[发明专利]一种大尺度基岩宏观抗剪强度的理论计算方法

说明书

本发明公开了一种大尺度基岩宏观抗剪强度的理论计算方法，该方法包括以下步骤：从大尺度岩基中取出一个包含足够多试件般大小岩体的立方体作为岩体宏观特征单元；把试样般大小的岩体定义为小尺度岩体特征单元；根据小尺度岩体抗剪试验数据确定小尺度岩体特征单元的小尺度摩擦系数的均值和方差小尺度粘聚力的均值和方差小尺度摩擦系数与粘聚力之间的相关系数ρ_fc；确定岩体宏观特征单元危险滑动面上的宏观正应力σ_n；计算岩体宏观抗剪强度。本发明给出了用小尺度岩体试块抗剪试验结果确定大尺度基岩宏观抗剪强度的理论计算方法，克服了传统方法的经验与半经验性，可以较真实地反映岩体的力学特性。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术，尤其涉及一种大尺度基岩宏观抗剪强度的理论计算方法。

背景技术

在水利水电、岩土等工程中，常会遇到大尺度的天然岩基，而人们能够用于测试其力学性质的试件往往较小，且由试验测得的力学参数呈现出很大的离散性和不均一性，其力学性质并非像确定性均质材料那样是一成不变的，而是随空间位置的变化而变化的。由于基岩的强度与变形特性是工程设计中极其重要的影响因素，因此在设计中能否正确选用岩体的抗剪断摩擦系数与粘结力等力学性质参数，关系到能否确保高坝等大型工程的安全性和经济性。

对于大尺度基岩的抗剪强度参数，从国内外研究现状来看，各国对岩体力学参数的取值和整理方法并不相同，但由于缺乏具有充分理论依据的计算公式，目前工程基本都是采用小尺度试块的试验结果并依赖经验与半经验的方法来确定的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种大尺度基岩宏观抗剪强度的理论计算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大尺度基岩宏观抗剪强度的理论计算方法，包括以下步骤：

1)从大尺度岩基中取出一个包含足够多试件般大小岩体的立方体作为岩体宏观特征单元；把试样般大小的岩体定义为小尺度岩体特征单元；

2)根据小尺度岩体抗剪试验数据确定小尺度岩体特征单元的小尺度摩擦系数的均值和方差小尺度粘聚力的均值和方差小尺度摩擦系数与粘聚力之间的相关系数ρ_fc；

3)确定岩体宏观特征单元危险滑动面上的宏观正应力σ_n；

4)计算岩体宏观抗剪强度；

4.1)当小尺度岩体的抗剪强度参数f(r)和c(r)服从正态分布时，则岩体宏观抗剪强度τ_cr为：

4.2)当小尺度岩体的抗剪强度参数f(r)和c(r)服从对数正态分布时，则岩体宏观抗剪强度τ_cr为：

φ(x)

其中，为标准正态分布函数，即

本发明产生的有益效果是：现有技术中具有的共同缺陷是都带有一定的主观性和经验性，最终的计算结果并不能真实地反映岩体的力学特性，本发明给出了用小尺度岩体试块抗剪试验结果确定大尺度基岩宏观抗剪强度的理论计算方法，能较好地反映岩体的力学特性，并通过弹塑性有限元随机模拟验证了本发明方法的正确性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的方法流程图；

图2是本发明实施例的正态分布情况下的宏观抗剪强度理论值与有限元数值模拟值的对比图；