[發(fā)明專利]一種巖體抗壓強(qiáng)度確定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910738411.3
• 申請(qǐng)日: 2019-08-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110487632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍劫;鄭中策;伍法權(quán);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(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江巖創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N3/24
• 代理公司: 33285 紹興市寅越專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 焦亞如<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及一種巖體抗壓強(qiáng)度確定方法，基于連續(xù)巖塊強(qiáng)度主應(yīng)力表達(dá)式，獲得等圍壓條件下任意方向結(jié)構(gòu)面組的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，根據(jù)結(jié)構(gòu)面的庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度，獲得結(jié)構(gòu)面上的剩余剪應(yīng)力；對(duì)于受壓巖體建立結(jié)構(gòu)面組的強(qiáng)度判據(jù)表達(dá)式，將結(jié)構(gòu)面組的強(qiáng)度判據(jù)表達(dá)式與巖塊強(qiáng)度主應(yīng)力表達(dá)式的系數(shù)統(tǒng)一，形成等圍壓下巖體強(qiáng)度的一般表達(dá)式，并給出一般表達(dá)式中巖塊及結(jié)構(gòu)面的系數(shù)參數(shù)形式；借助等圍壓下巖體強(qiáng)度的一般表達(dá)式確定巖體的弱環(huán)抗壓強(qiáng)度和巖體的平均抗壓強(qiáng)度。本發(fā)明充分考慮了巖體結(jié)構(gòu)面與連續(xù)巖石部分共同決定巖體強(qiáng)度的決定因素，能為工程設(shè)計(jì)提供更可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)，大幅減少大型原位試驗(yàn)工作量和投資，顯著縮短工程前期勘察的周期。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，具體涉及一種巖體抗壓強(qiáng)度確定方法。

背景技術(shù)：

在巖土工程的實(shí)際施工過(guò)程中，需要對(duì)巖體的強(qiáng)度進(jìn)行分析計(jì)算，其中就包括巖體的抗壓強(qiáng)度分析，巖體中由于結(jié)構(gòu)面的存在，巖體的強(qiáng)度由結(jié)構(gòu)面和連續(xù)巖石部分共同決定。目前在工程上常采用巖塊單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)的均值作為巖體強(qiáng)度的代表值，這種取值方法的可靠性常常受到質(zhì)疑。一方面由于巖體中結(jié)構(gòu)面的存在，使得人們不得不對(duì)巖體強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行弱化處理；另一方面為了保守起見(jiàn)，人們也不愿意把強(qiáng)度參數(shù)取值偏高而冒風(fēng)險(xiǎn)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)抗壓強(qiáng)度的確定就出現(xiàn)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。

對(duì)于巖體強(qiáng)度的取值確定，應(yīng)該存在一個(gè)更為科學(xué)的方法，如：根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布函數(shù)進(jìn)行取值更為恰當(dāng)，取值后再根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行弱化處理。

本發(fā)明所公開(kāi)的巖體抗壓強(qiáng)度確定方法是基于巖體結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，并充分考慮了巖體結(jié)構(gòu)面與連續(xù)巖石部分共同決定巖體強(qiáng)度，建立等圍壓下巖體抗壓強(qiáng)度一般形式，以此為基礎(chǔ)討論巖體的平均抗壓強(qiáng)度和弱環(huán)抗壓強(qiáng)度，為工程設(shè)計(jì)提供更可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)，有鑒于此，本案由此而生。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明公開(kāi)一種更加科學(xué)、數(shù)據(jù)可靠、能夠客觀反映巖體抗壓強(qiáng)度的確定方法，為工程設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種巖體抗壓強(qiáng)度確定方法，內(nèi)容包括：基于摩爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論中連續(xù)巖塊強(qiáng)度主應(yīng)力表達(dá)式，獲得等圍壓條件下任意方向結(jié)構(gòu)面組的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，根據(jù)結(jié)構(gòu)面的庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度，獲得結(jié)構(gòu)面上的剩余剪應(yīng)力；對(duì)于受壓巖體建立結(jié)構(gòu)面組的強(qiáng)度判據(jù)表達(dá)式，將結(jié)構(gòu)面組的強(qiáng)度判據(jù)表達(dá)式與巖塊強(qiáng)度主應(yīng)力表達(dá)式的系數(shù)統(tǒng)一，形成等圍壓下巖體強(qiáng)度的一般表達(dá)式，并給出一般表達(dá)式中巖塊及結(jié)構(gòu)面的系數(shù)參數(shù)形式；借助等圍壓下巖體強(qiáng)度的一般表達(dá)式確定巖體的弱環(huán)抗壓強(qiáng)度和巖體的平均抗壓強(qiáng)度。

所述等圍壓條件下任意方向結(jié)構(gòu)面組的正應(yīng)力和剪應(yīng)力獲得方法如下：摩爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論中連續(xù)巖塊強(qiáng)度主應(yīng)力表達(dá)式為：

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

根據(jù)應(yīng)力投影關(guān)系，可以得到結(jié)構(gòu)面組等圍壓下的正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力t分別為：

t＝(σ₁-σ₃)n₁n₃ (3)

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

所述結(jié)構(gòu)面上的剩余剪應(yīng)力獲得方法如下：結(jié)構(gòu)面在受壓閉合時(shí)的庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度s為：