岩体力学参数确定的方法
全国地质灾害防治工程勘查与设计培训考试题目第8期
1、工程地质条件、地质灾害及6钟灾种的概况：答：工程地质条件:是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。
地质灾害：是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。
如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。
滑坡：是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。
崩塌：是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。
泥石流：是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。
地面塌陷：是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种地质现象。
地裂缝：是地表岩层、土体在自然因素（地壳活动、水的作用等）或人为因素（抽水、灌溉、开挖等）作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种宏观地表破坏现象。
地面沉降：是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。
2、每一种地质灾害的形成机理、影响因素、评价方法、治理措施、监测方法？答：见培训教材“地质灾害成因机理及特点41页”3、岩土体力学参数确定方法；答：1、岩体力学参数的确定方法：岩体力学参数包括岩体变形参数、强度参数、动力学参数及水力学参数。
①、岩体变形参数：采用静力法原理在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
采用动力法原理用人工方法对岩体发射(或激发)弹性波(声波或地震波)，并测定其在岩体中的传播速度，然后根据波动理论求岩体的变形参数。
根据室内完整岩块实验参数，结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟实验，从而确定工程岩体力学参数。
岩体力学特性及其参数确定
岩体的力学特性
岩石的力学特性是通过实验室的三轴压缩试验获得的，实验室三轴压缩 试验可分为常规试验和真三轴试验，其中常规三轴试验是在径向压力(围 压)σr(σr=σ2=σ3)不变的情况下，增加轴向压力σ1直到岩石试件破坏，得 到某一围压作用下的应力-应变曲线，通过改变围压大小，得到一组不同围 压作用下的全应力-应变曲线。而真三轴压缩试验是在不同的侧压作用下， 即σ2≠σ3时，获得的全应力一应变曲线。
岩体力学参数的合理确定
一、描述岩体力学特性的参数
根据库仑准则τ=C+σtan，τ是C和tan的线性函数，可以通过弱化C 和 tan 来描述岩石的峰后软化特性。根据实验室试验，假设C和tan服从软化 规律：
式中 rp——广义塑性应变偏量， εijp——塑性应变偏量。
令
，则上式变为：
岩体力学参数的合理确定
基于Hoek- Brown强度准则的岩体力学参数确定方法
基于Hoek- Brown强度准则的岩体力学参数确定方法
式中,σ1、σ3 分别为岩体破坏时的最大和最小主应力; σc i为岩石的单轴 抗压强度; mb 是完整岩石岩性系数mi 的消减值, 具体取值由式( 2)确定; s 和a 与岩体特性有关的材料常数, 取值为0~ 1, 对完整岩石, s= 1, s和a 的取值由式( 3)和式( 4)分别确定。
rc、r、bc、b均为围压的函数。
岩体力学参数的合理确定
二、确定岩体的体积模量K和剪切模量G 杨氏模量E和泊松比μ是表征材料力学属性的两个重要参数。但在一些情况下， E和μ并不能十分有效地反映材料的力学行为，如变形等。因此在一些数值模拟 软件中(如FLAC和UDEC)，一般采用体积模量K和剪切模量G。K和G均由杨氏 模量E和泊松比μ转化而来，它们的关系如下：
岩土体物理力学参数
岩土体物理力学参数在边坡稳定性定量分析中，岩土体的物理力学参数往往直接控制着稳定系数和支护工程量。
常规的获取参数的方法主要有试验法、经验法、工程地质类比法、反演分析法等。
此外，当边坡稳定受成组结构面和岩桥共同控制时，仍常采用结构面连通率，即采用结构面和岩桥强度进行加权平均来求取潜在滑移面的综合抗剪强度。
以下对两种参数获取方法进行简单介绍。
1.试验法试验法一般可分为室内试验和现场试验两类。
现场试验试件尺寸一般较大，多为（50～70）cm×（50～70）cm，它能保持岩土体的原始状态，并能反映结构面二、三级起伏差对强度的影响，但加工困难，周期长，试验费用相对较高。
室内试验试件一般较小，多为扰动样，存在尺寸效应问题，但取样简单，可以开展各种不同工况下的试验，如三轴直剪试验、饱和固结快剪试验、饱和固结排水剪试验、慢剪试验等。
室内试验由于试验周期短，费用相对较低，可以大量开展。
目前，随着取样技术的发展，已具备取原状样的条件，且可在刚性伺服机上开展试验，能有效地确定有效正应力，控制剪切速度，试验成果较为真实可靠。
2.经验估算法可根据一些经验公式，如利用Hoek-Brown强度准则确定岩体的综合抗剪强度。
一般是在工程前期和缺乏试验的地区应用，该方法存在的问题是岩石强度权重偏大，应用在坚硬和极坚硬岩石中时，确定的抗剪强度常常偏高。
