和相应的一个应力值；
所述第六获得单元，用于将确定的所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第三计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰后释放能量；式中，wpost为峰后释放能量，σ为应力，ε为应变，εb为所述岩石试件在到达所述残余强度时的应变，εa为峰值应变。
所述第四确定单元，用于根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数。
可选的，所述第四确定单元，可以具体用于：
将确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量输入第四计算公式：
bre＝1-exp[-(wpre-wr)/wpost]
中，获得所述岩石试件的脆性指数；式中，bre为所述岩石试件的脆性指数，wpre为峰前积累能量，wr为所述弹性能，wpost为峰后释放能量。
需要说明的是，由于岩石试件的峰前曲线中非线性弹性段较长、塑性段较短，峰后曲线多层台阶式下落，因此，为能有效的最大化利用岩石试件的应力应变曲线来量化岩石试件的脆性指数，本发明根据岩石试件在试验过程中的能量积累和能量转化过程，来构筑在第四计算公式中的岩石试件的峰前积累能量、峰后释放能量以及到达残余强度时储存的弹性能的第一比值关系：
(wpre-wr)/wpost
，该第一比值关系得到的值大于0。
可选的，本发明根据试验分析，可以在第一比值关系的取值范围中选取1作为判断岩石试件脆性的分界值。其中，当第一比值关系获得的值大于1时，本发明可以认为岩石试件偏脆性，且数值越大脆性越强；当第一比值关系获得的值大于0而不大于1时，本发明可以认为岩石试件偏塑性或脆性较差，且数值越小，脆性越小。当然，该分界值也可以由技术人员根据实际情况在第一比值关系的取值范围中进行选取，本发明对分界值的具体选值不做限定。
具体的，为可以更直观的体现岩石试件的脆性指数，本发明可以根据第四计算公式中以自然常数e为底的指数函数的特征，将第一比值关系得到的值调整至区间[0，1]中的数值bre，即脆性指数。若bre越大，则岩石试件的脆性越大；若bre越小，则岩石试件的脆性越小。
还需要说明的是，本发明相对于现有技术，更有效且更大化的利用了岩石试件的应力应变曲线中的信息，这可以提高对岩石试件的脆性评价的准确性。
本实施例提出的岩石脆性指数的确定装置，可以在量化岩石试件的脆性指数的过程中更有效和更大化的利用岩石试件的应力应变曲线中的信息，提高对岩石试件的脆性指数的量化的准确性，从而可以更为准确对岩石的脆性大小进行评价。
基于图5所示装置，本实施例提供了另一种岩石脆性指数的确定装置，如图6所示，该装置还可以包括评价单元，所述评价单元用于：
在所述确定所述岩石试件的脆性指数之后，根据确定的所述脆性指数，对所述岩石试件的脆性性能进行评价。
可选的，所述评价单元可以具体用于：
在所述确定所述岩石试件的脆性指数之后，判断所述脆性指数是否不小于预设阈值，若是，则所述岩石试件的脆性大；否则，所述岩石试件的脆性小。
在实际应用中，本发明可以根据在第四计算公式中获得的脆性指数与预设阈值的关系，来对岩石试件的脆性进行评价。其中，该预设阈值的值可以由技术人员根据实际情况进行制定，本发明对此不做限定。
本实施例提出的岩石脆性指数的确定方法，通过设置预设阈值，比较岩石试件的脆性指数与该预设阈值的大小关系，来对岩石试件的脆性进行具体评价。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
1.一种岩石脆性指数的确定方法，其特征在于，包括：
获得岩石试件的应力应变曲线；
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量；
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量；
根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量，包括：
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰前曲线中的多个点，获得所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值；
将确定的所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第一计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰前积累能量；式中：wpre为峰前积累能量，σ为应力，ε为应变，εa为峰值应变。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能，包括：
根据所述应力应变曲线，获得所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，以及获得与所述残余强度对应的弹性模量；
将所述第一应力值和所述弹性模量输入第二计算公式：
中，获得所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；式中，wr为所述弹性能，σb为所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，eb为与所述残余强度对应的弹性模量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量，包括：
根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰后曲线中的的多个点，获得所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值，每个参数组合中均包括一个应变值和相应的一个应力值；
将确定的所述峰后曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第三计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰后释放能量；式中，wpost为峰后释放能量，σ为应力，ε为应变，εb为所述岩石试件在到达所述残余强度时的应变，εa为峰值应变。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数，包括：
将确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量输入第四计算公式：
bre＝1-exp[-(wpre-wr)/wpost]
中，获得所述岩石试件的脆性指数；式中，bre为所述岩石试件的脆性指数，wpre为峰前积累能量，wr为所述弹性能，wpost为峰后释放能量。
6.根据权利要求1至5所述的任一方法，其特征在于，在所述确定所述岩石试件的脆性指数之后，所述方法还包括：
根据确定的所述脆性指数，对所述岩石试件的脆性性能进行评价。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据确定的所述脆性指数，对所述岩石试件的脆性性能进行评价，包括：
判断所述脆性指数是否不小于预设阈值，若是，则所述岩石试件的脆性大；否则，所述岩石试件的脆性小。
8.一种岩石脆性指数的确定装置，其特征在于，包括：第一获得单元、第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元和第四确定单元，其中：
所述第一获得单元，用于获得岩石试件的应力应变曲线；
所述第一确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰前积累能量；
所述第二确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；
所述第三确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件的峰后释放能量；
所述第四确定单元，用于根据确定的所述峰前积累能量、所述弹性能和所述峰后释放能量，确定所述岩石试件的脆性指数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体包括：第五确定单元和第二获得单元，其中：
所述第五确定单元，用于根据所述应力应变曲线，确定所述岩石试件在峰前曲线中的多个点，获得所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标，其中，横坐标为应变值，纵坐标为应力值；
所述第二获得单元，用于将确定的所述峰前曲线中的多个点中各点的横坐标和纵坐标输入第一计算公式：
中，获得所述岩石试件的峰前积累能量；式中：wpre为峰前积累能量，σ为应力，ε为应变，εa为峰值应变。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元，具体包括：第三获得单元和第四获得单元，其中：
所述第三获得单元，用于根据所述应力应变曲线，获得所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，以及获得与所述残余强度对应的弹性模量；
所述第四获得单元，用于将所述第一应力值和所述弹性模量输入第二计算公式：
中，获得所述岩石试件在到达残余强度时储存的弹性能；式中，wr为所述弹性能，σb为所述岩石试件在到达残余强度时的第一应力值，eb为与所述残余强度对应的弹性模量。
技术总结