CN105223080A - 一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，包括以下步骤：确定影响岩体压剪性能的各因素，根据各因素的经验水平，设计正交实验方案；制备与压剪试验机配合的被测试件，进行压剪试验；利用监测系统对被测试件进行监测，记录节理岩体整个破裂过程，同时对监测数据中的各因素进行分析，用对比组与标准组相应岩石力学参数的比值作为评价指标进行正交实验数据的统计分析，得到压剪性能的显著性影响因素，以及取得最优抗压剪性能的各相关因素的参数范围；获取各显著性影响因素不同水平与某一抗压剪性能或锚注效果的评价指标的对应关系，并指导岩土工程支护及锚注方案的设计和实施。
Description
技术领域
本发明属于岩石力学性能试验技术领域及岩土工程中安全技术领域，特别涉及一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法。
背景技术
岩体的薄弱面来自于岩体中存在的大量节理、裂隙等不连续构造，其强度远小于岩体强度，稍有扰动则易造成沿该节理面发生破坏，在复杂的地应力和地下水环境作用下，受到应力以及水的复杂作用，这些节理构造对岩体的力学行为和稳定性造成很大影响。
而且，据统计，90％以上的岩体边坡破坏和地下水渗透力有关，60％的矿井事故与地下水作用有关，30％-40％的水电工程大坝失事是由渗流作用引起的。因此研究裂隙渗流的运动规律与破坏是必要的。
同时，针对岩体内部的节理、渗流造成的岩体破碎，导致岩体强度不足、工程变形过大、支护结构失效，对工程安全产生重大隐患。经实践证明，对节理岩体进行注浆锚固,对改变岩体强度、发挥围岩自身承载力、保障地下硐室安全具有良好的效果，实现了增加岩体强度的目的。与工程中注浆锚固的普遍使用与快速发展相比，注浆锚固理论发展缓慢，极有必要对注浆效果相关因素进行全面的研究，来指导现场注浆锚固方案的进行。
现有技术存在下述问题：
一、目前的实验方法无法获得节理构造的各因素对岩体的力学行为和稳定性的影响规律。
二、目前的实验无法研究裂隙渗流的运动规律与岩体破坏之间的关系。
三、目前还没有全面研究注浆锚固各影响因素的实验方法，尤其是针对复杂压剪应力状态下节理岩体及赋水岩体进行注浆锚固实验的研究更为鲜见。
四、在实际工程中，需要注浆锚固的节理岩体，其破坏往往不是由单一的拉、压应力或纯剪切应力引起，而是在复杂的应力状态下由压应力与剪切应力的共同作用引起的压剪复合型断裂破坏。目前国内外的剪切实验通常采用直剪方式，相应的压剪试验也是借助于固定剪切盒，由于岩体试件在切割过程中的尺寸和节理位置不易控制，且在试验加载过程中试件位置容易产生滑移，导致得到的岩石力学参数与实际有偏差。且传统的剪切试验在加载过程中存在弯矩，同样导致试验测定数据不准确。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，包括以下步骤：
步骤1：根据实验目的，确定影响岩体压剪性能的各因素，根据所述各因素的经验水平，设计正交实验方案；
步骤2：根据实验方案，制备相应被测试件，并根据所述实验方案进行相应操作；
步骤3：对所述被测试件进行压剪试验,在试验过程中，利用监测系统对所述被测试件进行监测，记录节理岩体整个破裂过程；
步骤4：对监测数据中的各因素进行分析：用对比组与标准组相应岩石力学参数的比值作为评价指标进行正交实验数据的统计分析，得到对提升压剪性能作用明显的显著性影响因素，以及显著性影响因素的作用范围。
步骤5：对所述显著性影响因素做深入统计分析，获取各所述显著性影响因素不同水平与一个或多个抗压剪性能评价指标的对应关系，并拟合曲线或数学表达式，从而获得各因素对岩体力学行为的影响规律，并指导岩土工程支护和/或锚注方案的设计和实施。
