[發明專利]巖石的力學參數確定方法

有效

• 申請號: 202110886254.8
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113758791B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 曹廷;王維;顧峰;王麗君;劉慶舒;李國慶;劉釗
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N33/24;G06F17/18
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 陳春光

本發明涉及巖石工程技術領域，公開了一種巖石的力學參數確定方法，旨在解決現有巖石的力學參數存在方法復雜以及工作量大的問題，包括：獲取多個巖石樣本，確定各巖石樣本烘干后的初始力學參數和初始結構特征參數；對烘干后的各巖石樣本進行多次水巖循環試驗，并在每次水巖循環試驗后確定各巖石樣本的力學參數和結構特征參數；計算各巖石樣本在每次水巖循環試驗后的力學參數劣化度和結構特征參數劣化度；建立初始函數模型，對初始函數模型進行回歸分析得到第一函數模型；建立第二函數模型；確定待測巖石的結構特征參數和水巖循環次數，基于第二函數模型計算待測巖石的力學參數。本發明提高了巖石力學參數的確定效率，適用于受水巖循環影響的巖石。

技術領域

本發明涉及巖石工程技術領域，具體來說涉及一種巖石的力學參數確定方法。

背景技術

在水利水電工程領域，由于水庫隨季節周期性的蓄水-排水，將會導致庫區巖石處于周期性的飽水-風干狀態，形成地質環境的水巖循環過程。庫區內巖石在水巖循環周期性作用下，其力學參數產生不同程度的弱化，給水庫庫區工程巖體穩定及安全運營帶來巨大隱患。因此如何判斷巖石在經過不同水巖循環次數后的力學指標，是工程設計之初力學參數選取的關鍵。

現有技術中，為了獲取巖石在不同水巖循環次數后的強度指標，通常是通過宏觀力學試驗來直接檢測巖石的強度指標，其技術方法復雜，工作量大，且所獲取的試驗成果有限，并不能高效應用于工程設計。

發明內容

本發明旨在解決現有獲取巖石在不同水巖循環次數后的力學參數存在方法復雜以及工作量大的問題，提出一種巖石的力學參數確定方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：巖石的力學參數確定方法，包括以下步驟：

步驟1、獲取多個巖石樣本，確定各巖石樣本烘干后的初始力學參數和初始結構特征參數；

步驟2、分別對烘干后的各巖石樣本進行多次水巖循環試驗，并在每次水巖循環試驗后，確定各巖石樣本的力學參數和結構特征參數，每次水巖循環試驗過程包括一次飽水試驗和一次烘干試驗；

步驟3、根據對應初始力學參數計算各巖石樣本在每次水巖循環試驗后的力學參數劣化度，根據對應初始結構特征參數計算各巖石樣本在每次水巖循環試驗后的結構特征參數劣化度；

步驟4、建立初始函數模型，根據每次水巖循環試驗的次數及對應的結構特征參數劣化度和力學參數劣化度對所述初始函數模型進行回歸分析，得到力學參數劣化度關于水巖循環次數及其對應的結構特征參數劣化度的第一函數模型；

步驟5、根據所述第一函數模型建立力學參數關于初始力學參數、初始結構特征參數、水巖循環次數及其對應的結構特征參數的第二函數模型；

步驟6、確定待測巖石的結構特征參數和水巖循環次數，根據待測巖石的結構特征參數和水巖循環次數并基于第二函數模型計算待測巖石的力學參數。

進一步地，各巖石樣本在每次水巖循環試驗后的力學參數劣化度的計算公式如下：

式中，D_X(N)′表示巖石樣本經過N次水巖循環后的力學參數劣化度，X(N)′表示巖石樣本經過N次水巖循環后的力學參數，X(0)′表示巖石樣本的初始力學參數；

各巖石樣本在每次水巖循環試驗后的結構特征參數劣化度的計算公式如下：

式中，D_Y(N)′表示巖石樣本經過N次水巖循環后的結構特征參數劣化度，Y(N)′表示巖石樣本經過N次水巖循環后的結構特征參數，Y(0)′表示巖石樣本的初始結構特征參數。

進一步地，所述結構特征參數包括：巖石內部孔隙平面面積和巖石易水解礦物成分比例。