基于岩体结构面分级的抗剪强度确定法
岩体结构面粗糙度评价与峰值抗剪强度估算方法研究
岩体结构面粗糙度评价与峰值抗剪强度估算方法研究一、引言岩体是地质工程中常见的工程材料，其结构面的粗糙度对工程稳定性有着重要的影响。
岩体结构面的粗糙度评价及峰值抗剪强度估算方法的研究，对工程施工和设计具有重要的指导意义。
本文将从岩体结构面粗糙度评价与峰值抗剪强度估算方法入手，深入探讨相关内容。
二、岩体结构面粗糙度评价1. 岩体结构面粗糙度的含义岩体结构面的粗糙度是指岩石结构面的几何形态和表面特征，包括凹凸不平、沟槽纵横等特征。
粗糙度是表征岩体结构面不规则程度的重要参数，直接影响岩体的稳定性和抗剪强度。
2. 岩体结构面粗糙度评价方法目前常用的岩体结构面粗糙度评价方法包括视觉法、分形分析法、地面探测技术等。
视觉法是利用肉眼判断岩体表面凹凸程度和表面特征的方法，分形分析法则是通过分形维数等参数来描述岩体结构面的几何形态。
地面探测技术包括激光扫描技术、地质雷达等，能够实时获取岩体结构面的数据，并进行数字化处理。
三、峰值抗剪强度估算方法研究1. 峰值抗剪强度的概念岩体结构面的峰值抗剪强度是指岩体在抗剪载荷作用下的最大抗剪强度。
峰值抗剪强度的准确估算对于工程设计和施工具有重要意义，能够有效预测岩体在工程作用下的稳定性。
研究岩体结构面的峰值抗剪强度估算方法具有重要意义。
2. 峰值抗剪强度估算方法常见的岩体结构面峰值抗剪强度估算方法包括经验公式法、试验法和数值模拟法。
其中，经验公式法是通过对已有岩石样本的试验数据进行统计分析，建立经验公式来估算峰值抗剪强度；试验法是通过室内或野外试验来直接测定岩体的峰值抗剪强度；数值模拟法则是利用数值模拟软件对岩体结构面进行模拟分析，得出峰值抗剪强度。
四、个人观点和总结本文从岩体结构面粗糙度评价与峰值抗剪强度估算方法的研究入手，探讨了相关内容。
岩体结构面的粗糙度评价和峰值抗剪强度估算是地质工程中的重要课题，对于工程的安全和稳定具有重要的影响。
在实际应用中，需要综合考虑各种方法，结合岩体实际情况来进行评价和估算，以确保工程的安全和稳定。
岩质边坡岩体节理结构面抗剪强度的确定方法
岩质边坡岩体节理结构面抗剪强度的确定方法作者：刘远亮韩佳泳徐标来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：在岩质边坡地质勘察工作中，岩体节理结构面的抗剪强度是岩质边坡勘察要确定的重要参数，而节理结构面抗剪强度的确定一直是该领域的技术难题，本文将提出一种新的、操作性强的方法，利用抗圧试验求取节理结构面抗剪强度，并应用到实际边坡勘察工作中，实践证明，通过该方法确定的结构面抗剪强度更接近实际情况并更具有实用意义，而且操作、计算方便，对类似的边坡工程有一定参考价值。
关键词: 地质勘察；节理结构面；抗剪强度中图分类号：U213.1+3文献标识码：A引言结构面是岩体中力学强度较弱的部位或岩性相对软弱的夹层所构成岩体的不连续面，包括了一切的地质分离面。
不同的结构面，其力学性质不同、规模大小不一。
节理是岩石中的裂隙，其两侧岩石没有明显的位移。
地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造，而岩体节理结构面抗剪强度是岩质边坡地质勘察工作要确定的重要力学参数，也是影响边坡稳定性的重要因素之一，因为边坡岩体的破坏通常大多是沿结构面发生破坏的，符合―最弱环节‖原理。
目前如何求取节理结构面抗剪强度一直是工程界的技术难题。
节理结构面抗剪强度常用的求取方法主要有以下3种：(1)根据试验(原位剪切试验或室内直剪试验)分析选取。
(2) 按规范或估算法选取。
规范主要有国标、水利及铁路等行业规范标准等。
(3)利用极限平衡法或数值分析进行反演确定。
岩体节理结构面抗剪强度确定方法本文提出一种新的方法，利用―抗圧试验求取节理结构面抗剪强度‖。
1、计算原理：在岩石单轴抗压强度试验中，有大量的试验块体在轴向应力作用下未产生抗压性碎裂破坏，而是沿着岩石的节理面滑动分离成二块（见图1），这类破坏模式计算的抗压强度并不是真正的岩石单轴抗压强度，其数值与典型碎裂破坏模式的抗压强度严重偏小，不宜参加抗压强度标准值的统计计算。
而利用这类破坏模式的实验数据，可求得沿节理面滑动的抗剪强度，即节理结构面的抗剪强度。
岩体结构面抗剪强度参数确定方法的探讨
岩体结构面抗剪强度参数确定方法的探讨（中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁，沈阳，110016）【摘要】岩体结构面抗剪强度参数是工程设计及施工中重要的参数，常用室内外力学试验、经验估算试验和反演分析试验三种方法确定，基于工程实际要求的可靠性及精准性，在不考虑其他条件的情况下，采用灰色关联分析的方法，将数据进行关联度的分析，在三种方法中关联度最大的则认为可能最具有代表性和最精准的。
结果表明，在三种方法中室内外力学实验应该是最为精准的，在条件允许的情况下，建议最好采用室内外力学实验来确定抗剪强度参数。
【关键词】抗剪强度参数；室内外力学试验；经验估算方法；反演分析方法；灰色系统关联分析一、引言研究岩体结构面的工程特性已经是现在工程建设中最具有现实意义的事情。
在影响岩体稳定性中，岩体结构面的抗剪强度是主要的因素之一，而岩体结构面的抗剪强度的确定主要根据岩体结构面抗剪强度参数的数值，所以岩体结构面抗剪强度参数在工程设计及计算中已成为重要的参数之一，它决定了工程岩体边坡破坏的可能性，掌握合理准确的抗剪强度参数对工程建设有着非常重要的意义。
本文主要结合岩体结构面不同的性质特征及三种常用的取值方法，找到一种相对比较优化选取的方法，可以更加准确的快捷的确定岩体结构面的抗剪强度参数。
二、岩体结构面的分类由于岩体结构面形成条件不同、经过的地质作用复杂不同，导致其分布形态多种多样，所具有的力学性质就存在着不同的差异，根据岩体结构面所具有的诸多特点，有多种分类方法将其分为不同的结构面类型.2.1岩体结构面按其形成机理分类大致分为原生、构造和次生结构面三类，①在成岩的地质作用过程中形成的结构面称之为原生结构面，包含沉积作用形成的沉积结构面、岩浆侵入冷凝固结作用形成的火成结构面和变质作用形成的变质结构面，所以原生结构面包括沉积结构面、岩浆岩结构面和变质结构面三种类型。
