CN100516871C - 岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法，包含以下步骤：对应所需测量方向均匀布置统计所需数目的测段；采用轮廓曲线仪绘制岩体结构面表面轮廓曲线；在轮廓曲线上以10cm为间隔测量不同取样长度轮廓曲线的起伏幅度R_yn(n＝10cm，20cm，30cm，……)；由公式见右下式分别计算每个测段的粗糙度系数JRC_n；分别对每一取样长度岩体结构面的粗糙度系数JRC_n进行统计，求得JRC_n期望值；运用JRC尺寸效应率公式

计算不同取样长度时的JRC尺寸效应率f_n(n＝20cm，30cm，40cm，……)；分析不同取样长度的JRC尺寸效应率f_n，当

时，取L_n-10为岩体结构面抗剪强度有效长度。本发明所述的方法原理简单，操作方便，成本低廉，使用效果好、便于确定具有不同壁岩成分、不同表面起伏形态的的岩体结构面抗剪强度有效长度。

Description

岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法

(一)技术领域

本发明涉及岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法，适用于具有尺寸效应的岩体结构面在估算实际规模结构面抗剪强度时确定结构面有效长度的场合。

(二)背景技术

在本发明作出之前，岩体结构面抗剪强度有效长度采用试验方法、建议方法或规范规定方法：中国科学院地质研究所的试验结果表明，随着结构面剪切面积的增大，抗剪强度减小，结构面面积增至2500cm²以后，抗剪强度减小缓慢，结构面面积增至5000cm²以后，基本不再减小，即岩体结构面抗剪强度有效长度为70.7cm；国内规范规定现场试件尺寸为50cm×50cm，即岩体结构面抗剪强度有效长度为50cm；国际岩石力学学会建议的试件尺寸为70cm×70cm，即岩体结构面抗剪强度有效长度为70cm。建议方法或规范规定方法是一种经验方法，虽然权威，但没法体现具有不同壁岩成分、不同表面起伏形态的岩体结构面尺寸效应的特殊性；试验方法是一种实施效果良好的方法，但实施成本太高。

(三)发明内容

本发明的目的是解决现有方法实施成本高或不能体现特殊性的缺点，提供一种原理简单，操作方便，成本低廉，使用效果好、便于确定具有不同壁岩成分、不同表面起伏形态的的岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法。

本发明所述的岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法，包含以下顺序步骤：

(1)对应所需测量方向均匀布置统计所需数目的测段；

(2)采用轮廓曲线仪绘制岩体结构面表面轮廓曲线；

(3)轮廓曲线上以10cm为间隔测量不同取样长度轮廓曲线的起伏幅度R_yn(n＝10cm，20cm，30cm，……)；

(4)公式 ${\mathrm{JRC}}_n=49.2114e^{\frac{29L_0}{450L_n}}\arctan \left[\frac{8R_{\mathrm{Yn}}}{L_n}\right]$ 分别计算每个测段的粗糙度系数JRC_n；

(5)分别对每一取样长度岩体结构面的粗糙度系数JRC_n进行统计，求得JRC_n期望值；

(6)JRC尺寸效应率公式 $f_n=\frac{{\mathrm{JRC}}_n-{\mathrm{JRC}}_{n-10}}{L_n-L_{n-10}}$ 计算不同取样长度时的JRC尺寸效应率f_n(n＝20cm，30cm，40cm，……)；

(7)分析不同取样长度的JRC尺寸效应率f_n，当 $\frac{f_n}{f_{20}}\≤5\%$ 时，取L_n-10为岩体结构面抗剪强度有效长度。

本发明与现有技术相比，岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法原理简单，操作方便，成本低廉，使用效果好，便于确定具有不同壁岩成分、不同表面起伏形态的岩体结构面抗剪强度估算的有效长度，具有较大的实施价值和社会经济效益。

(四)附图说明

图1为测量方向布置图

图2为测段布置图

(五)具体实施方式

表1中L为轮廓曲线取样长度(cm)，R_Y为轮廓曲线起伏幅度(cm)，JRC为轮廓曲线粗糙度系数。

对应所需测量方向如图1均匀布置统计所需数目的测段如图2；采用轮廓曲线仪绘制岩体结构面表面轮廓曲线；在轮廓曲线上以10cm为间隔测量不同取样长度轮廓曲线的起伏幅度R_yn(n＝10cm，20cm，30cm，……)；由公式 ${\mathrm{JRC}}_n=49.2114e^{\frac{29L_0}{450L_n}}\arctan \left[\frac{8R_{\mathrm{Yn}}}{L_n}\right]$ 分别计算每个测段的粗糙度系数JRC_n；分别对每一取样长度岩体结构面的粗糙度系数JRC_n进行统计，求得JRC_n期望值；运用JRC尺寸效应率公式 $f_n=\frac{{\mathrm{JRC}}_n-{\mathrm{JRC}}_{n-10}}{L_n-L_{n-10}}$ 计算不同取样长度时的JRC尺寸效应率f_n(n＝20cm，30cm，40cm，……)；分析不同取样长度的JRC尺寸效应率f_n，当 $\frac{f_n}{f_{20}}\≤5\%$ 时，取L_n-10为岩体结构面抗剪强度有效长度。

表2中，取样长度L_n等于90cm时，JRC尺寸效应率仅为取样长度为20cm时的4.17％，即岩体结构面抗剪强度有效长度为80cm。

表1取样长度JRC测量值

表2JRC尺寸效应率

Claims (1)

1、一种岩体结构面抗剪强度有效长度确定方法，其特征在于包含以下顺序步骤：

(1)对应所需测量方向均匀布置统计所需数目的测段；

(2)采用轮廓曲线仪绘制岩体结构面表面轮廓曲线；

(3)在轮廓曲线上以10cm为间隔测量不同取样长度轮廓曲线的起伏幅度R_yn(n＝10cm，20cm，30cm，……)；

(4)由公式 ${\mathrm{JRC}}_n=49.2114e^{\frac{29L_0}{450L_n}}\arctan \left[\frac{{8R}_{\mathrm{Yn}}}{L_n}\right]$ 分别计算每个测段的粗糙度系数JRC_n；

(5)分别对每一取样长度岩体结构面的粗糙度系数JRC_n进行统计，求得JRC_n期望值；

(6)运用JRC尺寸效应率公式

计算不同取样长度时的JRC尺寸效应率f_n(n＝20cm，30cm，40cm，……)；

(7)分析不同取样长度的JRC尺寸效应率f_n，当 $\frac{f_n}{f_{20}}\≤5\%$ 时，取L_n-10为岩体结构面抗剪强度有效长度。

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