8.5.2 选择原则对于一些不重要或者工程前期缺乏试验资料的边坡，可通过经验法和工程地质类比法，初步确定岩土体的物理力学参数，以此估算边坡的稳定性和支护工程量。
对于一些已经失稳或正在变形的边坡，采用反演分析法来获取岩土体的物理力学参数是一种最有效的办法，但由于此时的抗剪强度已不是常规物理意义上的抗剪强度，而是岩土体抗剪强度参数、边界条件、地下水条件等因素的综合反映，因此，在应用时应严格注意条件的相似性。
同时，应考虑在工程有效期内工作条件的可能变化趋势对强度参数的影响，并适当进行调整。
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。
边坡工程第8章-岩土体力学参数确定(冶金出版社)
8.1.5 考虑渗流条件边坡土体抗剪强度参数选用
(3) 稳定渗流期土坡稳定性分析 稳定渗流期是施工期间由于填筑土体内所产生的超孔隙水压力已经全部消散，水库长期蓄水，上下游水位差 在坝体内已形成稳定渗流，坝体内的渗流网得以唯一确定，而且不随时间变化。这种情况下，坝体内各点的孔隙 水压力均可由流网确定，因此，原则上应该采用有效应力法分析，抗剪强度指标都应采用有效强度指标。 (4) 水位骤降期土坡稳定性分析 1) 总应力法 水位骤降前，在原水位情况下渗流已经稳定，固结已完成。骤降快速发生，来不及排水，故总应力法应采用 固结不排水强度指标或固结快剪指标。这里的固结是指原水位下的固结，与下降前的稳定渗流相比，一方面由于 强度指标改为固结不排水剪强度指标，安全系数公式中的分子减小了；另一方面，水位下降又使下滑力增加，即 安全系数公式中的分母增加。因此，安全系数会比稳定渗流情况降低很多，这也是为什么水位骤降常引起滑坡的 主要原因。 2) 有效应力法
特别感谢本教材及PPT中引用文献及图片的作者！
边坡工程
Slope Engineering
吴顺川 北京科技大学 2017.10
第八章
岩土体力学参数确定
本章主要内容
本章针对土质边坡，介绍土体抗剪强度参数c和φ值及 不同类型参数的测定方法，并结合土坡的稳定性分析合理 地选择参数，以期达到最优工程效果；针对岩质边坡，结
(2)《碾压式土石坝设计规范》(SL274)
2) 采用与滑动受力条件相似的方法；
3) 采用反分析方法检验滑动面的抗剪强度指标。 地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算，抗剪强 度参数宜根据土 ( 岩 ) 的性质和当地经验，可采用试
式中， σ’为作用于剪切面上的法向有效应力；c’、 υ’分别为有效应 力强度指标。
浅议边坡岩体力学参数的确定方法
民营科技2010年第1期6MYKJ 科技论坛浅议边坡岩体力学参数的确定方法谭力良（深圳市岩土综合勘察设计有限公司，广东深圳518172）岩体力学参数选取是岩质边坡理论分析，设计计算的基础性工作和关键环节，目前国内外岩体工程广泛使用经典弹性理论和莫尔—库仑强度准则，采用岩体力学参数包括岩体学模量、岩体抗剪强度指标值C、Φ岩体抗拉强度、岩体抗压强度等，这些岩体学参数主要依据室内现场试验，经验强度准则、参数反演、工程类比方法取值。
下面首先介绍岩体力学参数研究中所涉及的几个术语概念，然后讨论边坡岩体学参数的常用值方法及其主要影响因素。
1岩体中相关术语的概念1）真值：真值是某一岩体或试件客观存在的力学参数真实值。
2）实验值：实验值是指在进行岩体力学试验时，按规定的取值方法所得到的试验成果值，容易理解，对试件本身而言，只要试验合理，其实验值就是真值。
3）标准值：取一定数量同性质岩体的实验值，用一定的统计分析方法（如果解法、算数平均法、小值平均法、最小二乘法、点群中心法和优定斜率法等），舍去不合理的离散值，并进行经验修正后，所求的实验成果综合值称为标准值，显然，只要试验合理，试件状态与实际地址条件相似。
其标准值可近似理解为真值。
4）计算值：计算值是供设计和稳定验算时使用的量值。
就边坡岩体而言，地址建议值或建成“建议值”即为计算值。
当边坡岩土质量十分单一和均匀时，其标准值可近似作为“计算值”但有时也应做适度的调整。
此外，应以其各自力学组合来表现，例如以其“标准值”的加权平均值为基础，根据诸多工程地质因素做出适当调整后所求的参数值，可作为：“计算值”。
2确定力学参数计算值的常用方法岩体力学参数确定的岩体工程分析、设计的基础工是一个非常重要环节，常用的岩体力学参数取值方法有实验法、经验公式法、反分析法、工程类比和数值计算法等。
1）实验法：试验研究是确定岩体力学参数最直接的方法，包括现场原位试验和室内试验，由于岩体中结构面存在，岩体结构尺寸效应的影响，以及水、风化等外应力的作用，使得岩体的力学行为与室内石试块所表示的力学行为之间存在着很大的差异，即使是现场原位试验也知识包含部分不连续，也还不足以代表公车个岩本尺度范围，并且现场实验室常常试验数量有限且成果分散，因此实验值一般不直接作为计算值，大多需要对实验值进行经验折减，或者用一定的统计分析方法求标准值。
浅述节理岩体强度参数的确定方法
中图分类号：TU452
文献标识码：A
文章编号：1006- 7973（2011）10- 0231- 03