②在岩体形成之后，在构造作用过程中形成的破裂面，包括节理、劈理、断层和层间错动面等称为构造结构面。
基于Hoek-Brown强度准则的采场边坡岩体力学参数计算方法
块完整性较好的岩块，不含或极少含有天然岩体所特有的软弱 结构面，不能完全代表天然岩体的力学特性，因此，由实验室测 得的力学参数需要按一定比例折减，才能应用于天然岩体中。
从理论上研究岩石和岩体的力学参数之间的关系是一个较 难的课题，许多岩石力学工作者正在进行这方面的研究。通常 人们大多是根据自己的工程经验或借鉴其它资料进行参数的折 减，这样做无疑带有很大的随意性，影响后续分析结果的正确 性、合理性，而 Hoek—Brown 经验方程是比较好的、也是较流行 的岩体—岩石力学关系确定方法。
泥 RMR=23，Q=0.1
s=0.00001 A=0.115 B=0.646
s=0.00001 A=0.129 B=0.655
s=0.00001 A=0.162 B=0.672
s=0.00001 A=0.172 B=0.676
s=0.00001 A=0.203 B=0.686
T=—0.0002
T=—0.0002
1.1 mi 的确定 mi 可 以 通 过 室 内 岩 石 力 学 试 验 结 果 以 及 表 1 来 确 定。把
σ3= － σt 和 σ1=0 代 入 Hoek—Brown 经 验 准 则
，
这里因为是完整岩块，因此 s=1。由此公式，可以得到 ：
mi
=
σc2 −σt2 σ cσ t
（ 4）
（1）E.Hoek 等建议岩体变形模量 Em 可用下式进行估算 ：
s=0.1 A=0.883 B=0.705
s=0.1 A=0.998 B=0.712
T=—0.028
T=—0.020
T=—0.013
岩体结构面力学性质与岩体强度研究
岩体结构面力学性质与岩体强度研究综述摘要：根据野外工程地质调查对工程岩体质量进行评析，在此基础上，运用hoek–brown准则求解工程岩体强度。
并根据岩块的咬合状态及这些块体的表面特征，提出了节理岩体强度的确定方法，关键词: 岩体结构面；力学性质；岩体强度；中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：岩体中存在着纵横交错的各类地质结构面，在力学上则表现为存在着不连续面、弱面或软弱夹层，这些结构面对岩体强度和岩体工程的稳定性起着重要的控制作用。
因此结构面的力学性质和岩体的强度是息息相关的。
1 结构面的力学性质岩体结构面(structural plane)是指岩体内开裂的和易开裂的面，如层理、节理、断层、片理等，又称不连续面。
岩体结构面力学特征的研究与岩石力学的发展息息相关。
因为工程岩体之所以失稳，影响因素很多，但最关键的问题在于岩体内存在着一些软弱结构面。
目前普遍采用统计分析的方法，找出其分布规律，并应用到工程稳定性分析中。
1.1 结构面抗剪强度结构面的抗剪强度是表征岩体的结构面力学性质的重要指标，作为表征结构面力学性质的重要指标之一，通常在现场或实验室内测定。
对于起伏较大的粗糙结构面，按barton公式计算时，jrc值往往是根据结构面产状与标准轮廓线(isrm轮廓线)对比来确定的，由于视觉上的判断易造成较大的误差，国内外学者经过大量的研究，采用各种测量仪表观测和计算机处理。
如barr等人使用粗糙位形标测仪和数字化坐标记录仪测定，得出标准曲线jrc值和分维值d的关系，应用分形理论从一个崭新的角度描述了节理粗糙系数jrc和jrc尺寸效应的特征。
1.2 结构面的变形关于岩体不连续结构面的变形分析问题，自20世纪60年代初期开始至今已经建立了许多不同层次上的离散模型和数值方法。
以有限单元法为基础，并引入能反映岩体结构不连续性特征的模型以弥补有限元关于不连续性处理的不足，如结合单元法，节理单元法，desai等提出的薄层单元法以及用于模拟多节理岩体的等效连续体模型和损伤模型等。
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述引言：岩体结构面的强度是岩体力学特性中的一个重要参数，它对于岩体的稳定性和工程施工具有重要影响。
岩体结构面抗剪强度参数的准确取值是岩体力学研究中的一个重要问题。
本文综述了近年来关于岩体结构面抗剪强度参数取值方法的研究进展和应用情况。
一、传统取值方法1.刚度比法：该方法是通过测量岩体结构面位移和正常应力的变化，计算结构面的刚度比值。
刚度比值的大小与抗剪强度参数有关。
2.负载试验法：该方法是通过进行室内或现场的岩石试验，测量不同应力下岩体结构面的位移和正应力，根据剪切位移与正应力的关系确定抗剪强度参数。
3.断裂力学法：该方法是基于断裂力学理论，通过对岩体结构面断裂机理的研究，推导出抗剪强度参数的计算模型。
以上三种传统的取值方法都存在一定的局限性，例如需要大量的试验数据和经验参数，且结果的准确性受人为因素影响较大。
二、现代取值方法1.数值模拟法：该方法利用计算机仿真的技术手段，建立岩体结构面抗剪强度参数的数值模型，通过不同工况下的数值模拟计算，得到抗剪强度参数。
2.获取实测数据：该方法通过在实际工程中对岩体结构面进行监测，测量结构面的位移和应力等参数，从而直接获取抗剪强度参数。
3.统计学方法：该方法利用大量的岩体结构面力学试验数据，通过统计学方法对数据进行处理，得到抗剪强度参数的统计特征，并进行参数估计。
现代取值方法相较于传统方法具有更高的精度和准确性。
数值模拟法可以通过模拟不同的工程情况，得到更具代表性的抗剪强度参数。
获取实测数据的方法能够真实反映结构面的实际工况和力学特性。
统计学方法则可以通过大量的数据分析，得到更加可靠的参数估计结果。
与此同时，近年来还出现了一些基于机器学习和深度学习的方法，通过利用大量的数据训练模型，得到更精准的抗剪强度参数预测结果。
这些方法在理论和实际应用中都取得了一定的成功。
结论：岩体结构面抗剪强度参数取值方法多种多样，传统方法和现代方法各有特点。
05--岩土材料的抗剪强度理论和设计指标
f ccu ctancu
(7.4)
式中：c 为在荷载发生变化前破坏面上的有效应力；ccu 和cu 为土的固结不排 水粘聚力和内摩擦角。
岩土材料的抗剪强度和设计指标
土的抗剪强度理论; 岩体的抗剪强度理论; 抗剪强度的设计指标
