[发明专利]一种岩体抗压强度确定方法

说明书

本发明涉及一种岩体抗压强度确定方法，基于连续岩块强度主应力表达式，获得等围压条件下任意方向结构面组的正应力和剪应力，根据结构面的库伦抗剪强度，获得结构面上的剩余剪应力；对于受压岩体建立结构面组的强度判据表达式，将结构面组的强度判据表达式与岩块强度主应力表达式的系数统一，形成等围压下岩体强度的一般表达式，并给出一般表达式中岩块及结构面的系数参数形式；借助等围压下岩体强度的一般表达式确定岩体的弱环抗压强度和岩体的平均抗压强度。本发明充分考虑了岩体结构面与连续岩石部分共同决定岩体强度的决定因素，能为工程设计提供更可靠的数据参数，大幅减少大型原位试验工作量和投资，显著缩短工程前期勘察的周期。

技术领域：

本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种岩体抗压强度确定方法。

背景技术：

在岩土工程的实际施工过程中，需要对岩体的强度进行分析计算，其中就包括岩体的抗压强度分析，岩体中由于结构面的存在，岩体的强度由结构面和连续岩石部分共同决定。目前在工程上常采用岩块单轴抗压强度试验数据的均值作为岩体强度的代表值，这种取值方法的可靠性常常受到质疑。一方面由于岩体中结构面的存在，使得人们不得不对岩体强度参数进行弱化处理；另一方面为了保守起见，人们也不愿意把强度参数取值偏高而冒风险。因此，现有技术中对抗压强度的确定就出现了试验数据的小值平均取值方法，或者把高值作为异常值予以舍弃，然后取试验数据的平均值。

对于岩体强度的取值确定，应该存在一个更为科学的方法，如：根据试验数据的分布函数进行取值更为恰当，取值后再根据岩体结构等因素进行弱化处理。

本发明所公开的岩体抗压强度确定方法是基于岩体结构参数统计，并充分考虑了岩体结构面与连续岩石部分共同决定岩体强度，建立等围压下岩体抗压强度一般形式，以此为基础讨论岩体的平均抗压强度和弱环抗压强度，为工程设计提供更可靠的数据参数，有鉴于此，本案由此而生。

发明内容：

本发明公开一种更加科学、数据可靠、能够客观反映岩体抗压强度的确定方法，为工程设计提供可靠的数据支撑。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种岩体抗压强度确定方法，内容包括：基于摩尔-库伦强度理论中连续岩块强度主应力表达式，获得等围压条件下任意方向结构面组的正应力和剪应力，根据结构面的库伦抗剪强度，获得结构面上的剩余剪应力；对于受压岩体建立结构面组的强度判据表达式，将结构面组的强度判据表达式与岩块强度主应力表达式的系数统一，形成等围压下岩体强度的一般表达式，并给出一般表达式中岩块及结构面的系数参数形式；借助等围压下岩体强度的一般表达式确定岩体的弱环抗压强度和岩体的平均抗压强度。

所述等围压条件下任意方向结构面组的正应力和剪应力获得方法如下：摩尔-库伦强度理论中连续岩块强度主应力表达式为：

公式(1)中的σ₁表示岩体单元受铅直方向的正应力，σ₃表示岩体单元受水平方向的正应力，σ_c表示岩块单轴抗压强度，θ表示结构面法线与x轴的夹角，φ表示结构面摩擦角；

根据应力投影关系，可以得到结构面组等围压下的正应力σ和剪应力t分别为：

t＝(σ₁-σ₃)n₁n₃ (3)

公式(2)、(3)中的n₁和n₃为结构面的法向矢量，其中n₁＝-cosαsinβ，n₃＝cosβ，α为结构面产状倾向，β为结构面产状倾角。

所述结构面上的剩余剪应力获得方法如下：结构面在受压闭合时的库伦抗剪强度s为：