一、引言 节理岩体强度参数的确定在岩土工程稳定性评价中起着 至关重要的作用，工程岩体是一种具有地质结构面的复杂地 质体，其强度特征由于不规则结构面的存在而呈现不均匀和 各向异性，节理之间的相互作用又使得岩体的破坏机制十分 复杂。因此，岩体强度参数的确定问题一直是岩石力学与工 程界的一大难题。国内外很多学者对岩体强度参数进行研究， 在查阅大量相关文献的基础上，本文对节理岩体强度参数的 确定方法进行综述。 二、理论研究 理论研究方法主要是在理论强度准则的基础上发展起来 的，这类方法是基于材料力学、弹塑性力学的知识体系，通 过严谨的数学方法推导得出。经典强度理论能基本反映岩石 的强度特性，目前仍然是相关工程设计的重要依据，是计算 机仿真模拟与有限元分析的重要理论依据。其中应用最广且 理论最完善的是Moh r －C ou lom b 强度理论，在此理论的基 础上，节理岩体的强度得到很多学者的重视：J a e ge r（1 96 0 ） [1]对含一组结构面的各向异性岩体，提出了著名的“单弱面 理论”；对于含有二组或二组以上的结构面，岩体强度的确 定方法是分步应用单结构面理论；Hoe k －Br own （1 98 6） [2]认为，含4 组以上性质相近结构面的岩体，按各向同性岩体 处理是合理的。 理论研究方法的不足之处在于：① 现行的理论强度准则 均有一定的适用范围和应用条件，不能推广到某一特定应力 条件以外；② 假定岩石材料为连续介质，不能解释岩石强度 的离散性、随机性等特点以及岩石强度特征与岩石组织结构 间的问题[3]。 三、经验方法 经验方法主要包括以经验强度准则为基础的岩体强度参 数确定方法、工程岩体分类法以及工程类比法等。 经验强度准则是以试验为主要研究手段、近似描述岩体 破坏机理的破坏判据，比较著名的是B ie n ia ws ki于19 7 4年 提出的经验强度准则，和E . Ho ek 、E. T. B r own 于19 8 0年 提出的经验强度准则。应用经验强度准则求解岩体强度问题，
矿山开采过程中的岩石力学参数测定与分析
岩石的弹性模量与泊松比测定
总结词
岩石的弹性模量是指其在弹性变形范围内应力与应变之比，而泊松比则表示横向应变与 轴向应变之比。
详细描述
岩石的弹性模量和泊松比通常通过实验室内进行的单轴或三轴压缩试验测定。在单轴压 缩试验中，对岩石试样施加逐渐增大的压力直至其达到弹性极限，然后测量其应力与应 变值，计算出弹性模量。在三轴压缩试验中，对岩石试样施加围压和轴压，同时测量其
含水率
岩石中含水分的重量与干 燥岩石重量的比值，影响 岩石的强度和变形特性。Biblioteka 岩石的力学性质弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的 能力，是衡量岩石刚度的 指标。
泊松比
表示岩石横向变形与纵向 变形的比值，反映岩石的 横向变形特性。
单轴抗压强度
岩石在单轴压力作用下的 极限抗压强度，是衡量岩 石强度的重要指标。
研究不足与展望
在实验过程中，未能完全模拟矿山实际开采条 件，如地应力场、温度场等，因此实验结果可
能存在一定误差。
同时，可以结合矿山实际开采情况，开展更深入的数 值模拟和理论研究，为矿山安全开采提供更加科学和
可靠的依据。
本研究仅针对部分岩石样本进行了实验和数值 模拟，未能全面反映不同地区和不同类型岩石 的力学特性。
岩石力学参数
包括岩石的物理性质、力学性质以及与岩石变形、强 度、破坏等相关的参数。
岩石力学参数测定
通过实验和测试方法，测定岩石的力学性质和相关参 数，为矿山开采和岩土工程提供基础数据。
岩石的物理性质
01
02
03
密度
岩石的质量与其体积的比 值，表示岩石的致密程度 。
孔隙率
岩石中孔隙体积与总体积 的比值，影响岩石的强度 和压缩性。
岩体力学参数确定的方法
岩体力学参数确定的方法岩体力学参数的确定方法在岩石工程实践中，首先需要了解作为研究对象的工程岩体的力学性质，并确定其特征参数。
岩石力学参数的合理确定一直是岩石力学研究和发展的难点之一。
在应用工程力学领域，如果完整地使用经典理论力学的连续性假设和定义，就会存在理解上的问题。
必须考虑假设的合理使用范围和每个物理量的适用定义。
本文讨论了地下岩体工程中根据不同的重点确定岩体参数的方法。
1、确定岩体参数的传统方法地下巷道、硐室开挖后，围岩产生应力重分异作用,径向应力减少,切向应力增加,并且随着工程不断推进,岩体应力状态不断改变。
巷道、硐室围岩处于“三高一扰动”条件下,岩体表现的力学特性是破坏条件下的稳定失稳再平衡过程。
围岩体处于一种拉压相间出现的复杂应力状态。
该类工程岩体的力学参数的确定要进行岩体的卸荷试验研究,且要依据现场工程实际条件进行卸荷条件下的应力、渗流与温度三场耦合试验研究。
需要进行循环加卸载条件下的岩体力学特性研究,进而获得岩体的力学参数特征。
地下巷道和硐室工程岩体力学参数的确定方法如下：(1)三轴应力状态下的卸荷三场耦合力学试验,获得有关参数;(2)进行岩体流变特性试验研究,获得有关岩体的流变参数。
目前在该领域要进行大量的工作,包括设备仪器的研制等,同时还要利用新的计算机技术才会实现。
二．建立力学模型确定岩体力学参数建立工程岩体力学参数模型主要是解决复杂岩体力学参数的确定问题。
为了确定复杂岩体的力学参数，需要将工程岩体视为一个连续模型。
采用确定岩体力学参数的新方法，建立了层状斜节理岩体的力学模型，并进行了力学试验，确定了岩体的基本力学参数。
1．工程岩体力学参数模型目前，关于岩石的力学性质和划分基本上有两种观点：一种观点认为岩石本身是一种连续的非各向异性材料，另一种观点认为岩石是由多晶系统组成的，存在空洞和裂缝等缺陷，这使得岩石本身的结构表现出各向异性和不连续性。
