[发明专利]一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学性能试验技术领域及岩土工程中安全技术领域，特别涉及一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法。

背景技术

岩体的薄弱面来自于岩体中存在的大量节理、裂隙等不连续构造，其强度远小于岩体强度，稍有扰动则易造成沿该节理面发生破坏，在复杂的地应力和地下水环境作用下，受到应力以及水的复杂作用，这些节理构造对岩体的力学行为和稳定性造成很大影响。

而且，据统计，90％以上的岩体边坡破坏和地下水渗透力有关，60％的矿井事故与地下水作用有关，30％-40％的水电工程大坝失事是由渗流作用引起的。因此研究裂隙渗流的运动规律与破坏是必要的。

同时，针对岩体内部的节理、渗流造成的岩体破碎，导致岩体强度不足、工程变形过大、支护结构失效，对工程安全产生重大隐患。经实践证明，对节理岩体进行注浆锚固,对改变岩体强度、发挥围岩自身承载力、保障地下硐室安全具有良好的效果，实现了增加岩体强度的目的。与工程中注浆锚固的普遍使用与快速发展相比，注浆锚固理论发展缓慢，极有必要对注浆效果相关因素进行全面的研究，来指导现场注浆锚固方案的进行。

现有技术存在下述问题：

一、目前的实验方法无法获得节理构造的各因素对岩体的力学行为和稳定性的影响规律。

二、目前的实验无法研究裂隙渗流的运动规律与岩体破坏之间的关系。

三、目前还没有全面研究注浆锚固各影响因素的实验方法，尤其是针对复杂压剪应力状态下节理岩体及赋水岩体进行注浆锚固实验的研究更为鲜见。

四、在实际工程中，需要注浆锚固的节理岩体，其破坏往往不是由单一的拉、压应力或纯剪切应力引起，而是在复杂的应力状态下由压应力与剪切应力的共同作用引起的压剪复合型断裂破坏。目前国内外的剪切实验通常采用直剪方式，相应的压剪试验也是借助于固定剪切盒，由于岩体试件在切割过程中的尺寸和节理位置不易控制，且在试验加载过程中试件位置容易产生滑移，导致得到的岩石力学参数与实际有偏差。且传统的剪切试验在加载过程中存在弯矩，同样导致试验测定数据不准确。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，包括以下步骤：

步骤1：根据实验目的，确定影响岩体压剪性能的各因素，根据所述各因素的经验水平，设计正交实验方案；

步骤2：根据实验方案，制备相应被测试件，并根据所述实验方案进行相应操作；

步骤3：对所述被测试件进行压剪试验,在试验过程中，利用监测系统对所述被测试件进行监测，记录节理岩体整个破裂过程；

步骤4：对监测数据中的各因素进行分析：用对比组与标准组相应岩石力学参数的比值作为评价指标进行正交实验数据的统计分析，得到对提升压剪性能作用明显的显著性影响因素，以及显著性影响因素的作用范围。

步骤5：对所述显著性影响因素做深入统计分析，获取各所述显著性影响因素不同水平与一个或多个抗压剪性能评价指标的对应关系，并拟合曲线或数学表达式，从而获得各因素对岩体力学行为的影响规律，并指导岩土工程支护和/或锚注方案的设计和实施。

通过初步的正交实验方案，能够明确各因素对压剪性能的影响关系，找出各因素对岩体力学行为的影响规律，且具有正交实验代表性、全面性、节约性的特点，以实现对影响压剪性能各因素全面经济定量的试验研究、认识和评价。对岩土工程支护和锚注方案的设计和实施具有指导意义。

其中，步骤1中，根据以往试验数据和参考文献确定所述各因素的取值范围，进而确定正交试验方案中各因素的水平；将所述各因素及相应的水平数依据正交实验表进行组合，设计正交实验方案。

步骤1中，当所述实验目的为评价节理岩体性能时，所述各因素为基本因素；

当裂隙平行排列时，影响岩体压剪性能的所述基本因素为裂隙长度、和裂隙间距；

当裂隙有倾角排列时，所述基本因素为裂隙长度、裂隙间距、裂隙倾角；

当裂隙呈雁形排列时，所述基本因素为裂隙长度、裂隙间距、裂隙倾角和裂隙行距。

裂隙平行排列时，裂隙长度和间距统称连通率。

步骤1中，当所述实验目的为评价裂隙水对岩体性能的影响时，所述各因素除基本因素外，还包括裂隙水压力。