通过初步的正交实验方案，能够明确各因素对压剪性能的影响关系，找出各因素对岩体力学行为的影响规律，且具有正交实验代表性、全面性、节约性的特点，以实现对影响压剪性能各因素全面经济定量的试验研究、认识和评价。对岩土工程支护和锚注方案的设计和实施具有指导意义。
其中，步骤1中，根据以往试验数据和参考文献确定所述各因素的取值范围，进而确定正交试验方案中各因素的水平；将所述各因素及相应的水平数依据正交实验表进行组合，设计正交实验方案。
步骤1中，当所述实验目的为评价节理岩体性能时，所述各因素为基本因素；
当裂隙平行排列时，影响岩体压剪性能的所述基本因素为裂隙长度、和裂隙间距；
当裂隙有倾角排列时，所述基本因素为裂隙长度、裂隙间距、裂隙倾角；
当裂隙呈雁形排列时，所述基本因素为裂隙长度、裂隙间距、裂隙倾角和裂隙行距。
裂隙平行排列时，裂隙长度和间距统称连通率。
步骤1中，当所述实验目的为评价裂隙水对岩体性能的影响时，所述各因素除基本因素外，还包括裂隙水压力。
步骤1中，当所述实验目的为评价锚注效果时，所述各因素除包括所述基本因素外，还包括加锚角度、注浆压力、注浆水灰比、注浆材料中的一个或多个因素。
步骤2中，所述被测试件是现场岩样试件。
步骤2中，所述被测试件是根据被研究岩体的岩性通过相似材料配比而成的实验模型，所述被测试件根据所述正交实验方案预制裂隙。
步骤2中，所述相似模型试件在既定模具中进行浇筑，浇筑过程中预埋监测仪器。
步骤2中，在不同的所述被测试件中，预置不同角度、不同组合的多种排列的预置裂缝。
步骤2中，所述预制裂缝包括贯穿试件前后表面的二维裂隙和/或内置于所述被测试件内部的三维裂隙。
步骤2中，所述二维裂隙可通过在浇铸试件时预埋前后贯通的聚乙烯片，待初凝后抽出并自然凝固后形成。
步骤2中，所述三维裂隙可通过在浇铸试件过程中将两片形状相同的云母片叠放，对边缘进行粘接密封形成中空腔体，并用棉线固定于模具两端。
步骤2中，当所述实验目的为评价裂隙水对岩体性能的影响时，对所述被测试件进行裂隙注水及加压。
步骤2中，当所述实验目的为评价锚注效果时，对所述被测试件进行加锚、注水及注浆工作。
步骤2中，所述裂隙注水及加压的具体方法为：在所述预置裂隙中心钻孔，引出注水导管将裂隙钻孔与水压传导设备的导水管相连，用橡胶圈将两根所述导水管的结合处密封；所述水压传导设备连接于储水装置，并由动力系统通过储水装置内部的活塞产生水压力，水压力值由数字控制系统精确控制；上述方法同样适用于注浆。
步骤3中，所述压剪试验的具体方法为：制备具有一斜面的被测试件，将所述被测试件置于试件固定座上，对所述被测试件施加法向荷载，当法向应力达到预定值后，对所述被测试件施加垂直于所述斜面的斜向荷载；在逐渐增加所述斜向荷载的同时，减少法向荷载的加载值，使加载过程中所述法向应力不变，剪力不断增大，直至所述被测试件破坏；所述斜向荷载与所述法向荷载在所述被测试件的预定剪切面内相交，从而避免加载过程中产生弯矩。
利用加载系统施加的斜向荷载，与法向加载系统施加的法向荷载，在预剪面内相交，从而消除了施加的水平剪切力在试件上产生的额外外力，避免了力在加载过程中产生的弯矩，因此不会产生随试件尺寸增大导致弯矩增大的弊端。保持预剪面上法向应力不变，也最大程度上保证了剪切面上的受力均匀。减少测试误差，测试结果的准确性容易保证，适合各种土木工程建设场合使用。
传统的剪切试验，试件的剪切破坏先从边缘开始。利用斜向加载装置和法向加载装置对被测试件施加荷载的结构，在加载过程中预置裂隙在迎推力方向产生翼裂纹，随后另一方向产生翼裂纹，岩桥形成菱形小方块，最终完全贯通破坏，模拟的剪切过程更加符合实际情况。
步骤3中，在所述被测试件一侧布设CCD摄像机，在所述加载过程中，通过所述CCD摄像机实时监测所述被测试件的外部裂隙扩展及破坏过程。