岩体一般被视为不连续介质，但在一定条件下仍满足连续介质力学的基本假设。
确定岩体力学参数先验分布的随机加权Bayes方法
文 章 编 号 ：６ ３一Ｏ ６ （ ０ ９ ０ ０ ０ ０ １７ Ｏ ２ ２ ０ ）４— ０ ９— ５
确 定 岩体 力学 参 数 先 验 分 布 的 随 机 加权 Ｂ ｙｓ 法 ａｅ 方
毕 忠伟 ， 丁德 馨
（． １清华 大学 水利水 电工程系 ， 京 １０ ８ ２ 南华 大学 城市建设学 院 ， 北 ００ ４；． 湖南 衡 阳 ４ １０ ） ２ ０ １
ＢＩ Ｚｈｏ ｎｇ— ｉ ． Ｉ ｗｅ Ｄ ＮＧ ． ｉ Ｄｅ ｘｎ２
（ ． ｅａｔ ｎ ｆ ｙ ｒｕｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｔｉｇ Ｈ ｎｖｒ ｔ， ｅ ｉｇ１０ ８ ， ｈｎ ； １ Ｄ ｐｒ ｍｅ ｔ ｄａ ｌ ｎｉ ｅｉ ，ｓ ｈ ａＵ ｉ ｓ ｙ Ｂ ｉｎ ０ ４ Ｃ ｉａ ｏＨ ｃ ｎ ｎ ｎ ｅｉ ｊ ０ ２ Ｓ ｈｏ ｆ ｒａ ｏ ｓ ｕｔ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｏ ｔ ｈｎ ， ｅ ｇａ ｇ Ｈｕ ａ ２ ０ １ Ｃ ｉａ ． ｃ ｏｌ ｂｎＣ ｎ ｔ ｃｉ ， ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｕｈＣ ｉａ Ｈ ｎ ｙｎ ， ｎ ｎ４ １ ０ ， ｈｎ ） ｏＵ ｒ ｏ ｅ ｉ Ｓ
摘
要： 岩体 力学参 数在 进行 Ｂｙｓ 统计 时必 须利 用先 验 分布 ， 经 常 出现 先验 信 ａｅ 法 但
息 少 而不 能确 定先验 分 布 的情 况． 了解 决 小样本 条 件 下先验 分 布确 定 的 问题 ， 用 为 采
随机 加权 重 采样 技 术 ， 生岩 体 力 学参 数 再 生样本 来模 拟 先验 信 息 的总体 分 布 ， 而 产 从 获得 岩体 力学参 数 先验 信 息统 计分 布 的 均值 与 方差 ， 其 与 当前 样 本 分 布信 息代 入 将 贝叶 斯公 式 ， 而 实现 了对岩 体 力 学参 数 后 验 分 布 的确 定． 真 算例 证 明 ห้องสมุดไป่ตู้ 种 方 法 从 仿 这 在 进行 岩 体 力 学参 占 时 比经典 参数 估 计 方法 有更 高的精 确性 ． 计
岩体力学参数取值方法及在龙桥铁矿中的应用
岩体力学参数取值方法及在龙桥铁矿中的应用张耀平;曹平;袁海平【摘要】To obtain satisfactory mechanical parameters of rock mass, the commonly used methods of rock mechanics parameters were compared. The study results show that differences between the different treatment methods results obtained are also larger. With the actual situation, mechanical parameters of Longqiao iron mine were selected combined by E. Hoek, elastic wave method, experience, and coefficient reduction method. The parameters of the reduction methods take the average of the results. The average modulus of elasticity of rocks were by 1/3 values of mechanical parameters. The reasonable recommended values of Longqiao iron mine were proposed.%为获取满意的岩体力学参数,对常用岩体力学参数取值方法进行了比较分析,研究发现,由于处理方法的不同,得到的结果差别也较大.结合龙桥铁矿实际情况,采用E.Hoek法、弹性波法、经验折减法及系数换算法4种方法综合考虑各种折减方法所得结果,各参数一般情况下取各折减方法所得结果的平均值,弹性模量按岩石的1/3取值,提出龙桥铁矿岩体力学参数的合理推荐值.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2011(020)001【总页数】4页(P100-103)【关键词】岩体;力学参数;弹性模量;抗剪强度【作者】张耀平;曹平;袁海平【作者单位】江西理工大学,应用科学学院,江西,赣州,341000;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;江西理工大学,应用科学学院,江西,赣州,341000【正文语种】中文【中图分类】TU45岩体是地质体，它经历过多次反复的地质作用，经受过变形、遭受过破坏，形成一定的岩石成份和结构，赋存于一定的地质环境中。
岩体力学特性及其参数确定复习进程
岩体力学参数的合理确定
一、描述岩体力学特性的参数
岩石的力学参数是通过实验室三轴压缩试验获得的，主要包括杨氏模量E、 材料的泊松比μ、抗拉强度σt、体积力γ、粘聚力C、内摩擦角 、剪胀角ψ等。