岩体抗剪强度有关问题的讨论
岩体抗剪强度的理论和经验方法； 节理连通率的确定方法； 软弱夹泥层的抗剪强度
p pe
tgt
抗剪强度的室内试验
三轴和直剪试验
• 不固结不排水试验（不固结快剪），即“Q剪”，c uu ， φuu • 固结排水试验（快剪） ，即“S剪”，c'd ，φ'd或c'，φ' • 固结不排水试验（不固结快剪） ，即“R剪”，ccu ，φcu
原位抗剪强度试验
粘性土 - 测定固结不排水强度qcu • 十字板剪力仪 • 静力触探 • 旁压仪
原状样
粘粒含量 胶粒含量
c
土样
(% )
(% )
(k P a)
()
8#
49
0#
50
Q 88#
41
36
89
1 4 .3
39
45
7 .4
32
60
7 .4
地基快速开挖； 软土地基快速填筑； 饱和粘性土边坡库水位骤降
土的孔隙水压力
稳定和不稳定渗流的基本方程
x
(Kx
h) x
y
(K y
h) y
1 1 e
e t
太沙基固结理论
1 1
e
e
mv
p
mv
(p
u)
cv
(
2u x2
2u y2
)
岩体力学-结构面剪切强度特性.
（5）斜面上的合力与作用在外部的正压力N 间 的夹角为φ =φ j﹢β 。 5）结构面的变形曲线 在上述分析中并没有考虑正应力大小给与的 影响。如果加大作用在结构面上的正压力增大， 帕顿认为：结构面将出现剪断齿尖的破坏特征 （扩容量减小，随剪切力上升，变形梯度变小， 曲线变缓）。因此，此时的强度表达式应用另一 条直线描述：τ = Cj+σ tanυ j ， 式中Cj、Φj—分别为剪断齿尖时表现出的粘结 力和内摩擦角。其实，剪断齿尖曲线公式就是莫 尔—库仑强度包络线的表达式。综合帕顿对规则齿形
天然节理面，多数都呈不规则齿状起伏，其 起伏状态通常可用节理表面的起伏度和粗糙度加 以描述。 1977年巴顿根据大量试验，经统计分析提出 了经验公式 tan[JRC lg( JCS ) ] ——4－34
n b n
n
σ n ——节理面上的正应力 该公式包括三个参数：
一、结构面的面摩擦效应 结构面的面摩擦强度——指结构面（表面平整光 滑形成面接触）表面在正应力和剪切力的作用下， 所表现出的抵抗剪切位移破坏的最大摩擦力。 1、结构面的面摩擦强度 在正应力和剪切力的作用下，平整结构面的摩擦 强度是与其表面的摩擦系数有关的函数，即（剪 切）摩擦强度τ=ƒσ =σ tanφ ——（4－18） 2、摩擦强度的由来—摩擦试验 R αN
A′B发生破坏（被剪断） NSinβ 2）求：齿面上的剪切力T′ A′ 和 正压力N′
N D
N′ NCOS β
C 合力（N′、T′） F
（1）正应力： Tcosβ G 在Δ OCD中，OC=N COSβ ， 在Δ OGF中，FG=Tsinβ，则N′= NCOSβ +Tsinβ。
浅谈岩质顺层边坡结构面力学指标的确定方法
浅谈岩质顺层边坡结构面力学指标的确定方法作者：程宇等来源：《价值工程》2012年第31期摘要：控制岩质顺层边坡稳定性的主要因素为岩层结构面，确定岩层结构面的力学指标方法较多，不宜单独采用，应采用多种方法综合确定。
本文结合工程实例，浅谈顺层结构面力学指标的确定方法。
Abstract： Fractures are important factors that control the stability of consequent bedding rock slope， multiple approaches to determine the consequent bedding rock slope fractures mechanics indexes are used in order to obtain satisfactory results. A brief discussion on determination method of the consequent bedding rock slope fractures mechanics indexes combining engineering examples.关键词：岩质顺层边坡；结构面；组合结构面；力学指标；平面滑动Key words： the consequent bedding rock slope；fractures；combinatorial fractures；mechanics indexes；plane sliding中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0110-020 引言确定岩质顺层边坡结构面的力学指标一直是岩土工程界的一个重要研究内容，目前确定方法很多，如规范法、试验法、极限平衡反演法等。
单一采用以上任何一种确定方法均不能很好地提供结构面力学参数。
这就要求我们在勘察现场中必须查清边坡有关不利于边坡稳定的因素，结合边坡的实际工程地质条件，分析边坡可能的破坏模式，对各种可能的多种滑动面组合情况进行稳定性分析，考虑多种确定方法综合确定，以提供安全可靠、经济实用的结构面力学参数。
结构面的抗剪强度
结构面的抗剪强度••结构面强度分为抗拉强度和抗剪强度。
由于结构面的抗拉强度非常小，常可忽略不计，所以一般认为结构面是不能抗拉的。
因此，通常近考虑结构面的抗剪强度。
••在工程荷载作用下，岩体破坏常以沿某些软弱结构面的滑动破坏为主。
因此，在岩体力学中结构面的抗剪强度通常是研究的重点内容。
•条件不同、性质不同的结构面其发生剪切作用的机理不同，因此其抗剪强度的确定方法也不同，下面将分四种类型来介绍结构面的抗剪强度。
一、平直无充填的结构面•平直无充填的结构面包括剪应力作用下形成的剪性破裂面，如剪节理、剪裂隙等，发育较好的层理面与片理面。
其•特点是面平直、光滑，只具微弱的风化蚀变。
坚硬岩体中的剪破裂面还发育有镜面、擦痕及应力矿物薄膜等。
