[发明专利]基于电测量的抗剪强度参数测试方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于电测量的抗剪强度参数测试方法、系统及存储介质，该方法步骤包括：测试风化混合花岗岩的物理参数；测试风化混合花岗岩的电学参数；统计物理参数和电学参数并进行相关性分析，得到物理参数和电学参数之间的定量关系；基于风化混合花岗岩物理参数与抗剪强度参数之间的定量关系，得到电学参数与抗剪强度参数之间的定量关系；由电学参数求出相应的抗剪强度参数。本发明通过建立风化混合花岗岩电学参数与抗剪强度参数之间的定量关系，从而可以由电学参数对抗剪强度参数进行推定，避免了现有技术中由物理参数对抗剪强度参数时离散型特征显著且误差较大的问题；同时大幅缩短试验时间，提高了测试效率。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是一种基于电测量方法的风化混合花岗岩抗剪强度测试方法、系统及存储介质。

背景技术

花岗岩类岩石是地球陆地表面分布最为广泛的火成岩之一，约占火成岩面积的20～25％，是地表的重要构成部分。花岗岩的主要成分为石英(约占20～30％)、长石(约占60～70％)、云母和角闪石(约占5～10％)，为全晶质等粒结构，质地坚硬且性状均一，其岩石抗压强度可达120～200MPa。因此很少将这种结构与岩体失稳联系起来。但由于长石和云母的节理发育，造成花岗岩具有多组原生节理，另外，由于石英和长石的膨胀系数相差较大，导致花岗岩在热胀冷缩过程中容易产生原生及次生裂隙。因此，受矿物组分的影响，花岗岩尤其是粗粒结构的花岗岩更容易风化，沿着节理和裂隙的风化作用深入岩土内部，形成很厚的风化壳，导致我国南方花岗岩区域的特殊地貌。

除了花岗岩本身易风化的特质外，我国南方地区高温高湿的气候条件也促进了花岗岩风化岩岩体的形成。花岗岩风化属于富铝过程，这也是我国南方地区最主要的风化形式。富铝化岩体是岩石风化最后阶段的产物，常见于花岗岩、砂页岩、玄武岩、石灰岩等的风化。氧化铁含量及水化程度的影响，风化体通常呈现出红色、橘色、黄色等不同的颜色，风化岩岩体分布具有明显的地带性特征。

尽管针对花岗岩风化壳的风化带划分目前尚未形成同一标准，但国内外研究者们都一致认为花岗岩风化剖面的土壤物理及力学性质具有明显的空间变异性。我国花岗岩出露区域自西北向东南呈明显的地带性分布特征，深厚的风化壳是各地区花岗岩风化岩岩体的共同特性。

自然含水率对了解地下水位变化具有重要的参考意义，尤其是对其颗粒较多的土壤。此外，降雨前后土壤含水率的变化也会造成测定结果的差异。花岗岩风化岩岩体的自然含水率变化范围为10～50％。我国花岗岩风化岩岩体的液限变化范围为32～68％，塑限变化范围为17～36％，塑性指数变化范围为10～26％。已有研究结果表明，黏壤土、壤土、壤砂土、砂黏壤、砂壤土和砂土是我国花岗岩风化岩岩体中最为常见的质地类型。我国花岗岩风化岩岩体的容重变化范围为1.09～2.2g/cm³；土壤有机质含量变化范围为0.24～36.67g/kg；pH变化范围为3.9～6.6，偏酸性。

花岗岩风化岩岩体中黏粒的含量是影响其工程特性的重要因素；花岗岩风化壳受风化程度的影响具有非常明显的非均质性，不同深度处土壤的颗粒大小、孔隙分布等结构指标差异明显，同一层次的土壤具有类似的理化及力学性质，而不同层次间土壤性质随着风化程度和孔隙分布的差异而变化。

花岗岩风化岩岩体的稳定性特征与一般岩体不同，影响花岗岩风化岩岩体稳定的因素主要可分为两部分：崩解软化特性和抗剪强度特性。抗剪强度特征作为岩土力学性质的基本指标之一，受土壤含水率、孔隙气水压力、应力路径、地下水位及土壤结构影响较大。花岗岩风化岩岩体因其结构及组分的变异导致同一风化剖面抗剪强度差异较大，此外，还受采样方法、试样质量、测量方法等因素的影响。已有的研究结果表明，花岗岩风化岩岩体的黏聚力和内摩擦角的变化范围分别为1.7～78kPa和10～40°。