在岩土工程中，一般常用粘聚力和内摩擦角描述岩石的力学特性。本文从 工程实用的角度出发，根据粘聚力和内摩擦角的概念，引入广义粘聚力、广 义内摩擦角和广义剪胀角，以此描述岩体的力学特性。
岩体力学参数的合理确定
三、岩体变形模量的确定
(1)岩体的变形特性一般由变形模量Em来表征，如果岩体包含一组相对平行、连 续并具均匀间距的节理时，可以将岩体视为等价的横观各向同性连续体，由下式 进行岩体变形模量的估计：
式中
Em——岩体杨氏模量； Er——完整岩石杨氏模量； Kn——节理法向刚度； S——节理间距。
一、岩石单轴压缩试验
岩体的力学特性
图5-1 不同岩性岩石单轴压缩试验的全应力-应变曲线 (a)泥岩；(b)砂质页岩；(c)细砂岩；(d)中砂岩
二、岩石三轴压缩试验
岩体的力学特性
图5-2 岩石全应力-应变曲线及体积应变曲线 (a)应力-应变曲线；(b)体积应变曲线
大量的岩石三轴试验表明：岩石的塑性软化特性和剪胀性是岩石材料的特 有性质，研究煤矿巷道围岩稳定性时，尤其要充分考虑这两大特性。
Hale Waihona Puke 基于Hoek- Brown强度准则的岩体力学参数确定方法
岩体力学参数的合理确定
一、描述岩体力学特性的参数
根据库仑准则τ=C+σtan，τ是C和tan的线性函数，可以通过弱化C 和 tan 来描述岩石的峰后软化特性。根据实验室试验，假设C和tan服从软化 规律：
式中 rp——广义塑性应变偏量， εijp——塑性应变偏量。
3DEC应用中节理岩体力学参数的选取_周正义
(4) 星湖水对湖区周围岩溶水影响 性不强 , 只对地下 水的排 泄起制约作用 , 地下水位仍属波动 — 稳定型 , 波动幅度 1～ 2m 。
总第 123 期
西部探 矿工程
series No . 123
2006 年第 7 期
W ES T - CHIN A EXP LO RA T ION EN GIN EERIN G
July . 2006
文章编号 :1004 —5716(2006)07 —0163 —03
岩石 E 名称 (G Pa) 砂岩 19. 3 泥岩 26. 3 石灰岩 28. 5 页岩 11. 1 花岗岩 73. 8
表 1 常见岩石的力学参数[ 5]
υ 0. 38
K (G Pa)
26. 8
G (G Pa)
7. 0
摩擦角 (°) 27. 8
内聚力 拉张强度 (M Pa) (M Pa)
27. 2 1. 17
0. 22 15. 6 10. 8 32. 1 34. 7
-
0. 29 22. 6 11. 1 42. 0 6. 72 1. 58
0. 29 8. 8
4. 3 14. 4 38. 4
-
0. 22 43. 9 30. 2 51. 0 55. 1
-
2 不连续面法向刚度和切向刚度的选取
不连续面的法向刚度和切向 刚度可以 通过节 理岩体 中节理
(5) 肇庆市城区未来 供水 方向 应该是 地表 水与地 下水 联合 使用 , 以西江水为第一供 水水源 , 岩溶 水为第 二供 水水源 。 西江 水对人民生活用水提 供保证 , 而岩 溶地下 水因不 易受污 染 、不含 病毒细菌 、水质 清 澈 透 明 、冬 夏 季 水温 差 别 少(一 般 为 23℃ ～ 25℃)等自来水无法比拟的 优越性 , 为旅 游业的 开发提 供优 质水 源 , 为工厂生产降低能源消耗 。
简述等效岩体技术估算岩体力学参数的基本思路
简述等效岩体技术估算岩体力学参数的基本思路等效岩体技术是一种用于估算岩体力学参数的方法,主要通过将模拟结果与实际岩体进行比较来评估岩体的强度。
这种方法的基本思路如下:
1. 确定岩体等效模型:等效岩体技术中,首先需要确定一个与实际岩体等效的模型。
这个模型可以是已知的岩石力学模型,也可以是通过现场观察和测量得出的模型。
通常来说,等效岩体模型应该能够反映实际岩体的物理特性,包括岩石的构造、硬度、弹性模量等。
2. 确定等效岩体参数:等效岩体技术中,等效岩体参数是指用于比较模拟结果和实际岩体强度的系数。
这些参数通常包括岩石的强度、弹性模量、压缩模量、破坏准则等。
这些参数的选择应该与实际岩体的性质相匹配,以确保比较结果的准确性。
3. 进行模拟:使用等效岩体技术进行模拟时,需要将实际岩体与等效岩体模型进行比较。
通过计算模拟结果的应力、应变等数据,可以得出岩石的强度参数。
4. 进行结果评估:等效岩体技术的结果评估通常包括两个部分:一是评估模拟结果的准确性,二是评估等效岩体参数的选择是否合适。
通常来说,等效岩体技术的结果应该能够准确地反映实际岩体的强度,同时等效岩体参数的选择应该与实际岩体的性质相匹配。
等效岩体技术是一种用于估算岩体力学参数的方法,通过将模拟结果与实际岩体进行比较,来评估岩体的强度。
在实际应用中,等效岩体技术可以用于地质勘探、建筑设计、工程评估等领域。
随着计算机技术的发展,等效岩体技术的计算速度也得到了显著提高,使得该方法在实际应用中更加实用。
基于hoek-brown准则的岩体力学参数取值
一、概述岩体力学参数是描述岩石力学性质的重要参数，对于岩体工程稳定性分析和设计具有重要意义。
在确定岩体力学参数时，常常会采用hoek-brown 准则来进行分析和计算。
hoek-brown 准则是一种经验性准则，广泛应用于岩石力学领域，其理论基础稳固可靠，因此在实际工程中得到了广泛的应用。
二、hoek-brown准则hoek-brown 准则是由英国学者hoek 和 brown 提出的一种用于确定岩体力学参数的理论模型。