CCD摄像机具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。利用CCD摄像机可以直接观察岩体试件在压剪试验过程中外部形态的变化过程，并以视频的形式保存下来。
步骤3中，在所述被测试件的外表面安设声发射传感器，在所述加载过程中，通过所述声发射传感器接收所述被测试件内部损伤产生的声发射信号。
将声发射传感器贴在安置好的试件外表面上，并利用凡士林做耦合剂，使接触良好；使声发射传感器接收试件内部损伤产生的声发射信号，对接收的试件内部损伤产生的声发射信号进行参数提取，得到各信号的能量、振铃计数、持续时间、幅值等特征参数，用于分析试件破坏过程和裂纹扩展形态。
步骤3中，在所述被测试件内部设有光栅多点位移计，通过所述光栅多点位移计获取所述被测试件内部裂隙的相对位移变化。
将光栅多点位移计埋设在试件内部，当位移传感器所在的测量位置发生相对位移时，通过光栅解调仪分析得到光栅中心波长的位移值，计算出试件内部的位移变化。
步骤3中，在所述被测试件上设有CT扫描装置，所述CT扫描装置包括对应设置于所述被测试件两侧的X射线发射板和X射线接收板，通过所述CT扫描装置获取所述被测试件内部产生破裂及裂纹扩展形态的立体图，以观测所述被测试件内部的破裂形态及裂纹发育发展过程。
所述的监测系统包括CT扫描装置的X射线发射板和X射线接收板分别位于所述试件的一侧，且两者相对设置，X射线发射板发出的射线，穿过待测试件后，被X射线接收板接收，计算机将采集到的射线能量值转化为数值信号，再根据数值信号进行三维图像重构，最终显示待测试件立体图形。CT扫描可以显示试件内部产生破裂及裂纹扩展形态的立体图，使用本装置不仅仅局限于测定剪切强度，还可观测岩体内部的破裂形态及裂纹发育发展的过程，为进一步研究试件的剪切破坏原理提供直观的全方位支持。
步骤4中，对于实验目的为评价节理岩体性能的情况，将所述被测试件的连通率为零的试验方案作为标准组，将拥有不同连通率的实验方案作为对比组；
对于实验目的为评价裂隙水对岩体性能的影响的情况，将相同裂隙排列的无裂隙水的试验方案作为标准组，将含有不同裂隙水压力的试验方案作为对比组；
对于实验目的为评价锚注效果的情况，将相同裂隙排列的无裂隙水的试验方案作为标准组，将含有加锚角度、注浆压力、注浆水灰比、注浆材料中的一个或者多个因素的试验方案作为对比组。
步骤4中，所述岩石力学参数为抗剪强度和裂隙延展度；所述抗剪强度通过压剪试验直接获得，所述裂隙延展度由所述声发射传感器在试验过程中接收被测试件内部损伤产生的声发射信号，再通过对比组与标准组的损伤信号的对比获得。
通过该试验方法及相应的统计分析，进而获得裂隙渗流的运动规律与岩体破坏之间的关系。
步骤5中，所述对显著性影响因素做深入统计分析，具体方法为对显著性影响因素做单因素或者多因素交互作用的更多水平的正交试验，获取各所述显著性影响因素不同水平与一个或多个抗压剪性能评价指标的对应关系拟合曲线或数学表达式。
通过该试验方法及相应的统计分析，进而可以全面研究复杂压剪应力状态下节理岩体及赋水岩体进行注浆锚固的各影响因素。
多功能裂隙岩体压剪试验装置，包括主体架，所述主体架下方设有用于固定被测试件底部的试件固定座，所述试件固定座的正上方，设有与所述主体架顶部连接的法向加载装置；所述主体架的一侧，设有用于对所述被测试件施加斜向荷载的斜向加载装置，所述斜向加载装置通过斜向加载支座与反力架连接，所述斜向加载装置的下部设有用于支撑所述斜向加载装置的升降支架；所述被测试件的上下表面与所述法向加载装置垂直，并设有与所述斜向加载装置垂直的斜面；所述法向加载装置和所述斜向加载装置由控制系统控制，分别对所述被测试件施加法向荷载和斜向荷载，所述法向荷载和斜向荷载在所述被测试件的预定剪切面内相交，所述预定剪切面内设有预置裂隙；
