CN107121336B - 砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法 - Google Patents

砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法，包括如下步骤：步骤一、选取待测区域的砂质泥岩，制作成圆柱形砂质泥岩试样；步骤二、测得步骤一中的砂质泥岩试样的破坏极限加载值，作为砂质泥岩的单轴抗压强度；步骤三、采用最小二乘法对步骤二中测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得含水量与单轴抗压强度之间的关系；采用最小二乘法对测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得干密度与单轴抗压强度之间的关系；步骤四：运用最小二乘法对不同exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系进行拟合，然后依据exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系曲线图，建立基于含水量和干密度的砂质泥岩单轴抗压强度数学表达式。

Description

砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法
技术领域
本发明属于砂质泥岩技术领域，具体涉及砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法。
背景技术
泥岩在我国分布较广，由于物理参数、结构特征及矿物成分等因素的影响，其抗压强度差异较大，国内许多研究人员对此进行了较多的研究。受所处地区自然和地理环境的影响，各地区泥岩的物理力学特征存在较大差异，我国宁夏地区第三系砂质泥岩分布较广，区域内已发生的大量工程事故表明砂质泥岩遇水后干密度和含水量会发生变化，但是，却很难给出抗压强度与上述干密度及含水量关系的测试方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种科学的砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法，该建立方法包括如下步骤：
步骤一、选取待测区域的砂质泥岩，制作成圆柱形砂质泥岩试样；
步骤二、测得步骤一中所述的砂质泥岩试样的破坏极限加载值，作为砂质泥岩的单轴抗压强度；
步骤三、采用最小二乘法对步骤二中测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得含水量与单轴抗压强度之间的关系；
所述含水量与单轴抗压强度之间的关系为：
Figure GDA0002411489710000021
其中：y1为砂质泥岩单轴抗压强度，w为含水量，
Figure GDA0002411489710000022
为相关性系数。
采用最小二乘法对测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得干密度与单轴抗压强度之间的关系；
所述干密度与单轴抗压强度之间的关系为：
Figure GDA0002411489710000023
其中：y2为砂质泥岩单轴抗压强度，ρd为砂质泥岩干密度，R2为相关性系数。
步骤四：运用最小二乘法对不同exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系进行拟合，然后依据exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系曲线图，通过MATLAB线性回归分析法建立基于含水量和干密度的砂质泥岩单轴抗压强度数学表达式：即frk＝A·exp(ρd/ω)+B·lnw，其中：A，B为试验参数，通过计算其值分别为6370.5和-2185.5，ρd为砂质泥岩干密度，w为含水量。
该砂质泥岩试样至少选择9组，每组的试样数为3个。
进一步地，在上述步骤二之前，还测试步骤一中的砂质泥岩试样天然和破坏状态下的密度、比重、孔隙率、饱和吸水率及自由膨胀率参数，采用三倍标准差法对上述参数进行筛选统计，去除异常的砂质泥岩试样。
进一步地，该步骤一中的取样过程如下：在待测场地的中间位置钻探取样，每回次进尺不大于取样间距2.0m，取芯长度不小于0.8m，选取新鲜完整的砂质岩芯。
进一步地，该步骤一中的砂质泥岩试样，其直径为50～55mm，高度为95～100mm。
本发明砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法具有如下优点：建立了以含水量和干密度为变量的砂质泥岩抗压强度数学表达式，其对类似地区工程设计与施工参数的选取提供了科学依据。
附图说明
图1是本发明中砂质泥岩含水量与单轴抗压强度关系曲线；
图2是本发明中砂质泥岩干密度与单轴抗压强度关系曲线；
图3是本发明中砂质泥岩单轴抗压强度与exp(ρd/w)关系曲线。
具体实施方式
本发明砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法，该建立方法包括如下步骤：
步骤一、选取待测区域的砂质泥岩，制作成圆柱形砂质泥岩试样；
步骤二、测得步骤一中所述的砂质泥岩试样的破坏极限加载值，作为砂质泥岩的单轴抗压强度；
步骤三、采用最小二乘法对步骤二中测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得含水量与单轴抗压强度之间的关系；
上述含水量与单轴抗压强度之间的关系为：
Figure GDA0002411489710000031
其中：y1为砂质泥岩单轴抗压强度，w为含水量，
Figure GDA0002411489710000032
为相关性系数。
采用最小二乘法对测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得干密度与单轴抗压强度之间的关系；
上述干密度与单轴抗压强度之间的关系为：
Figure GDA0002411489710000041
其中：y2为砂质泥岩单轴抗压强度，ρd为砂质泥岩干密度，R2为相关性系数。
步骤四：运用最小二乘法对不同exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系进行拟合，然后依据exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系曲线图，通过MATLAB线性回归分析法建立基于含水量和干密度的砂质泥岩单轴抗压强度数学表达式：即frk＝A·exp(ρd/ω)+B·lnw，其中：A，B为试验参数，通过计算其值分别为6370.5和-2185.5，ρd为砂质泥岩干密度，w为含水量。
上述砂质泥岩试样至少选择9组，每组的试样数为3个。
在上述步骤二之前，还测试步骤一中的砂质泥岩试样天然和破坏状态下的密度、比重、孔隙率、饱和吸水率及自由膨胀率参数，采用三倍标准差法对上述参数进行筛选统计，去除异常的砂质泥岩试样。
上述步骤一中的取样过程如下：在待测场地的中间位置钻探取样，每回次进尺不大于取样间距2.0m，取芯长度不小于0.8m，选取新鲜完整的砂质岩芯。
上述步骤一中的砂质泥岩试样，其直径为50～55mm，高度为95～100mm。
工程实例验证
选取文献中的数值作为参照值，文献为在本文研究区所在本场地进行的桩基静载荷试验，该试验通过在试桩桩身埋设测试元件，并与桩的静载荷试验同步进行桩身荷载传递性状测试，以分析桩周土层侧阻力和桩底端阻力特征，测试技术和方法成熟，结果可靠，文献中四组试桩主要技术参数见表1。根据勘察现场桩基承载力实测值和嵌岩桩嵌岩段承载力计算方法
Figure GDA0002411489710000051
及嵌岩段侧阻和端阻综合系数取值方法(计算取综合系数值为1.39)，反算出研究区内砂质泥岩的单轴抗压强度；基于试桩成孔时测得的砂质泥岩含水量和干密度值，根据建立的砂质泥岩单轴抗压强度数学表达式frk＝A·exp(ρd/ω)+B·lnw计算出与不同含水量和干密度值对应的砂质泥岩单轴抗压强度，并与实测单轴抗压强度值进行对比，如表2所示。
表1各试桩技术参数
Figure GDA0002411489710000052
表2实测数据与计算数据对比
Figure GDA0002411489710000053
由表1可知，根据公式frk＝A·exp(ρd/ω)+B·lnw计算的砂质泥岩单轴抗压强度与实测值较为接近，二者最大差值百分比为5.9％，表明基于含水量和干密度建立的砂质泥岩单轴抗压强度数学表达式能够较好地反应三者间的关系，其对区域内类似工程设计和施工参数的选取提供了计算依据。

