[發明專利]一種巖體抗壓強度確定方法

在審

• 申請號: 201910738411.3
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110487632A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 伍劫;鄭中策;伍法權;喬磊;岳西蒙;龍泱君;肖瀚;林安鵬;邱淑豪;鄧一;孔德珩;張愷;張慶同;管圣功
• 申請（專利權）人: 浙江巖創科技有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/24
• 代理公司: 33285 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 焦亞如<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種巖體抗壓強度確定方法，其特征在于：基于摩爾-庫倫強度理論中連續巖塊強度主應力表達式，獲得等圍壓條件下任意方向結構面組的正應力和剪應力，根據結構面的庫倫抗剪強度，獲得結構面上的剩余剪應力；對于受壓巖體建立結構面組的強度判據表達式，將結構面組的強度判據表達式與巖塊強度主應力表達式的系數統一，形成等圍壓下巖體強度的一般表達式，并給出一般表達式中巖塊及結構面的系數參數形式；借助等圍壓下巖體強度的一般表達式確定巖體的弱環抗壓強度和巖體的平均抗壓強度。

2.根據權利要求1所述的一種巖體抗壓強度確定方法，其特征在于：所述等圍壓條件下任意方向結構面組的正應力和剪應力獲得方法如下：摩爾-庫倫強度理論中連續巖塊強度主應力表達式為：

公式(1)中的σ₁表示巖體單元受鉛直方向的正應力，σ₃表示巖體單元受水平方向的正應力，σ_c表示巖塊單軸抗壓強度，θ表示結構面法線與x軸的夾角，φ表示結構面摩擦角；

根據應力投影關系，可以得到結構面組等圍壓下的正應力σ和剪應力t分別為：

t＝(σ₁-σ₃)n₁n₃ (3)

公式(2)、(3)中的n₁和n₃為結構面的法向矢量，其中n₁＝-cosαsinβ，n₃＝cosβ，α為結構面產狀傾向，β為結構面產狀傾角。

3.根據權利要求2所述的一種巖體抗壓強度確定方法，其特征在于：所述結構面上的剩余剪應力獲得方法如下：結構面在受壓閉合時的庫倫抗剪強度s為：

s＝c+fσ (4)

公式(4)中c為結構面粘聚力，f＝tanφ為結構面摩擦系數；

將公式(2)代入公式(4)可得：

剪應力克服了抗剪強度后剩下的部分稱為剩余剪應力τ，可得：

4.根據權利要求3所述的一種巖體抗壓強度確定方法，其特征在于：所述受壓巖體結構面組的強度判據表達式建立方法如下：

根據斷裂力學理論，可獲得單個結構面破壞判據K_IC為斷裂韌度因子，k為反映結構面閉合狀況的系數，當結構面張開時k取1，閉合時取0；其中，ν為泊松比；

對于受壓巖體，k取0，公式(6)中結構面組的強度判據可以寫為：

公式(7)中的a_m為結構面最大半徑，公式(7)還可以寫為：

5.根據權利要求4所述的一種巖體抗壓強度確定方法，其特征在于：所述等圍壓下巖體強度的一般表達式形成如下：將公式(1)和公式(8)的系數統一用相同參數表示，可得等圍壓下巖體強度的一般表達式為：

σ_1i＝T_iσ₃+R_i (9)

其中，R_i為第i組單軸抗壓強度，T_i為第i組的系數，

將n₁＝cosδ,n₃＝sinδ,代入公式(9)可得各個系數如下：

上式中δ為結構面法線與σ₁的夾角，下標i＝0時為巖塊，i＝1,2,3.....m為結構面組號。

6.根據權利要求5所述的一種巖體抗壓強度確定方法，其特征在于：所述巖體的弱環抗壓強度σ_1min取值為：

σ_1min＝min[T_iσ₃+R_i],i＝0,1,2,3...,m (12)

巖體的弱環單軸抗壓強度R_min取式(10)中R₀與式(11)中各組結構面R_i的最小值，即：

7.根據權利要求5所述的一種巖體抗壓強度確定方法，其特征在于：所述巖體的平均抗壓強度取值方法為：

巖體的平均抗壓強度介于巖塊的單軸抗壓強度與巖體單元的弱環強度之間，對公式(9)求和，可得：

考慮到有巖塊單元和m組結構面，巖體的平均抗壓強度可寫為：

式(15)中系數和巖體的平均單軸抗壓強度為：