所述岩体试件的上表面设有减摩装置；试验过程中，利用监测系统对所述被测试件进行监测，获取所述被测试件在压剪试验过程中的相关参数和信息；
试验时，由所述控制系统控制，先启动所述法向加载装置，施加法向荷载，当法向应力达到预定值后，启动所述斜向加载装置，逐渐增加斜向荷载，同时相应减少法向荷载的加载值，使所述法向应力不变、始终等于预定值，剪力不断增大，直至所述被测试件破坏。
所述反力架包括设于所述试件固定座两侧的两个反力座，和连接所述两个反力座的若干个支撑杆，所述支撑杆与所述反力座通过调节螺栓固定连接；所述反力座上设有与所述斜向加载支座配合的多位卡槽，通过更换不同倾角的所述斜向加载支座和移动所述斜向加载支座在所述卡槽上的位置，改变所述斜向加载支座的高度，和与竖直方向的夹角。
所述斜向加载装置包括：斜向液压千斤顶和斜向压头，所述斜向液压千斤顶与所述斜向加载支座固定连接；所述斜向压头通过柔性金属板与所述被测试件的斜面接触，并对所述被测试件施加斜向荷载，荷载方向与所述斜面垂直且通过预剪面中心点；所述升降支架辅助固定所述斜向千斤顶，确保加载过程中加载方向的准确性；所述法向加载装置包括刚性试验机和法向压头，所述法向压头通过柔性金属板与所述被测试件的上表面接触；所述控制系统控制刚性试验机，利用所述压头直接向所述被测试件施加预定的法向荷载。
本发明具有以下有益效果：
不同角度、不同组合的预置节理会产生不同的裂纹扩展形式，同时必然会影响到节理岩体的抗剪强度。该设计解决了被测试件的节理定位问题，能够快速准确得到岩体试件内部节理分布对结构面剪切强度的影响。节理在法向及斜向加载机构共同作用下产生裂纹扩展并最终贯通破坏的全过程，能够模拟现实中的岩体受力情况，试验数据有较强的实用性，为正确评价节理岩体稳定性起到关键作用。
正交实验方案是研究多因素多水平的一种设计方法，根据正交性从所有影响因素中挑选出部分进行试验，大大减小了工作量。所采用的多功能裂隙岩体压剪试验装置整体简便易行，本发明与现有技术相比，能够避免力的加载过程中产生弯矩，减少测试误差，测试结果的准确性容易保证，适合各种土木工程建设场合使用，并且具有结构简单，易于制作，操作方便等突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1为本发明的实验操作及数据处理流程图；
图2为本发明采用的多功能裂隙岩体压剪试验装置立体图；
图3为本发明采用的多功能裂隙岩体压剪试验装置加载示意图；
图4为本发明试验加载过程中试件的破坏规律图；
图5为不同裂隙连通率下的试件剪切强度示意图；
图6为抗剪强度τ与水灰比y的拟合曲线。
其中，1.底座，2.支撑杆，3.斜向加载支座，4.主体架，5.升降支架，6.试件固定座，7.斜向液压千斤顶，8.刚性试验机，9.减摩装置，10.反力座,11.限位压板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
压剪条件下节理岩体力学性能及锚注效果的实验与评价方法，以含裂隙注浆加锚试验为例，包括以下步骤：
步骤1：确定影响岩体压剪性能及锚注效果的各因素，例如注浆压力、浆液水灰比、锚杆的倾角等，根据各因素的经验水平，确定该试验各因素所采用的水平，例如注浆压力有a个水平、浆液水灰比有b个水平、锚杆倾角有c个水平，根据因素数和水平数选择合适的正交表，然后进行表头设计，完成正交实验方案的制定；
步骤2：制备与压剪试验机配合的被测试件，将具有相同裂隙排列的试件作为标准组试件，根据正交实验方案，在标准组试件基础上，将加锚、注浆的试件作为对照组试件；
步骤3：将被测试件置于试件固定座上，安装斜向剪切加载装置、法向加载装置和监测设备；