这类结构面的抗剪强度大致与人工磨制面的摩擦强度接近，即：各种结构面抗剪强度指标的变化范围结构面类型摩擦角(°)粘聚力(MPa)结构面类型摩擦角(°)粘聚力(MPa)泥化结构面10～200～0.05云母片岩片理面10～200～0.05粘土岩层面20～300.05～0.10页岩节理面(平直)18～290.10～0.19泥灰岩层面20～300.05～0.10砂岩节理面(平直)32～380.05～1.0凝灰岩层面20～300.05～0.10灰岩节理面(平直)350.2页岩层面20～300.05～0.10石英正长闪长岩节理面(平直)32～350.02～0.08砂岩层面30～400.05～0.10粗糙结构面40～480.08～0.30砾岩层面30～400.05～0.10辉长岩、花岗岩节理面30～380.20～0.40石灰岩层面30～400.05～0.10花岗岩节理面(粗糙)420.4千板岩千枚理面280.12石灰岩卸荷节理面(粗糙)370.04滑石片岩、片理面10～200～0.05(砂岩、花岗岩)岩石／混凝土接触面55～600～0.48二、粗糙起伏无充填的结构面•这种类型的结构面，其剪切特点是：（1）当法向应力σ较小时，上盘岩块上下运动，产生爬坡效应，增大了τ；（2）当σ较大时，将剪断凸起而运动，也增大了τ。
基于barton经验抗剪强度公式的节理岩样剪切强度修正方法
基于Barton抗剪强度经验公式的结构面抗剪强度参数优化确定方法研究1 引言工程岩体往往都包含各种结构面，其整体和局部的变形稳定往往受结构面控制，因此，结构面抗剪强度参数的准确确定将直接影响工程岩体变形稳定分析结果的合理性。
在结构面抗剪强度试验中，通常制备多个单节理岩样，考虑不同的法向应力进行直剪试验，然后根据摩尔库伦准则进行拟合分析得到结构面的粘聚力和摩擦角。
在直剪试验中，结构面的粗糙度和起伏度直接影响其抗剪强度的大小。
不管是现场直接切割制备的节理岩样【】，还是采用倒模的方法人工制备的节理岩样【】，都无法保证每个岩样的结构面形貌特征完全一致，也就是说，对选取准备进行不同法向应力直剪试验的岩样，即使采用相同的法向应力进行直剪试验，得到的抗剪强度差别可能会很大，这也就是通常所说的试样本身的差异导致的试验结果的离散性。
进一步而言，采用本身具有一定差异的一组节理岩样，进行不同法向应力的直剪试验，试样的差异和试验的顺序将直接剪切试验结果。
因此，节理岩体剪切试验结果的误差分析和修正是不可回避的一个问题。
基于此，本文采用劈裂法制备了一组单节理岩样，进行不同的法向应力进行直剪试验，基于Barton提出的结构面抗剪强度经验公式，研究提出一种优化的结构面抗剪强度参数确定方法，并详细分析多试件节理岩样剪切试验结果误差分布情况。
2 单节理岩样的剪切试验2.1 单节理岩样的制备现场直接采集制备含结构面的岩样，一方面难度很大，另一方面，结构面本身的形貌特征差异也很大，从而导致直剪试验结果离散性较大。
本文现场采集层理弱面显著的新鲜砂岩岩块，首先加工制备成100mm×100mm×100mm的标准立方块试样，然后采用相对较小的加载速率（0.01kN/s）顺层理面将岩样劈裂开，制备单节理岩样。
从劈裂面的宏观形态来看，整体比较平直规则，没有明显起伏，典型岩样如图1所示。
图1 典型单节理岩样Fig.1 Typical single joint rock sample2.2 单节理岩样的直剪试验设计进行0.5、1.0、1.5、2.0MPa等4种法向应力的剪切试验，每种法向应力3个岩样，具体抗剪强度值如表1所示。
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述
1.实验室试验方法：
实验室试验是确定岩体结构面抗剪强度参数最直接和准确的方法之一、常见的实验室试验方法有直剪试验、三轴压缩试验和剪切试验等。
直剪试
验是将两块岩石样品通过一个水平的结构面连接起来，施加的剪切荷载使
样品产生剪切破坏，通过测量剪切强度和剪切性状参数来确定岩体结构面
的抗剪强度参数。
三轴压缩试验是在一个装载设备中同时对岩石样品施加
垂直和水平应力，通过测量样品的应力变形曲线和剪切荷载来确定结构面
的抗剪强度参数。
2.观测法：
观测法是通过实地观测岩体结构面的现象和性质来确定抗剪强度参数。
观测法的主要方法有：测量结构面的面倾角、面周长、面粗糙度、面间隙
的填充情况等。
这些观测结果可以用来估计结构面的粘结强度和抗剪强度
参数。
3.经验公式：
经验公式是通过研究大量岩体结构面的试验数据得到的，并通过统计
分析建立的一些关系式。
这些经验公式可以根据结构面的性质和条件来估
算抗剪强度参数。
例如，Barton模型是根据结构面粗糙度、导向角和结
构面强度参数来估算结构面的抗剪强度。
本文数量编写了一些常用的经验
公式，如Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则等。
总的来说，确定岩体结构面抗剪强度参数的方法有实验室试验方法、
观测法和经验公式等。
在实际应用中，综合运用这些方法可以得到较为准
确的结构面抗剪强度参数，并用于岩体力学性质和岩体工程设计中。
但需
要注意的是，不同方法的结果可能存在一定的差异，因此可以综合多种方法进行验证和校正，以提高结果的可靠性。
边坡极限平衡分析中结构面抗剪强度的确定
ｈ ｉｍａ ｍａ ｃ ｒ ａ ｏｓｉ ｔ ｄ ｈ ｃ ｅｓｏ ａ ｙｒ（ ａ ｌｉｒ ｒ ｌ ｇｄ ｇｅ ｇａ ｌ ｔ ｌ ｅ）ｉ Ｔ ｅ ｔｅ ｔ ａ ｌｔ ｎｈｐｉ ｆｔ ．Ｔ ｅｔｉ ｎ ｓ ｆ ｅｋｌ ｅ ｆ ｔａ ）ｏ ｌｎ ｅｒｅ（ ｒ ｕａ ｙｒ ｓ ｒ ｈ ｉ ｅ ｉ ｌ ｓ ｅ ｉ ｈ ｋ ｗ ａ ｉ ｉ ｆｉ ｎ ｅａ
ｎ ｌ ｚ ｔｂｌ ｏ ｌｐ ．Ｔ ｔ ｄ ｉ ａｙ ｃ ｎ ｍｉ，ｆ ，ｅｃａ ｓ ａ ａｙｅ ｔｅｓａ ｉｔ ｆｓｏ ｅ ｈ ｅ ｍｅ ｏ ｓｅ ｓ ，ｅ ｏ ｏ ｃ ａｔ ｔ ｄ ｉ ｍｏｅ ｓ ｉ ｂｅ ｉ ｅ ｆ ｌ ｆｈｇ ｗａ ＆ ｈ ｉ ｙ ｈ ｓ ｎ ｒ ｕｔ ｌ ｎ ｔ ｅｄ ｏ ｉｈ ｙ ａ ｈ ｉ
中图分类号 ：Ｕ ５ Ｔ ４７ 文献标识码 ： Ａ
Ｔｈ Ｄｅ ｅ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｈ ａ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｏ Ｒｏ ｋ ｅ ｔ ｒ ｎ ｔｏ ｏ Ｓ ｅ ｒ ｔ ｅ ｇ ｈ ｆ ｃ Ｄｉｃ ｎ ｉ ｕ ｔ ｉ Ｍ ａ ｇ ｎ ｓ ｏ ｔｎ ｉｙ ｎ ｒ ｉ Ｂａ ａ ｃ ａ ｙ ｉ ｆ Ｃｕ ｌ ｐ ｌ ｎ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ０ ｔＳ ｏ ｅ
