[发明专利]一种获取碎裂岩体强度参数的方法

说明书

本发明公开了一种获取碎裂岩体强度参数的方法，涉及力学领域，采用结构面表面等级SCR、结构面条件因子Jc、岩体基本质量指标BQ、岩体结构等级SR四个量化参数进行取值，通过以上方法得到的GSI值是一区间范围而非一定值，使结果更具有合理性，且通过中间参数RMR推导得出岩体基本质量指标BQ与D的关系式。相比前人的岩体波速法，BQ法不仅可以反映扰动前后岩体破碎程度的变化情况，而且对于不同岩性或相同岩性不同风化程度的岩体，BQ法可从强度特征上表现其受扰动程度的差异性，通过BQ法可全面、准确的对D量化取值。

技术领域

本发明涉及力学领域，具体给出了一种获取碎裂岩体强度参数的方法。

背景技术

目前在获取岩体力学参数的诸多方法中，最准确、最直接的方法就是现场原位试验，然而，由于原位试验周期长、费用高以及现场地质环境条件的复杂性，原位试验通常不易进行。室内试验又存在显著的尺寸效应，并且对于碎裂岩体，稍被扰动其力学性质即发生显著改变，因此，如何快速、可靠获取岩体的力学参数一直是岩体力学的重点研究课题。E.Hoek等通过大量试验研究提出了Hoek-Brown准则，成为迄今为止应用最广、影响最深的岩体强度准则，较好的解决了岩体力学参数取值问题。但Hoek-Brown准则中地质强度指标GSI与岩体扰动程度D的取值采用定性化描述存在一定的局限性，多年来国内外众多学者对GSI与D的取值方法进行改进，庐阳等建立GSI与BQ、岩块饱和单轴抗压强度、岩块天然纵波波速的数学关系式，但通过公式推导得到的GSI值仅与岩体波速相关，不能良好的反映结构面特征和岩体结构；孙金山等通过岩体扰动前后波速变化的关系式来表示扰动系数，但是仅通过岩体的波速变化不能完全反映岩体的受扰动程度，并且其假设扰动前后岩体的密度ρ不变显然不合理。

Hoek-Brown准则：

E.Hoek、E.T.Brown在1980年首次提出Hoek-Brown岩石强度准则，针对准则中的不足之处，E.Hoek于1992年提出改进后的Hoek-Brown岩体强度准则，并于2002年提出GSI参数新的取值方法，引入扰动参数D，也就是现在广泛应用的02版Hoek-Brown准则，即：

式中：σ₁、σ₃分别为岩体破坏时的最大最小主应力；σ_ci为岩块的单轴抗压强度；m_b为岩体Hoek-Brown常数，与完整岩块的m_i相关；m_i为完整岩块的Hoek-Brown常数；GSI为地质强度指标；D为岩体扰动参数；s，a为取决于岩体特征的系数。

与Mohr-Coulomb强度准则相比，当σ_t＜σ₃＜σ_3max时，Hoek-Brown准则曲线与Mohr-Coulomb强度准则曲线十分吻合，与之等效的岩体抗剪强度参数c与的计算公式为：

σ'_3n＝σ_3max/σ_c (7)

E.Hoek提出侧限应力上限值σ_3max表达式如下：

边坡:

隧道:

式中：γ为岩体重度，h为岩质边坡高度或隧道埋深，σ_cm为岩体抗压强度，当σ₃满足应力范围0＜σ₃＜0.25σ_c时，岩体抗压强度σ_cm可表示为：

由以上分析可知，岩体力学参数获取的关键在于GSI与D的量化取值上。