步骤4：控制系统启动法向加载装置，施加竖向荷载，当法向应力达到预定值后，启动斜向加载装置，逐渐增加斜向荷载，同时减少竖向荷载的加载值，加载过程中法向应力不变，剪力不断增大，直至被测试件破坏；
步骤5：当标准组和对比组所有试件完成试验后，对监测系统记录数据进行分析，用对比组与标准组相应岩石力学参数的比值作为评价指标进行正交实验数据的分析，分析方法可以采用极差分析或者方差分析，得到影响压剪性能及锚注效果的显著性影响因素及相关因素的参数范围。
以方差分析为例，该步骤可分为以下几个小步骤：
(1)求某指标所有数据的平均值即总平均值；
(2)求该指标下总变动平方和S总、各因素的变动平方和S因、误差的变动平方和S误；
S总＝∑(各数据-总平均值)2
S因＝∑(某因素第i水平平均值-总平均值)2×该因素第i水平重复数
S误＝S总-∑S因
(4)求总自由度f总、各因素自由度f因和误差自由度f误；
f总＝试验次数﹣1
f因＝该因素的水平数﹣1
f误＝f总﹣所有f因之和
(5)求各因素和误差的均方V因和V误；
(6)求各因素F值并进行显著性判断；
其中，
(7)确定显著性影响因素及其范围。
步骤6：对少数显著性影响因素做单因素或者多因素交互作用的更多水平的正交试验，如对浆液水灰比进行单因素正交试验研究等等，获取各所述显著性影响因素不同水平与一个或多个抗压剪性能评价指标的对应关系拟合曲线或数学表达式，如浆液水灰比y与抗剪强度τ拟合曲线及表达式，并指导岩土工程支护及锚注方案的设计和实施，拟合曲线如图6所示。
其中，在步骤2中，优选的压剪试验机可以采用以下装置：
其反力机构包括底座1、可调节反力装置机架2、斜向加载支座3、压力机4、可调高度的升降台5、试件固定座6、透明视窗、可预置不同倾角及多种裂隙排列组合的模具装置。的可调节反力装置机架2两端分别置于底座1和压力机4上，并由4根导轨相连接，两侧分别设有调节螺栓，可根据试件大小自由调节间距；的试件固定座6前后分别设有透明窗；的斜向加载装置7安装于可调节反力装置机架2一侧，的斜向加载装置7通过斜向加载支座3与机架2相连；的可调高度的升降台5间隔一定距离固定于底座1上，其顶部支撑斜向加载装置7；的竖向加载装置8固定于压力机4上；的试件固定座6固持于可调节反力装置机架2右下侧，其内包括试件基座和可调限位压板；的减摩机构9安装于试件上表面。
应用于上述压剪试验机的被测试件，既可以是现场岩样，也可以是根据被研究岩体的岩性通过相似材料配比而成的实验模型。
采用现场岩样进行测试，可将岩样制成长方体，并沿长方体的一条棱边切一斜面，斜面与棱边平行；斜面与竖直方向的夹角为15゜。
被测试件采用相似模型进行测试，可根据被研究岩体的岩性配比相似材料，在既定模具中进行浇铸，浇铸过程中可预埋监测仪器，并根据试验目的在试件中不同位置预埋聚乙烯片，以在试件内部形成节理，待试件初凝后拆去表面模具，抽出聚乙烯片，养护至试件完全凝固；试件斜面与竖直方向的夹角为15゜。
两种试件其斜向加载装置的压头与斜面相匹配，斜向加载装置的轴线与斜面垂直，且接触面中点所在轴线与预剪面夹角为15゜。
在不同的被测试件中，预置不同角度、不同组合的多种排列的预置裂缝；裂缝包括贯穿试件前后表面的二维裂隙和/或内置于被测试件内部的三维裂隙。所述二维裂隙可通过在浇铸试件时预埋前后贯通的聚乙烯片，待初凝后抽出并自然凝固后形成；三维裂隙可通过在浇铸试件过程中将两片形状相同的云母片叠放，对边缘进行粘接密封形成中空腔体，并用棉线固定于模具两端。根据试验目的不同，可进一步对裂隙试件进行不同角度加锚、加裂隙水压以及注浆等工作。
