[发明专利]一种基于原位表面单裂隙的岩体剪切参数评估方法

权利要求书

1.一种基于原位表面单裂隙的岩体剪切参数评估方法，其特征在于，包括：

步骤一：选择一条原位裂隙，在裂隙附近位置设为加载点；

步骤二：在触探压头安装图像采集装置，在加载点进行触探加载，加载方向与岩体表面垂直，实时监测触探压头的荷载和位移，直至触探压头下方产生裂纹并向原位裂隙的内部扩展并贯穿，发生剪切破坏时停止加载，并记录破坏时的峰值荷载P_i，分别对破坏后的破裂形态及剪切脱落的岩块进行形状测量，测量表面破裂角α；

步骤三：对剪切块体进行测量得到剪切深度h，并根据剪切深度h与原位裂隙到触探加载点的距离之间的几何关系，估算表面向内部剪切破裂角β，或利用图像采集装置对剪切块图像测量得到剪切破裂角β；

步骤四：根据表面破裂角α与内摩擦角之间的关系，通过公式(1)推算岩石内摩擦角

计算剪切滑动面面积S，带入由触探提供的剪力与岩石抗剪强度的关系式(2)，计算岩石的粘聚力c：

P_i·sinβ＝c·S (2)

其中，α是岩石表面破裂角；

是岩石内摩擦角；

P_i是点触探发生剪切破坏时的峰值荷载；

β是剪切面与岩体表面形成的剪切破裂角；

S是剪切滑动面面积；

c是岩石粘聚力；

步骤五：选择不同深度、距离触探不同位置的裂隙进行多次触探试验，以提高评估剪切参数的精度，分别计算得到岩石剪切参数，取平均数得最终岩石剪切参数。

2.根据权利要求1所述的基于原位表面单裂隙的岩体剪切参数评估方法，其特征在于，步骤一中，加载点位于距离裂隙5-10个压头半径的位置。

3.根据权利要求1所述的基于原位表面单裂隙的岩体剪切参数评估方法，其特征在于，步骤二中，触探加载的加载速率可以为0.25-0.5mm/min之间。

4.根据权利要求1所述的基于原位表面单裂隙的岩体剪切参数评估方法，其特征在于，步骤四中，计算剪切脱落的岩块的剪切滑动面面积S，通过对数螺旋线的表达式按螺旋线长度dL绕触探压头旋转角度经过面积进行曲面积分，旋转角度即岩石表面破裂角α，得到剪切滑动面面积S，公式如下所示：

其中，dL为螺旋线长度，

θ₁为对数螺旋线角度；

r₀为螺旋线初始半径。

5.根据权利要求1所述的基于原位表面单裂隙的岩体剪切参数评估方法，其特征在于，触探压头的形状为锥形、圆形或圆柱形。