文 章编 号 ：０ ６—２ ０ （ ０ ６ ０ ０ １ ０ １０ １６ ２ ０ ） ９— ０ ６— ４
边 坡 极 限平衡 分 析 中结构 面 抗 剪 强度 的确 定。
封 志军 赖 紫 辉¨
（ 道第二 勘察 设计 院 ， 成都 ６０３ ） 铁 １０ １
摘要 ： 研究 目的 ： 了在边坡极 限平衡分析 中， 为 能够正确确定 控制性结构 面的抗剪强度 ， 从而 为边坡 的稳定性 分析及其 防护工程提供可靠 的依据 。 研 究方法 ： 在系统研 究 Ｂ ｒ ｎ公式 的基础上 ， ａｔ ｏ 结合 ２个边坡工程 现场勘察取样 、 内实验 、 出了结构面 室 提 粗糙度 的确定方法 ， 并通过实例验证 。
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述
于坡 高不大 于 ２ ５ ｍ 的岩质边 坡 ， 可采用 原位抗 切试验 较为 准确 地确定 比较 敏感的 ｃ值 ， 并结合 规范 取值法 确 定不 敏感 的 值 ； 这样 既保 证了一定的工程精度 ， 又克服 了采 用原位大 型剪 切试验
的麻烦 ， 经济 、 实用。
比较容易地排除异 常值 的影 响 ， 从 而选 取正 常值 进行 统计 ， 使 得
岩 体 结 构 面 抗 剪 强 度 参 数 取 值 方 法 综 述
郭 肖 红
（ 中国建筑材料 工业地质勘查中心淅江总队 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ２ ）
摘
要： 在查阅文献资料的基础上 ， 对试验 法、 公式法 、 经验法和反算法 四种 岩体结构 面抗剪强度 参数取 值 的方 法进行 了综 述 ， 分
析 了各种方法 的适 用性 ， 为岩体结构面抗剪强度参数 的合理取值提供 了依 据。 关键词 ： 岩体结构面 ， 抗 剪强 度 ， 参数 ， 取值
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ ２ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
差时 ， 这样 的试 验还不 如不 做 ， 按 经验 采用 类似工 程 的试验 资 料
一
增大而减小 ， 但当结构 面尺 寸增 大到一 定程 度时 则趋 于稳 定 ； 但
目前在 工程 岩体 稳定 性的分析评价 工作 中， 其重点 及难点 之 是这种尺寸界 限会 随着岩体 及其 结构 面 的性 质发 生变 化 。常 规 存在尺寸效应 。 就是 如何 合理地确定岩体结构 面的抗剪强 度参数 。现 阶段 ， 确 室 内剪切试 验的结构 面尺寸较小 ，
． ２ 原位 大型 剪切试 验 定控稳 结构面抗 剪强度参数的主要方 法可 以归纳为试验 法 、 公 式 １ 原位 大型剪切试 验的原理与室 内试 验相同 ， 主要差 别体 现在 法、 经验法和反算法 四大类 ， 每一 大类 又分别包 含 几种不 同 的具
碎裂边坡岩体等效抗剪强度参数的确定
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｆｏ ｒ ｔ ｈｅ ｐ ｕｒ ｐｏ ｓ ｅ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｅ ｑ ｕｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎｔ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｏｂ ｔ ａ ｉ ｎｓ ｔ ｈｅ ＲＭ Ｒ ｖ ａ ｌ ｕｅ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｎｇ ｅ ｖ ａ ｌ ｕａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋｍ ａ ｓ ｓ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｏｆ ｔ ｈｅ ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｍｏｄ ｅ ｌ —
级的 Ｒ ＭＲ值 ， 通 过 建 立 ＲＭＲ 值 与 Ｈｏ ｅ ｋ Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ强 度 准 则 的数 学 关 系 ， 可计 算 出岩体 的等效 内聚力 ｃ 和 等 效 内摩 擦 角 ， 并以该等效参数为基础利用 ３ Ｄ Ｅ Ｃ软 件 进 行 数 值 模 拟 ， 结 果 表 明模 拟 结 果 与 实 际 情 况 基 本 相 符 ， 从 而 验 证
李 澎 ， 苏爱军。 ， 李 旺 ， 张 晟 ， 周 涛
（ １ ． 中 国地 质 大 学工程 学 院， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ； ２ ． 中国地 质 大 学三峡地 质 灾 害研 究 中心 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
基于岩体结构面分级的抗剪强度确定法
基于岩体结构面分级的抗剪强度确定法岩体结构面分级的抗剪强度确定法是一种用于评估岩体抗剪性能的方法。
该方法将岩体中的结构面按照不同的分级标准进行分类，并根据每个级别的结构面抗剪强度值确定岩体的整体抗剪强度。
岩体的结构面是指岩石中具有一定角度的断裂面或层面。
这些结构面会对岩体的力学性能产生重要影响，特别是在工程施工、地质灾害等情况下。
因此，确定岩体结构面的抗剪强度是岩体工程设计与施工时的重要任务之一岩体结构面分级的抗剪强度确定法主要包括以下几个步骤：1.结构面分类：首先，对岩体中的结构面进行分类。
常见的分类方法包括按照倾角、断裂形态、断裂面强度等进行分类。
可以将结构面分为不同级别，如一级、二级、三级等级别。
2.抗剪强度测定：针对不同级别的结构面，进行抗剪强度的测定。
一般采用直剪试验或剪切试验的方法，测定结构面的抗剪强度。
通过实验得到不同级别结构面的抗剪强度值。