步骤3中，对于上述压剪试验装置，被测试件的固定为：将被测试件放在试件固定座上，调节限位压板，使被测试件固定；斜向剪切加载装置的安装为：通过15゜倾角(该角度可配合试件尺寸上下浮动)的斜向加载支座和移动斜向加载支座在卡槽上的位置，改变斜向加载支座和竖直方向的夹角，使斜向加载装置的轴线与被测试件的斜面垂直；连接斜向千斤顶与斜向加载支座，通过调整支撑斜向千斤顶的升降台的高度，配合斜向加载支座改变斜向液压千斤顶的位置，使斜向加载装置的施力中心对准预定剪切面的中心，并施加接触压力使斜向加载装置与被测试件紧密接触。
步骤4中，斜向加载装置和法向加载装置由控制系统控制，控制系统先控制法向加载系统施加法向荷载，当法向应力达到预定值后，停止法向加压，启动斜向加载装置施加斜向荷载，根据斜向荷载与法向荷载的倾角，算出斜向荷载的竖直分量，法向荷载的减少值等于斜向荷载的竖直分量。
步骤4中，在被测试件一侧设有CCD摄像机，在加载过程中，通过所述CCD摄像机实时监测被测试件的外部裂隙扩展及破坏过程。在被测试件的外表面设有声发射传感器，在加载过程中，通过声发射传感器接收被测试件内部损伤产生的声发射信号。在被测试件内部设有光栅多点位移计，通过光栅多点位移计获取被测试件内部裂隙的相对位移变化。在被测试件上设有CT扫描装置，CT扫描装置包括对应设置于被测试件两侧的X射线发射板和X射线接收板，通过CT扫描装置获取被测试件内部产生破裂及裂纹扩展形态的立体图，以观测被测试件内部的破裂形态及裂纹发育发展过程。
图4为试验加载过程中试件的破坏规律图。可见，利用斜向加载装置和法向加载装置对被测试件施加荷载的结构，在加载过程中，裂缝首先在试件内部出现：预置裂隙在迎推力方向产生翼裂纹，随后另一方向产生翼裂纹，岩桥形成菱形小方块，最终完全贯通破坏，模拟的剪切过程更加符合实际情况。
图5为利用本方法获得的不同裂隙连通率下的试件剪切强度示意图，其明确的展现出节理构造对岩体力学行为和稳定性的影响规律。
根据所获得的各因素对压剪性能的影响关系，设计支护及注浆锚固方案，并指导现场支护及注浆锚固方案的实施。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据实验目的，确定影响岩体压剪性能的各因素，根据所述各因素的经验水平，设计正交实验方案；
步骤2：根据实验方案，制备相应被测试件，并根据所述实验方案进行相应操作；
步骤3：对所述被测试件进行压剪试验,在试验过程中，利用监测系统对所述被测试件进行监测，记录节理岩体整个破裂过程；
步骤4：对监测数据中的各因素进行分析：用对比组与标准组相应岩石力学参数的比值作为评价指标进行正交实验数据的统计分析，得到对提升压剪性能作用明显的显著性影响因素，以及显著性影响因素的作用范围；
步骤5：对所述显著性影响因素做深入统计分析，获取各所述显著性影响因素不同水平与一个或多个抗压剪性能评价指标的对应关系，并拟合曲线或数学表达式，从而获得各因素对岩体力学行为的影响规律，并指导岩土工程支护和/或锚注方案的设计和实施。
2.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：步骤1中，根据以往试验数据和参考文献确定所述各因素的取值范围，进而确定正交试验方案中各因素的水平；将所述各因素及相应的水平数依据正交实验表进行组合，设计正交实验方案。
3.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤1中，当所述实验目的为评价节理岩体性能时，所述各因素为基本因素；
当裂隙平行排列时，影响岩体压剪性能的所述基本因素为裂隙长度、和裂隙间距；
当裂隙有倾角排列时，所述基本因素为裂隙长度、裂隙间距、裂隙倾角；
当裂隙呈雁形排列时，所述基本因素为裂隙长度、裂隙间距、裂隙倾角和裂隙行距。
