[发明专利]一种岩体双向抗剪强度确定方法

说明书

本发明涉及一种岩体双向抗剪强度确定方法，该方法以弱环理论为基础，建立了含一组结构面岩体的库伦强度理论模型，分别给出了岩体受压逆向剪切、受压顺向剪切、以及受拉顺向剪切的强度表达式，能够全面反映出岩体双向抗剪强度指标。采用本发明所提供的方法，可以快速、准确的获得可靠的岩体抗剪强度指标，相比于传统采用大型原位试验的方式，工作量显著降低，投入成本得以下降，有效缩短了工程前期勘察的周期，能够产生巨大的工程与经济效益。

技术领域：

本发明涉及岩体工程技术领域，尤其涉及一种岩体双向抗剪强度确定方法。

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剪强度分析。岩体中存在结构面，岩体结构面指岩体中具有一定形态和规模的物质分界面或不连续面，如层面、裂隙、断层。结构面的抗剪强度影响岩体整体力学特性，因此，结构面抗剪强度估算的研究具有重大的理论意义和工程应用价值。

目前在许多滑坡及边坡治理中岩土体的抗剪强度特别是岩体的抗剪强度已经成为必不可少的设计参数,但对于岩体而言，由于结构面的影响，其库伦强度求取将变得相对复杂一些。在生产实践中，通常通过若干组大型原位剪切试验获得岩体的库伦强度参数和曲线。但这种方式由于试验选点的代表性、岩体破坏形式的不确定性、以及剪切方向与结构面方向夹角不同等因素影响，使得岩体抗剪强度测试结果往往比载荷试验更为分散，因此，根据传统方法获得的抗剪强度数据其准确性和可靠性并不能很好的指导实际工程。

随着国内水利水电工程的不断增多，以及各种边坡及滑坡工程的勘察设计等工程的增多，如何获得更加准确且可靠的岩体抗剪强度参数就显得至关重要，有鉴于此，本案由此而生。

发明内容：

本发明旨在提供一种数据准确性高、可靠性好的岩体双向抗剪强度确定方法，该方法以弱环假设为基础，能够客观反映岩体双向抗剪强度指标。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种岩体双向抗剪强度确定方法，内容包括：将岩体单元的结构面所受剪应力方向分为逆向剪切和顺向剪切，获得两种剪应力方向所对应结构面的法向应力以及结构面剩余剪应力；获得结构面受压时强度表达式以及受拉时强度表达式，结构面受压时的剪切分为逆向剪切和顺向剪切，结构面受拉时为顺向剪切；根据结构面的抗剪强度、结构面的剩余剪应力、以及结构面受压强度表达式可以确定结构面受压剪切抗剪强度表达式，结构面受压剪切抗剪强度表达式分为逆向受压剪切强度表达式和顺向受压剪切强度表达式；根据结构面顺向剪切时法向应力、顺向剪切时剩余剪应力、以及结构面受拉强度表达式可以确定结构面受拉剪切抗剪强度表达式。

所述两种剪应力方向所对应结构面的法向应力σ_n以及结构面剩余剪应力τ_n取值分别为：

其中，σ为加载面上的法向应力，τ为加载面上的剩余剪应力，n₁＝cosδ，n₃＝sinδ，δ为结构面法线与正应力σ夹角；逆向剪切时，式(1)中符号取+，式(2)中符号取-；顺向剪切时，式(1)中符号取-，式(2)中符号取+。

所述结构面受压时强度表达式为：

结构面受拉时强度表达式为：

上式中，K_IC为断裂韧度因子，a_m为结构面最大半径，ν为泊松比。

所述结构面受压剪切抗剪强度表达式确定方法如下：结构面的抗剪强度s关系式为：

s＝c+fσ_n (5)