[發明專利]節理巖體強度尺寸效應統計方法

有效

• 申請號: 202110060291.3
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112903431B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 黃曼;劉丹;杜時貴;羅戰友;黃奕筱;洪陳杰;沙鵬;陶志剛;徐曉濱
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種節理巖體強度尺寸效應統計方法，包括以下步驟：1)針對一塊尺寸為L×L的方形巖體，首先對其進行不同尺度的取樣，進而獲取多組樣本，計算樣本力學參數；2)多尺寸離散程度包絡線繪制：繪制M關于l的散點圖；針對不同取樣尺寸，分別將最大值和最小值的數據點用折線連接，各尺寸的整體力學參數會浮動在這兩條線之間；3)多尺寸離散程度包絡線中變化趨勢線確定；4)單尺寸頻數分布圖繪制：針對任一取樣尺寸的巖體力學參數，等間距劃分力學參數的取值范圍，用頻數表示某一段力學參數波動區間出現的次數，并通過分析力學參數在各區間的分布情況繪制頻數分布圖。本發明能夠體現出單尺寸樣本力學參數的離散程度，較全面且明顯地反映尺寸效應規律。

技術領域

本發明涉及一種結合單尺寸和多尺寸的節理巖體強度尺寸效應統計方法，具體來說，本發明提供了一種結合節理巖體力學性質的多尺寸離散程度包絡線和單尺寸頻數分布圖的綜合分析方法，適用于節理巖體力學性質尺寸效應規律分析的場合。

背景技術

巖體的力學性質在隧道、大壩、邊坡等工程實踐中有較多的應用，尺寸效應是影響它的一個主要因素，表現為力學參數會隨著試樣尺寸的不同發生變化。較多學者通過室內試驗、數值試驗和原位試驗等手段開展力學性質尺寸效應研究，獲得巖體力學參數的尺寸效應規律。為深入探討力學性質的尺寸效應規律，有必要在充分掌握單尺寸力學參數分布規律的基礎上進一步分析多尺寸力學參數的變化規律。

在本發明作出之前，目前關于節理巖體強度尺寸效應統計方法的報道較少。現有的尺寸效應研究一般選用平均值表征單一尺寸的力學特性，而平均值只能反映總體的集中趨勢，其尺寸效應規律明顯程度較小，導致獲取的尺寸效應規律各異，不具有代表性，特別是對于小尺寸樣本而言，更不能代表單尺寸的變化規律。由于取樣的隨機性，獲取的小尺寸樣本信息之間差異較大，對應力學參數的離散程度也較大。因而，小尺寸樣本力學參數規律統計顯得尤為重要。已有學者在統計尺寸效應規律時均沒有系統地將多尺寸力學參數的分布規律和單尺寸力學參數的分布規律進行結合，也沒有結合兩者做出各自的分布規律圖。基于此，結合單尺寸樣本統計方法和多尺寸樣本統計方法，提出一種巖體力學參數尺寸效應的綜合性統計方法。

發明內容

為了克服小尺寸樣本力學參數的離散程度較大無法全面統計巖體尺寸效應規律的不足，本發明提供了一種從尺寸效應基本特性出發全面統計巖體尺寸效應規律，并結合單尺寸和多尺寸的節理巖體強度尺寸效應統計方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種節理巖體強度尺寸效應統計方法，所述方法包括以下步驟：

1)系列尺寸力學參數獲取：針對一塊尺寸為L×L的方形巖體，首先對其進行不同尺度的取樣，進而獲取多組樣本，計算樣本力學參數；假定取樣長度從小到大依次為l₁×l₁,l₂×l₂,...,l_m×l_m，l_m≤L，m表示第m次取樣，單尺寸對應力學參數為M₁,M₂,...,M_n，n為單尺寸獲取的樣本量；

2)多尺寸離散程度包絡線繪制：以取樣尺寸l為橫坐標，以力學參數M為縱坐標，繪制M關于l的散點圖；針對不同取樣尺寸，分別統計其力學參數的最大值和最小值，從而表征不同尺寸的變化范圍，分別將最大值和最小值的數據點用折線連接，各尺寸的整體力學參數會浮動在這兩條線之間；

3)多尺寸離散程度包絡線中變化趨勢線確定：繪制通過計算不同尺寸力學參數的平均值并將平均值的數據點用折線連接；

4)單尺寸頻數分布圖繪制：針對任一取樣尺寸的巖體力學參數，等間距劃分力學參數的取值范圍，用頻數表示某一段力學參數波動區間出現的次數，并通過分析力學參數在各區間的分布情況繪制頻數分布圖。