Claims (4)

1.砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法，其特征在于，该建立方法包括如下步骤：
步骤一、选取待测区域的砂质泥岩，制作成圆柱形砂质泥岩试样；
步骤二、测得步骤一中所述的砂质泥岩试样的破坏极限加载值，作为砂质泥岩的单轴抗压强度；
步骤三、采用最小二乘法对步骤二中测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得含水量与单轴抗压强度之间的关系；
所述含水量与单轴抗压强度之间的关系为：
Figure FDA0002411489700000011
其中：y1为砂质泥岩单轴抗压强度，w为含水量，R1为相关性系数；
采用最小二乘法对测得的单轴抗压强度数值进行拟合，得干密度与单轴抗压强度之间的关系；
所述干密度与单轴抗压强度之间的关系为：
Figure FDA0002411489700000012
其中：y2为砂质泥岩单轴抗压强度，ρd为砂质泥岩干密度，R2为相关性系数；
步骤四：运用最小二乘法对不同exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系进行拟合，然后依据exp(ρd/ω)与砂质泥岩单轴抗压强度关系曲线图，通过MATLAB线性回归分析法建立基于含水量和干密度的砂质泥岩单轴抗压强度数学表达式：即frk＝A·exp(ρd/ω)+B·lnw，其中：A，B为试验参数，通过计算其值分别为6370.5和-2185.5，ρd为砂质泥岩干密度，w为含水量；
所述砂质泥岩试样至少选择9组，每组的试样数为3个。
2.按照权利要求1所述的砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法，其特征在于，在所述步骤二之前，还测试所述步骤一中的砂质泥岩试样天然和破坏状态下的密度、比重、孔隙率、饱和吸水率及自由膨胀率参数，采用三倍标准差法对上述参数进行筛选统计，去除异常的砂质泥岩试样。
3.按照权利要求2所述的砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法，其特征在于，所述步骤一中的取样过程如下：在待测场地的中间位置钻探取样，每回次进尺不大于取样间距2.0m，取芯长度不小于0.8m，选取新鲜完整的砂质岩芯。
4.按照权利要求1-3中任一项所述的砂质泥岩单轴抗压强度曲线的建立方法，其特征在于，所述步骤一中的砂质泥岩试样，其直径为50～55mm，高度为95～100mm。
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