该准则主要包括两个方面的内容，即岩石的强度和岩石的变形性质。
hoek-brown 准则在岩石力学参数的确定中起着至关重要的作用，它不仅具有一定的理论基础，而且在实际应用中取得了较好的效果。
三、岩体力学参数确定岩体力学参数是进行岩体工程稳定性分析和设计的基础工作。
常见的岩体力学参数包括岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度和抗拉强度等。
这些参数是描述岩石力学性质的重要指标，对于岩体工程的稳定性和安全性具有重要的影响。
四、hoek-brown准则在岩体力学参数取值中的应用hoek-brown 准则在岩体力学参数的确定中广泛应用，其具体应用步骤如下：1. 收集岩体样本数据。
首先需要收集岩体样本数据，包括岩石的物理性质、力学性质和变形性质等。
2. 进行实验测试。
在收集岩体样本数据的基础上，需要进行实验测试，对岩石的力学性质进行全面的测试和分析。
3. 应用hoek-brown 准则进行拟合分析。
在进行实验测试后，可以将得到的数据应用到hoek-brown 准则中进行拟合分析，进而确定岩体的力学参数。
五、影响岩体力学参数取值的因素在确定岩体力学参数时，会受到多种因素的影响。
主要的影响因素包括岩石的岩性、地质构造、应力状态、温度和湿度等。
这些因素对岩体力学参数的取值都会产生一定的影响，因此在确定岩体力学参数时需要进行全面的考虑和分析。
六、确定岩体力学参数的意义确定岩体力学参数的意义主要体现在以下几个方面：1. 对于岩体工程稳定性分析和设计具有重要意义。
岩体力学尺寸计算公式
岩体力学尺寸计算公式岩体力学是地质学的一个重要分支，研究地球内部岩石的物理性质和力学行为。
在岩体力学研究中，岩石的尺寸计算是一个重要的工作。
岩石的尺寸对于岩石的力学性质和行为有着重要的影响，因此需要进行准确的尺寸计算。
本文将介绍岩体力学尺寸计算的公式和方法。
岩石的尺寸计算包括岩石的长度、宽度、厚度等参数。
这些参数对于岩石的力学性质有着重要的影响。
在岩体力学研究中，常用的尺寸计算公式包括岩石的体积计算公式、岩石的表面积计算公式等。
岩石的体积计算公式为：\[V = L \times W \times H\]其中，V为岩石的体积，L为岩石的长度，W为岩石的宽度，H为岩石的厚度。
岩石的表面积计算公式为：\[S = 2 \times (L \times W + L \times H + W \times H)\]其中，S为岩石的表面积。
在使用这些公式进行岩石尺寸计算时，需要准确测量岩石的长度、宽度、厚度等参数。
测量的精度对于计算结果的准确性有着重要的影响。
除了上述的基本尺寸计算公式外，岩体力学研究中还常用到一些特定形状岩石的尺寸计算公式。
例如，对于柱状岩石，其体积计算公式为：\[V = \pi \times r^2 \times H\]其中，V为岩石的体积，r为岩石的半径，H为岩石的高度。
对于球状岩石，其体积计算公式为：\[V = \frac{4}{3} \times \pi \times r^3\]其中，V为岩石的体积，r为岩石的半径。
这些特定形状岩石的尺寸计算公式在岩体力学研究中有着重要的应用，能够帮助研究人员准确计算这些特定形状岩石的尺寸参数。
在进行岩石尺寸计算时，需要注意测量的精度和准确性。
尤其是对于特定形状岩石的尺寸计算，需要采用适当的测量方法和工具，以确保计算结果的准确性。
在岩体力学研究中，岩石的尺寸计算是一个基础而重要的工作。
准确的尺寸计算结果能够为岩石的力学性质和行为研究提供重要的数据支持。
基于离散元法确定隧道岩体力学参数研究
基于离散元法确定隧道岩体力学参数研究周洋洋，高亮，李泰霖，赵玉棣，张福勇，许庆斌（山东高速基础设施建设有限公司，山东济南250001）摘要：确定岩体力学参数是工程安全中要解决的重要问题，并直接影响隧道开挖方式以及支护材料的选用，是工程中实现节能低碳的重要手段。
本文采用离散元软件3DEC进行数值模拟分析，利用该软件内嵌的离散裂隙网络生成模块，并结合现场采集的隧道节理几何参数，创建了近似现场实际裂隙分布情况的节理岩体模型，通过室内试验等手段，获取了较完整岩石及节理的力学参数，构建了多尺寸的随机节理岩体模型。
对模型进行单轴压缩模拟，统计整理各尺寸下模拟结果，分析节理岩体力学参数的尺寸效应，确定节理岩体的表征单元体尺寸，进而确定岩体力学参数。
由数值模拟分析得出结论：运用离散裂隙网络技术可以较好地处理非贯通节理；岩体单轴抗压强度及弹性模量具有尺寸效应，随岩体尺寸增大，单轴抗压强度及弹性模量逐渐减小，最终趋于稳定；确定节理岩体的表征单元体尺寸在8～9m左右，得到节理岩体单轴抗压强度为0.21MPa，弹性模量为1.43GPa。
