[发明专利]基于子波波形变化规律的岩体软弱夹层弹性模量测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩体软弱夹层弹性模量测试技术，基于不同频率的子波在软弱夹层传播过程中的波形变化规律，提出了软弱夹层弹性模量的测试方法。

背景技术

在影响边坡、隧道、地下硐室等岩土工程的稳定性的诸因素中，不良的工程地质条件和岩体结构条件是主要内因，岩体结构面特别是软弱夹层对岩体变形及岩体工程失稳破坏起控制作用，准确获取软弱夹层的力学参数对估算岩体工程的变形量以及治理岩体工程等具有重要意义。

岩体力学参数的原位测试方法分为动力测试法和静力测试法。静力法的基本原理：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测定其岩体的变形值，然后绘制出压力-变形关系曲线，计算出岩体的变形参数。常用的静力法主要有：承压板法、钻孔变形法、狭缝法、水压洞室法、单(双)轴压缩试验法等。动力法的基本原理：用人工方法对岩体激发产生应力波，用传感器和振动信号采集仪记录指定测点的振动信号，根据波动理论求岩体的变形参数，目前主要依据应力波传播波速计算岩体的变形参数。

相对于动力法，静力法测试结果具有离散性小，通常认为更可靠，但是受到加载条件的限制，难以实施大体积岩样测试，而从岩体工程角度出发，非常希望获得大体积岩体的力学参数，为此，提出了静力估算法，如层状岩体变形参数估算公式、用RMR值估算岩体变形模量、用Q值估算纵波速度和岩体平均变形模量等。归纳起来，工程上主要有两种静力估算法：一是在现场地质调查的基础上，建立适当的岩体地质力学模型，利用室内小试件试验资料和地质力学模型结合起来进行估算，其估算结果的有效性依赖于地质力学模型，因难以建立复杂岩体的有效的力学模型，限制了该方法的推广运用，导致目前该方法主要运用于层状岩体；二是在岩体质量评价和大量试验资料的基础上，建立岩体分类指标与变形参数之间的经验关系，用于变形参数估算，该方法的优点是综合考虑了影响岩体力学性质的因素，但目前仍属于半经验公式。

实际工程中，由现场大尺寸岩体力学试验得到的岩体强度参数可以较好地反映岩体工程力学特性，但限于试验中岩体尺寸、时间以及试验经费等方面原因，实际工程中所进行的现场以及室内力学试验数量都非常有限，因此仅靠这些有限的试验数据很难得到能够真实反映岩体工程特性的设计参数。相对于静力测试方法，动力测试方法具有快捷便利、测试成本低、能够实施大体积测试和测试细小岩体结构面的力学参数等优点，是静力测试法不可缺少的补充，发展动力测试方法具有重要意义，但是动力测试方法不成熟，特别是根据测点的振动波形计算岩体力学参数不成熟，对应力波的振幅和相位信息挖掘的不充分。岩体中存在大量不同尺度的结构面，直接影响岩体的变形特性和变形参数，其中软弱夹层是非常重要的一类岩体结构面，对岩体变形和破坏具有重要影响。采用动力法测试软弱夹层的变形参数，关键问题是掌握应力波在软弱夹层的传播规律，并提出合适的计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于子波波形变化规律的岩体软弱夹层弹性模量测试方法。

本发明的技术方案：一种基于子波波形变化规律的岩体软弱夹层弹性模量测试方法，包括以下步骤：

第一步，测试软弱夹层两侧岩体的物理力学参数：

采用钻弹性模量仪测试软弱夹层两侧岩体的弹性模量，采用现有常规方法测试软弱夹层及其两侧岩体的密度、泊松比；

第二步，测试和计算软弱夹层两侧岩体的黏性系数：