3.结构面权重确定：根据结构面的级别和抗剪强度值，确定不同级别结构面的权重。
一般情况下，抗剪强度高的结构面的权重较大，反之较小。
权重可以通过实验或经验得到。
4.抗剪强度计算：根据结构面的权重和抗剪强度值，计算岩体的整体抗剪强度。
一般情况下，岩体的抗剪强度等于各个结构面抗剪强度与权重的乘积之和。
5.抗剪强度验证：针对计算得到的岩体抗剪强度值，进行验证和调整。
可以通过现场勘察、观测和监测等方法，验证计算结果的准确性，并根据需要进行调整和修正。
通过岩体结构面分级的抗剪强度确定法，可以有效评估岩体的抗剪性能，并为工程设计提供参考依据。
这种方法的主要优点是考虑到了岩体中存在的结构面的差异性，能够更准确地确定岩体的抗剪强度。
然而，该方法也存在一定的局限性，如结构面分类标准的选择、实验数据的获取等方面的难题，需要进一步研究和改进。
总之，岩体结构面分级的抗剪强度确定法是一种有潜力的方法，可以用于评估岩体的抗剪性能。
通过合理选择结构面分类标准、开展实验研究和实际验证，可以进一步完善该方法的应用。
岩质边坡岩体抗剪强度参数选取方法
2020年第19卷第5期2020195Industrial &Science Tribune 岩质边坡岩体抗剪强度参数选取方法□杨立建王小元施晓文杜鹏飞【内容摘要】由于核电厂对厂址条件要求的特殊性，各核电厂址都或多或少的存在着岩质边坡问题，边坡岩体抗剪强度参数是边坡稳定性计算分析的重要基础，选取合适的参数进行边坡设计，对电厂的安全十分重要。
本文对岩质边坡稳定性计算中岩体抗剪强度的获取方法进行了综述，对各方法的适用范围、优缺点进行了总结。
以某核电厂岩质边坡为例，采用多种方法综合确定岩体抗剪强度参数，并进行了稳定性计算，结果表明：采用多种方法综合确定岩体抗剪强度参数是合理和可靠的。
【关键词】岩质边坡；抗剪强度；稳定性计算；参数选取【作者单位】杨立建，王小元，施晓文，杜鹏飞；中国核电工程有限公司在核电厂的建设中，各核电厂址都或多或少的存在着岩质边坡的问题，边坡岩体抗剪强度参数是边坡稳定性计算分析的重要基础，强度参数的正确性、合理性直接影响计算结果的准确性。
由于岩体具有各向异性、不连续和非均匀等特点，以及岩体结构的复杂性，使得岩体抗剪强度的确定一直是一个难题。
本文将对几种常用的岩体抗剪强度参数确定方法进行介绍，总结各方法的适用范围和优缺点，并以某核电厂岩质边坡为例，选取岩体抗剪强度参数，进行稳定性计算。
一、参数确定方法对于岩体抗剪强度参数，目前常用的确定方法主要包括现场试验法、规范BQ 估算法、经验公式、反演分析法、工程地质类比等［1 10］，其中经验公式比较常用的有Hoek －Brown 经验公式、吉格法、费辛柯法等，以下对这几种方法进行介绍。
（一）现场试验法。
现场试验是指岩体直剪试验［11］，能直接获得岩体抗剪强度指标，适合于具有现场试验条件的各类岩体边坡。
该方法的优点是取得的岩体抗剪强度指标最为直接，也比较可靠，缺点是试样制备难度大、试验设备运输安装及整个试验过程费时费力、耗资较大等问题。
岩体结构面抗剪强度参数的取值研究
岩体结构面抗剪强度参数的取值研究菊存全【摘要】When the rock integrity coefficient is used for roughness coefficient, through comparing the three methods of JRC-JCS model, JRC-JCS model and its least-square solution, and mechanics solution based on JRC-JCS model with equivalent processing methods, the three methods are equivalent. JRC-JCS model and its least-square solution is more suitable for solving the equivalent shear strength parameters of cutting type structural plane. By comparison with the measured values,when using the equivalent JRC-JCS model, the equivalent shear friction coefficient is very close to the test value and then the value can be directly used, equivalent shear cohesion: ①for the rigid structure plane without filling the surface,is larger than the measured value. ②for the soft structure plane without filling the surface, is smaller than the measured value. When using the equivalent JRC-JCS model, equivalent shear cohesion value should be measured by the formula for caculating the shear friction coefficient based on the equivalent JRC-JCS model. Using JRC-JCS model and its least-square solution for the equivalent shear strength parameters of cutting type structural plane, the value can be directly used. For cuttings intercalated with clay, according to the content of rock debris and clay content, it can be caculated respectively depending on the filling of the soft clay or the cuttings and then weighted average is more reasonable according to the percentage.