[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

本發明涉及一種巖體抗壓強度確定方法，基于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。本發明充分考慮了巖體結構面與連續巖石部分共同決定巖體強度的決定因素，能為工程設計提供更可靠的數據參數，大幅減少大型原位試驗工作量和投資，顯著縮短工程前期勘察的周期。

技術領域：

本發明涉及巖土工程領域，具體涉及一種巖體抗壓強度確定方法。

背景技術：

在巖土工程的實際施工過程中，需要對巖體的強度進行分析計算，其中就包括巖體的抗壓強度分析，巖體中由于結構面的存在，巖體的強度由結構面和連續巖石部分共同決定。目前在工程上常采用巖塊單軸抗壓強度試驗數據的均值作為巖體強度的代表值，這種取值方法的可靠性常常受到質疑。一方面由于巖體中結構面的存在，使得人們不得不對巖體強度參數進行弱化處理；另一方面為了保守起見，人們也不愿意把強度參數取值偏高而冒風險。因此，現有技術中對抗壓強度的確定就出現了試驗數據的小值平均取值方法，或者把高值作為異常值予以舍棄，然后取試驗數據的平均值。

對于巖體強度的取值確定，應該存在一個更為科學的方法，如：根據試驗數據的分布函數進行取值更為恰當，取值后再根據巖體結構等因素進行弱化處理。

本發明所公開的巖體抗壓強度確定方法是基于巖體結構參數統計，并充分考慮了巖體結構面與連續巖石部分共同決定巖體強度，建立等圍壓下巖體抗壓強度一般形式，以此為基礎討論巖體的平均抗壓強度和弱環抗壓強度，為工程設計提供更可靠的數據參數，有鑒于此，本案由此而生。

發明內容：

本發明公開一種更加科學、數據可靠、能夠客觀反映巖體抗壓強度的確定方法，為工程設計提供可靠的數據支撐。

為了實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案為：

一種巖體抗壓強度確定方法，內容包括：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。

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。

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：