4.根据权利要求3所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤1中，当所述实验目的为评价裂隙水对岩体性能的影响时，所述各因素除基本因素外，还包括裂隙水压力；
当所述实验目的为评价锚注效果时，所述各因素除包括所述基本因素外，还包括加锚角度、注浆压力、注浆水灰比、注浆材料中的一个或多个因素。
5.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤2中，所述被测试件是现场岩样试件，或是根据被研究岩体的岩性通过相似材料配比而成的实验模型；
对于相似材料的所述被测试件，所述相似模型试件在既定模具中进行浇筑，浇筑过程中预埋监测仪器，并根据所述正交实验方案预制裂隙，
在不同的所述被测试件中，预置不同角度、不同组合的多种排列的预置裂缝，
所述预制裂缝包括贯穿试件前后表面的二维裂隙和/或内置于所述被测试件内部的三维裂隙。
6.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤2中，当所述实验目的为评价裂隙水对岩体性能的影响时，对所述被测试件进行裂隙注水及加压；
当所述实验目的为评价锚注效果时，对所述被测试件进行加锚、注水及注浆工作。
7.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤2中，所述裂隙注水及加压的具体方法为：在所述预置裂隙中心钻孔，引出注水导管将裂隙钻孔与水压传导设备的导水管相连，用橡胶圈将两根所述导水管的结合处密封；所述水压传导设备连接于储水装置，并由动力系统通过储水装置内部的活塞产生水压力，水压力值由数字控制系统精确控制；上述方法同样适用于注浆。
8.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤3中，所述压剪试验的具体方法为：制备具有一斜面的被测试件，将所述被测试件置于试件固定座上，对所述被测试件施加法向荷载，当法向应力达到预定值后，对所述被测试件施加垂直于所述斜面的斜向荷载；在逐渐增加所述斜向荷载的同时，减少法向荷载的加载值，使加载过程中所述法向应力不变，剪力不断增大，直至所述被测试件破坏；所述斜向荷载与所述法向荷载在所述被测试件的预定剪切面内相交，从而避免加载过程中产生弯矩；
并在所述被测试件的外表面安设声发射传感器，在所述加载过程中，通过所述声发射传感器接收所述被测试件内部损伤产生的声发射信号。
9.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤4中，对于实验目的为评价节理岩体性能的情况，将所述被测试件的连通率为零的试验方案作为标准组，将拥有不同连通率的实验方案作为对比组；
对于实验目的为评价裂隙水对岩体性能的影响的情况，将相同裂隙排列的无裂隙水的试验方案作为标准组，将含有不同裂隙水压力的试验方案作为对比组；
对于实验目的为评价锚注效果的情况，将相同裂隙排列的无裂隙水的试验方案作为标准组，将含有加锚角度、注浆压力、注浆水灰比、注浆材料中的一个或者多个因素的试验方案作为对比组；
所述岩石力学参数为抗剪强度和裂隙延展度；所述抗剪强度通过压剪试验直接获得，所述裂隙延展度由所述声发射传感器在试验过程中接收被测试件内部损伤产生的声发射信号，再通过对比组与标准组的损伤信号的对比获得。
10.根据权利要求1所述的一种压剪条件下节理岩体性能及锚注效果的评价方法，其特征在于：所述步骤5中，所述对显著性影响因素做深入统计分析，具体方法为对显著性影响因素做单因素或者多因素交互作用的更多水平的正交试验，获取各所述显著性影响因素不同水平与一个或多个抗压剪性能评价指标的对应关系拟合曲线或数学表达式。
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