%通过岩体的完整性系数求解粗糙度系数,运用等效处理JRC-JCS模型法、JRC-JCS模型最小二乘法、JRC-JCS模型力学解法计算比较,三种方法是等效的.其中JRC-JCS模型最小二乘法更适用于求解岩屑型结构面的等效抗剪强度参数.通过与实测值比较,采用等效JRC-JCS模型法时,等效抗剪断摩擦系数与试验值很接近,可直接取值;等效抗剪断凝聚力:①对于无充填的硬质结构面,比实测值偏大,②对于无充填的软质结构面,比实测值偏小.采用等效JRC-JCS模型法时,等效抗剪断凝聚力取值应根据等效JRC-JCS模型法求解的抗剪断摩擦系数应用式(20)计算确定.采用JRC-JCS模型最小二乘法求解岩屑型结构面的等效抗剪强度参数时,可直接取值.对于岩屑夹泥型,可根据岩屑含量和含泥量,分别按有软弱黏土充填情况和有岩屑充填情况分别计算,然后按含量百分比加权平均更合理些.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(035)011【总页数】4页(P191-194)【关键词】JRC—JCS模型;粗糙度系数;抗剪强度参数;基本摩擦角;最小二乘法;力学解法;完整性系数【作者】菊存全【作者单位】中国水利水电第十四工程局有限公司勘察设计研究院,昆明650051【正文语种】中文【中图分类】TU452岩体结构面抗剪强度参数的确定，出了现场剪切试验外，目前较常用的是Barton 的JRC-JCS模型经验公式、等效JRC-JCS模型之莫尔-库伦准则进行估算，此两种方法中均需要确定基本摩擦角、粗糙度系数JRC、壁岩饱和抗压强度JCS，其中粗糙度系数的确定方法有：①Barton的10个典型粗糙度剖面经验取值；于杜时贵JRC修正直边法；盂Barton的JRC直边法简明公式法。
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“级”的划分除了分门别类外，还包含量或等 级的区分。标准[3]和现行公路、铁路规范中的“岩 体”、“围岩”的划分都采用此类方法，实践证明“分 级”可以较好地指导工程实践。然而，在各种现行 规范、规程中岩体软弱结构面通常按“类”划分，
既与国家标准体系不一致，也不利于工程应用。在 部分岩石或岩体工程学相关书籍中也有结构面“分 级”的探讨，其主要思路是结合区域构造地质条件 按结构面规模大小划分[4]。这种“分级”过于宏观， 难以指导工程设计、施工。
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岩石力学与工程学报
2008 年
范，常见的估算法包括 Bienawski 的 RMR 分类体系 法[1]、N. Barton 的 JRC-JCS 模型法[2]等。(3) 根据 坡体极限平衡状态，利用极限平衡法或数值分析进 行反演确定。
室内直剪试验因试样代表性和边界条件的限 制，难以直接应用。规范和经验估算法是基于特定 环境下工程经验的积累，在工程中主要起类比和参 考作用。反演分析需要较准确地判识坡体稳定状态， 同时需要实测数据、边界条件的支撑，在设计阶段 难以获取相关资料。大量岩土工程实践表明，以上 3 种参数确定法具有明显的应用局限性。原位剪切 试验具有扰动小、代表性强、数据可靠的优点，在 水利和边坡工程中应用广泛。其缺点是试验数量有 限、离散性大。如何进行数据处理、应用一直是岩 土工程师思考的问题。尤其在建设场地与试验点地 质条件发生差异时，使设计人员感到无所适从。常 用的作法是参考规范，或利用估算法，将原位剪切 成果进行人为折扣后使用。这种经验性的数据处理 极大地降低了原位试验参数的指导作用和利用价 值。
填物、结构面起伏情况和粗糙程度、岩壁岩石抗压强度及风化情况、饱水程度、爆破或震动影响等 5 个方面。经
重庆一高速公路顺层边坡工程验证，该方法具有较强的工程实用性，是一种便于推广应用的新型结构面抗剪强度
确定法。
关键词：岩石力学；抗剪强度；结构面；原位剪切试验
中图分类号：TU 45
文献标识码：A
文章编号：1000–6915(2008)增 2–3547–06
实质上原位剪切试验的离散性也反应出结构面 抗剪强度“级”的差异，充分分析和利用这些有限 的可靠资料是至关重要的。本文提出的结构面抗剪 强度确定法是：(1) 首先根据结构面岩壁特性、粗 糙度、充填物特征和赋水程度等因素对软弱结构面 进行工程分级；(2) 选取与设计工点结构面等级相 近的原位剪切试验值作为基础资料，分别按结构面 等级差异和(施工)扰动影响对基础数据进行修正， 确定具体工程的结构面抗剪强度。通过重庆一高速 公路顺层边坡的实践验证，结构面分级基础上的抗 剪强度确定法可以较好地指导工程实践。该方法充 分利用了原位剪切试验成果，具有参数可靠、适用 性强、经济、节省工期等优点，是一种便于推广应 用的新型结构面抗剪强度确定法。
以上因素中，起控制作用的通常是充填物的性 状和结构面的粗糙程度。但在特定环境下，其它某 个特定因素也会起控制作用。譬如，大爆破施工将 大幅降低结构面凝聚力；坡体开挖后长久暴露，结 构面受下渗水流浸润、软化，加上风化作用，强度 也会显著降低。 3.2 结构面抗剪强度确定原则
在分级基础上，结构面抗剪强度确定法为：以 构造类似和地层岩性组合基本相同的原位剪切成果 作为基础资料，按照具体工点与基础资料的结构面 分级差异及(施工)扰动影响两方面进行修正，确定 具体工程的结构面抗剪强度。
摘要：岩体结构面抗剪强度是岩质边坡稳定分析的重要参数之一，基于岩体结构面分级的抗剪强度确定法旨在研
究如何合理确定该参数值。结合结构面岩性、粗糙度、充填物和富水程度等特征，将软弱结构面按工程特性划分
为 5 级。在结构面分级基础上，以构造类似和地层岩性组合等条件基本相同的原位剪切试验成果作为基础资料，
分别按结构面等级差异和施工扰动影响进行参数修正，确定具体工点的结构面抗剪强度。修正因素包括结构面充
