岩体强度和力学参数

岩体强度和力学参数确定方法探讨王广领141172039目前岩体力学参数确定方法1)工程地质类比法这个方法是目前工程界中较为普遍采用的方法。各种岩石分级法属于此类。通常根据本区存在的滑坡或处于稳定状态的边(滑)坡情况，确定本区的稳定坡角，然后用于工程设计。另一方面是将研究区的情况与已建工程的地质条件进行类比，根据已建工程的类似情况下采用的参数来确定所研究的工程应该采用的参数。2)Hoek—brown判据3)正分析法和反分析法正分析法主要包括数值模拟法、模型试验法和断裂损伤力学方法等，反分析法是利用实测的位移或根据研究对象所处的稳定状态，特别是处于极限稳定状态的边坡和已经存在的古滑坡，假设其稳定性系数，采用各种计算方法反算岩石的力学指标和变形参数。反分析法在岩土工程行业得到了广泛的应用。4）实验强度折减法参考文献;岩体力学参数确定方法探讨(刘丰收侯清波温秋生）岩体强度确定方法岩体强度是指岩体抵抗外力破坏的能力。抗压强度：主要讨论岩体强度抗剪强度：

抗拉强度：对裂隙岩体抗拉能力很小且测试技术难度大，故研究较少岩体由岩块和结构面组成的地质体强度受岩块和结构面强度及其组合方式(岩体结构)的控制。一般情况下，岩体强度不同于岩块强度，若岩体中结构面不发育，呈完整结构；则岩体强度大致等于岩块的强度，若岩体将沿某一结构面滑动时，

则岩体强度完全受该结构面强度的控制。重点研究被各种节理、裂隙切割的裂隙（节理化）岩体强度的确定问题含有一个不连续面岩体的强度若岩体中只含有一个不连续面，显然这种岩体的强度取决于是否沿该不连续面发生剪切滑移，此时作用在不连续面上的剪应力应满足库仑准则：

对于平面问题，滑动面上的法向应力和剪切应力可用最大、最小主应力和表示，及或改写成其中整理得或者式中若不连续面的力学参数和不变，那么和关系为这说明在上述两种情况下，不会发生沿不连续面的滑移，因此，当时，才可能出现沿不连续面剪坏的情形。由得此时岩体的强度最小为裂隙岩体的霍克-布朗强度准则霍克与布朗根据大量现场岩体强度实验资料分析结果在强度准则基础上，修改与完善，形成的可用于裂隙化岩体的经验性强度准则。准则表述:式中-岩块的单轴抗压强度--岩体力学参数参数S,a最好通过原位试验确定，无法进行原位试验时，三个强度参数可用以下公式计算确定。GSI根据岩体所处的地质环境、岩体结构特性和表面特性来确定。但以往在岩体结构的描述或岩体结构的形态描述中缺乏定量化,难以准确确定岩体的GSI值。为使其描述定量化,引入岩体质量RMR分级法定量确定岩体质量等级。根据Z.T.Bieniawski研究认为,修正后的RMR指标值与GSI值具有等效关系,确定修正后的RMR指标值,即得出GSI值。RMR分级方法是采用多因素得分,然后求其代数和(RMR值)来评价岩体质量。参与评分的6因素:岩石单轴抗压强度;岩石质量指标RQD;节理间距;节理性状;地下水状态;节理产状与巷道轴线的关系。在1989年的修正版中,不但对评分标准进行了修正,而且对第4项因素进行了详细分解,即节理性状包括:节理长度;间隙;粗糙度;充填物性质和厚度;风化程度。实际应用中应在现场工程地质调查的基础上,进行岩体质量指标RMR的分析与评价,需结合矿区实际,在确定优势结构面组后,再根据结构面产状与巷道轴线的关系来确定岩体RMR分级节理方向的修正值,得出岩体RMR评分值,确定岩体质量等级。（参考盛佳和李向东基于Hoek-Brown强度准则的岩体力学参数确定方法）GSI指标定量化第二种确定方法Sonmez（1999）提出，即把岩体结构和表面状况进行定量化。岩体结构评分值SR(Structurerating）是单位岩体中所含有的结构面个数的函数--单位体积岩体中所含有的结构面个数（个/--互相正交的三条测线的长度--互相正交的三条测线上节理的条数岩体表面状况（SCR）评分值

岩体表面状况（SCR）取决于岩面的粗糙程度，风化程度及节理充填情况这三个因素的评分值之和--分别为粗糙程度，风化程度及节理充填情况评分值求出岩体结构评分值和表面状况评分值就可从表中查出GSI值霍克（2002）也对GSI进行细化，提出确定不同岩体GSI值新方法GSI(GeologicalStrengthIndex）为地质强度指标，反映各种地址条件对岩体强度削弱程度的一个参数，取值从0（极差岩)到100（完整岩体）可以根据岩体结构特征和岩体表面状况从表中直接读取。当GSI>25时(非扰动岩体）当GSI<25时(非扰动岩体）S=0,a=0.65-GSI/200对于扰动岩体，霍克建议采用以下公式

D-表示岩体受扰动程度系数，节理岩体扰动参数D主要考虑爆破破坏和应力松弛对节理岩体的扰动程度，从非扰动岩体D=0变化到扰动性很强的岩体D=1.边坡工程岩体D建议值参考下表

岩体扰动参数D的建议值（Hoek等。2002）节理岩体描述D的建议值小规模爆破导致岩体引起中等程度破坏D=0.7（爆破良好）应力释放引起某种岩体扰动D=1(爆破效果差）由于大型生产爆破或移去上覆岩体导致大型矿山边坡扰动严重D=1(生产爆破)软岩地区用撬挖或机械开挖方式开挖，因此边坡破坏程度低D=0.7（机械开挖）完整岩石的岩性系数的取值与岩石类型及特性有关,取值为1~50,具体根据表1来确定。（摘盛佳基于Hoek-Brown强度准则的岩体力学参数确定方法）岩体强度估算的经验办法（一）基于岩体弹性波传播速度的经验公式弹性波纵波反映岩体的压缩及拉伸变形特性，而横波反映了岩体的剪切变形特性，波速和岩体介质各种弹性参数密切相关。近年来在工程岩体稳定性评价及强度估算的研究中，根据弹性波在岩体中的传播特征，进行岩体物理力学性质与状态的测试和评估进展快速.弹性波波速估算岩体强度的方法由于避免了很多主观因素影响，因此，使用广泛。弹性波波速与岩体强度关系曲线分布如下所示，根据回归分析得出关系曲线：（参考文献：岩体强度估箅方法研究及应用林达明)基于岩体弹性波传播速度的经验公式1)1970年，日本Ikeda提出岩体单轴抗压强度与岩体纵波波速及岩石纵波波速的关系--分别为岩体和岩石的单轴抗压强度与纵波波速2)1993年，Aydan提出用岩体弹性波速估计软弱岩体的单轴抗压强度3)1996年，Ito提出在泥岩与淤泥岩中开挖隧道时计算岩体的单轴抗压强度当波速小于1.4km/s时，用4）1995年，Barton提出以下岩体单轴抗压强度计算公式（二）基于岩体分类的强度估算Hoek-Brown、Prest-Brow、Kalamaras-Bieniawski等先后对Q、RMR与岩体强度关系给出曲线当Q＜1或RMR＜40时，Hoek-Brown、Priest-Brown的研究曲线显示岩体的强度接近0，此时岩体在强度性质上接近砂土。显然，该方法在此时估算出来的值没有什么意义。鉴于上述的缺陷1）1993年Singh提出单轴抗压强度与Q值之间的直接关系