关键词：离散裂隙网络；尺寸效应；表征单元体尺寸；节理岩体力学参数；低碳节能中图分类号：U451.2 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）03-0200-04Determination of Rock Mass Mechanical Parameters of Tunnels Based on DiscreteElement MethodZHOU Yangyang, GAO Liang, LI Tailin, ZHAO Y udi, ZHANG Fuyong, XU Qingbin(Shandong High-speed Infrastructure Construction Co., Ltd., Jinan Shandong 250101, China) Abstract: The determination of the mechanical parameters of rock mass directly affects the tunnel excavation method and the selection of supporting materials, which is an important means to achieve energy conservation and emission reduction in engineering. This paper uses the discrete element software 3DEC for numerical simulation analysis. Using the discrete fracture network generation module embedded in the software and combined with the joint parameters of Qingdao tunnel collected on site, a joint rock mass model similar to the actual fracture distribution on site is created. The mechanical parameters of relatively complete rocks and joints are obtained through laboratory tests, and a multi-dimensional random jointed rock mass model is constructed. This paper carried out uniaxial compression simulation on the model, counted and sorted out the simulation results under various sizes, analyzed the size effect of mechanical parameters of jointed rock mass, determined the characterization unit size of jointed rock mass, and then determined the mechanical parameters of rock mass. From the numerical simulation analysis, it is concluded that the discrete fracture network technology can better deal with non through joints. The uniaxial compressive strength and elastic modulus of rock mass have size effect. With the increase of rock mass size, the uniaxial compressive strength and elastic modulus gradually decrease and finally tend to be stable. It is determined that the characterization unit size of jointed rock mass is about 8～9m, and the uniaxial compressive strength of jointed rock mass is 0.21MPa and the elastic modulus is 1.43GPa.收稿日期：2023-04-04作者简介：周洋洋（1983-），男，山东济南人，硕士，高级工程师，从事公路工程技术研究.（）第3期周洋洋等，基于离散元法确定隧道岩体力学参数研究201 Key words: discrete fracture network; size effect; characterization unit size; mechanical parameters of rock mass; low carbon and energy saving0引言岩体结构特征复杂，结构面及岩石内部存在缺陷使得岩体具有尺寸效应，岩体的尺寸效应是指岩体力学参数随岩石体积的增大而减小的现象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
岩体力学参数的确定方法
在岩石工程实践中,首先需要了解其研究对象———工程岩体的力学特性,确定其特性参数。
力学参数的合理确定在岩石力学的研究和发展过程中始终是难题之一。
在应用工程力学领域, 如果原封不动地借用经典理论力学的连续性假设和定义,会出现理解上的毛病。
必须考虑假设的合理使用范围和各物理量的适用定义。
本文就地下岩体工程根据侧重的点不同对岩体参数的确定方法进行探讨。
一．传统岩体参数的确定方法
地下巷道、硐室开挖后，围岩产生应力重分异作用,径向应力减少,切向应力增加,并且随着工程不断推进,岩体应力状态不断改变。