杨子文等曾于 1983 年对岩体软弱结构面的工 程分级及剪切参数估计进行分析研究，在整理约 350 组实测资料基础上提出分级评定标准。本文结 合国家标准、规范分级体系和杨子文等的研究成 果[5～15]，在考虑结构面抗剪强度主要因素基础上， 对工程建设中常见的结构面进行“分级”。
岩体软弱结构面的成因、性质均有极大的差 异，其抗剪强度往往相差悬殊。主要影响因素有： (1) 结构面两侧岩壁岩性、强度及风化程度；(2) 结 构面的粗糙度；(3) 结构面间有无充填物以及充填 物的性质和厚度；(4) 地下水赋存条件及充填物质 的含水程度。结合上述因素，将岩体软弱结构面划 分为如下 5 级：
第 27 卷 增 2 2008 年 9 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.27 Supp.2 Sept.，2008
基于岩体结构面分级的抗剪强度确定法
向 波 1，周立荣 2，马建林 2
(1. 四川省交通厅 公路规划勘察设计研究院，四川 成都 610041；2. 西南交通大学 岩土工程系，四川 成都 610031)
Abstract：The shear strength of rock mass discontinuity is one of the important parameters for rock slope stabilization analysis. In order to determine the parameters reasonably，a method is proposed on the basis of the classification of rock mass discontinuity. Firstly，the weak discontinuity is classified into 5 levels according to the engineering characteristics，such as the lithology，roughness，fillings and water abundance. Secondly，based on the classification of rock mass discontinuity，the in-situ shear test results under the similar conditions of structure and lithological combination are adopted as basic data，which are revised according to difference of discontinuity levels and the construction disturbance so as to determine the shear strength of discontinuity at the specific project. The revised factors include fillings，fluctuation and roughness，compressive strength and weathering，water saturation degree，blasting(or vibration). The practicality of the method is confirmed by applying on the bedding rock slope of one expressway in Chongqing. The new method is practical and easy to spread in determining shear strength of rock mass discontinuity. Key words：rock mechanics；shear strength；discontinuity；in-situ shear test
DETERMINATION METHOD OF SHEAR STRENGTH BASED ON CLASSIFICATION OF ROCK STRUCTURE SURFACE
XIANG Bo1，ZHOU Lirong2，MA Jianlin2
(1. Highway Survey and Design Research Institute，Sichuan Provincial Department of Communications，Chengdu，Sichuan 610041， China；2. Department of Geotechnical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu，Sichuan 610031，China)
结合结构面分级，抗剪强度确定原则为： (1) 采用构造相似、岩性组合基本一致、结构 面分级相近的原位剪切试验成果作为基础数据。试 验成果应首先进行分析整理，剔除错误值。 (2) 硬性结构面与软弱结构面性质差异过大， 一般不相互修正。即 I，II 级对应参数不向 IV，V 级修正，反之亦然。 (3) 按照结构面分级因素和(施工)扰动影响 2
1引言
岩体结构面抗剪强度是岩质边坡稳定分析的重
要力学参数，如何合理取值一直是工程界的难题。 常用的取值方法主要有 3 类：(1) 根据试验(原位剪 切试验或室内直剪试验)分析选取。(2) 按规范或估 算法选取。规范主要有国标、水利及铁路等行业规
收稿日期：2007–06–14；修回日期：2007–08–04 作者简介：向 波(1973–)，男，1996 年毕业于西安建筑科技大学建筑工程系工业与民用建筑专业，现为博士研究生，主要从事岩土工程方面 的勘察设计与研究工作。E-mail：xiangbo215@
(1) I 级，岩石为坚硬岩类，饱和抗压强度 Rc ＞ 60 MPa，微～弱风化，结构面连通，岩壁粗糙，紧 密闭合，无任何充填物质，结构面不富水。
(2) II 级，岩石为坚硬～较坚硬岩类，Rc = 60～ 30 MPa，弱风化，软弱结构面连通，闭合～微张， 岩壁较粗糙，岩壁部分直接接触，部分为物质充填， 充填物一般为强度较高岩屑或角砾，结构面不富 水；断层影响带、挤压紧密的压碎岩带和片麻岩构 造带等。