巷道、硐室围岩处于“三高一扰动”条件下,岩体表现的力学特性是破坏条件下的稳定失稳再平衡过程。
围岩体处于一种拉压相间出现的复杂应力状态。
该类工程岩体的力学参数的确定要进行岩体的卸荷试验研究,且要依据现场工程实际条件进行卸荷条件下的应力、渗流与温度三场耦合试验研究。
需要进行循环加卸载条件下的岩体力学特性研究,进而获得岩体的力学参数特征。
确定地下巷道、硐室工程岩体力学参数的方法为:
(1)三轴应力状态下的卸荷三场耦合力学试验,获得有关参数;
(2)进行岩体流变特性试验研究,获得有关岩体的流变参数。
目前在该领域要进行大量的工作,包括设备仪器的研制等,同时还要利用新的计算机技术才会实现。
二．建立力学模型确定岩体力学参数
建立工程岩体力学参数模型主要是解决复杂岩体力学参数确定的问题。
要确定复杂岩体的力学参数需要把工程岩体看作具有连续性的模型,运用确定岩体力学参数的新方法,对含层状斜节理的岩体建立力学模型进行力学实验,从而确定了该岩体的各项基本力学参数值。
1．工程岩体力学参数模型
目前对岩石的力学属性及其划分基本有两种观点：一种观点认为岩石本身是一个连续的、没有各向异性的材料,另一种意见认为岩石由多晶体系组成,并存在空洞和裂纹等缺陷,使得岩体本身结构表现出各向异性和不连续性。
一般情况下岩体被视为非连续介质,但在一定条件下仍满足连续介质力学的基本假定。
因此给定工程岩体的连续性假设:假定整个物体的体积都被组成这个物体的物质微元所充满,没有任何空隙。
物质微元是有大小的，物质微元的尺寸决定于所研究的工程物体的尺寸。
这样就存在一个用连续体理论来研究非连续体的问题。
2．工程岩体力学参数
为确定工程岩体的力学参数,需要通过井下工程地质调查,根据岩体所含结构面的不同及结构体特性的差异,选取具有代表性的不同尺寸的岩块和结构面,然后进行一系列室内力学实验和数值模拟实验。
具体步骤如下:
(1) 通过井下工程调查,确定结构面的空间分布模式,抽象工程岩体结构模型;并在现场采集有代表性的完整岩块和软弱结构面试
样。
(2) 进行室内完整岩块岩石力学实验,得到应力应变全过程曲线,确定岩块σc 等有关力学参数值;然后运用数值分析方法,进行数值
力学试验,重现室内岩块力学实验结果。
(3) 分析序列数值实验结果,确定工程体连续微元尺寸δc 及其对应的工程岩体力学参数。
根据岩石成分和结构面的分布规律,就可以确定某一岩体的结构模型,然后结合室内实验,就可以进行确定其力学参数的模拟实验了。
通过数值模拟试验,分别得出了岩体尺寸Δ与单轴抗压强度σc 、弹性模量E、残余强度σRc 、内摩擦角Φ和粘聚力C 的关系曲线,通过关系曲线,可知岩体连续微元尺寸Δc的值。
同时,可得出灰岩岩体的各项基本力学参数值:σc 、E 。
3．结论
通过野井下实地调查，采集试样，对岩体进行数值力学实验，以确定其各项基本力学参数值。
这种方法也完全可以应用到其他类型的含复杂结构面岩体可以有效的推广。
三．分析节理用数值方法确定岩体力学参数
节理岩体中含有大量不同尺寸、不同分布的结构面,其力学性质与结构面的密度、分布形式又密切相关。
现就岩体的节理进行分析，确定力学参数。
1．节理岩体的强度
目前最简单而且使用最广泛的摩尔—库仑屈服准则
(Coulomb ,1773) ,其表达式为:τ = c+σtanφ
由于现场实测费用很高,岩体力学参数的取值往往以岩块的试验结果为基础,经工程弱化处理来求得。
目前,岩石力学参数工程弱化的方法有费辛科(ΦuceHko) 法,M. Georigi 法、节理岩体的CSIR 工程地质分类法、E. Hoek 法和经验析减法等。
2．岩体的变形特性
岩体的应力应变关系一般是非线性的而且与围压有关,节理岩体的变形模量值与节理密度J n ,节理与最大主应力的夹角β以及节理强度有关,通过对实验数据的统计分析处理,可以得出一个经验公式为:
Er =Ej/Ei= exp (-a ×J f )
式中：Er —弹性模量比
Ei —岩块的切线弹性模量
Ej —节理岩体的弹性模量
a —从实验曲线得出的参数,可以由表1确定
J f—节理系数,与节理密度、节理的角度以及节理的粗糙度有关
Ramanurthy 也提出了在不同围压条件下节理岩体的弹性模量值,其计算公式为:
Ejo / Ej = 1 - exp[-0.1(σci/σ3)]
σcr =σcj /σci =exp (-0. 008J f )
式中Ejo ———节理岩体在无围压的弹性模量
Ej ———节理岩体的弹性模量
σcj ———无围压时的单轴抗压强度
σ3 ———围压
σci ———岩块的单轴抗压强度
J f———节理系数
3．结语
(1) 节理岩体的结构面是否单独选用节理单元,应该按不同结构的大小、形式、作用来分析选择。
(2) 当节理岩体采用等效连续模型时,其力学参数的选择应该考虑节理中结构面的分布、围压的大小以及尺寸效应。
而且应按不同的条件选用不同的屈服模型。
四．结论
岩体力学参数其取值方法很多，本文只是介绍了其中一部分，无论是传统的确定方法还是建立力学模型再或是分析岩石的节理情况，都不能准确的获得岩石的力学参数。
具体岩体力学参数的确定应该视实际情况而定，确定方法不是固定不变的。
不同的方法结果就可能造成力学参数相差较远，为了能更好的应用到实际中，需要对所求得的岩石力学参数加以校验。
借助数学方法对测试数据进行可靠性检验,是工程技术中合理选取参数的需要。
随着科技的发展，对于岩石力学参数的确定将会有进一步的发展，这就需要我们在深入工程现场，掌握一手资料的同时积极探索更为合理的和科学的解决方法。