CN1815170A - 岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数确定方法，包含以下顺序步骤：在选定的结构面上标定试验方向；根据所选定的试验方向，分别选取五个尺寸为10cm×10cm的结构面试样和五个尺寸为30cm×30cm的结构面试样，进行结构面试样的直剪试验，分别求得五个尺寸为10cm×10cm的结构面直剪试验抗剪强度τ_10i和五个尺寸为30cm×30cm的结构面直剪试验抗剪强度τ_30i；由

计算尺寸为10cm×10cm的结构面抗剪强度统计值τ₁₀ ^*，由计算尺寸为30cm×30cm的结构面抗剪强度统计值τ₃₀ ^*；由公式

Description

岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数确定方法

(一)技术领域

本发明涉及岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数确定方法，适用于对具有抗剪强度尺寸效应的岩体结构面分析岩体结构面抗剪强度尺寸效应时求取岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数的场合。

(二)背景技术

岩体结构面抗剪强度尺寸效应分形模型客观真实地描述了结构面抗剪强度随尺寸增大而降低的规律：

${\mathrm{\τ}}_n={\mathrm{\τ}}_{10}{\left[\frac{L_n}{L_{10}}\right]}^{-D}---\left(1\right)$

式中，L₁₀为实验室尺寸结构面长度(10cm)，L_n为实际结构面的长度，τ₁₀为实验室尺寸结构面的抗剪强度，τ_n为实际结构面的抗剪强度。D为结构面抗剪强度尺寸效应分维数，它描述了抗剪强度随结构面尺寸增大而降低的衰减速率，即D值越大，说明抗剪强度随结构面尺寸增大而降低的衰减速率越快；即D值越小，说明抗剪强度随结构面尺寸增大而降低的衰减速率越慢。

根据岩体结构面抗剪强度尺寸效应分形模型，对具体的岩体结构面进行抗剪强度尺寸效应分析时，必需得到岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数(D)。但目前尚没有根据直剪试验的结构面抗剪强度确定岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数的方法，无法进行岩体结构面抗剪强度的尺寸效应分析。用实验室尺寸的结构面直剪试验抗剪强度评价工程岩体规模的结构面抗剪强度时，通常是人为地按70％的系数予以折减，其可靠性受人为因素影响很大。

(三)发明内容

本发明的目的是解决无法确定岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数而导致无法具体分析岩体结构面抗剪强度的缺点，提供一种原理简单，操作方便，成本低廉，使用效果好，根据直剪试验结果求取岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数的方法。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数确定方法，包含以下顺序步骤：

(1)、在选定的结构面上标定试验方向；

(2)、根据所选定的试验方向，分别选取五个尺寸为10cm×10cm的结构面试样和五个尺寸为30cm×30cm的结构面试样，进行结构面试样的直剪试验，所述直剪试验方向与结构面试样上标定试验方向一致，分别求得五个尺寸为10cm×10cm的结构面直剪试验抗剪强度τ_10i和五个尺寸为30cm×30cm的结构面直剪试验抗剪强度τ_30i；

(3)、由 ${{\mathrm{\τ}}_{10}}^{*}=\underset{i=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_{10i}$ 计算尺寸为10cm×10cm的结构面抗剪强度统计值τ₁₀ ^*，由 ${{\mathrm{\τ}}_{30}}^{*}=\underset{i=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_{30i}$ 计算尺寸为30cm×30cm的结构面抗剪强度统计值τ₃₀ ^*；

(4)、由公式 $D=\frac{\lg {{\mathrm{\τ}}_{10}}^{*}-\lg {{\mathrm{\τ}}_{30}}^{*}}{\lg 3}---\left(2\right)$ 计算岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数D。

本发明与现有技术相比，岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数确定方法原理简单，操作方便，成本低廉，使用效果好，便于根据直剪试验结果求取岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数，进行岩体结构面抗剪强度尺寸效应分析，具有较大的实施价值和社会经济效益。

(四)具体实施方式

表1列出了天荒坪抽水蓄能电站花岗岩NW组结构面五个10cm×10cm直剪试验样直剪试验抗剪强度值τ_10i和五个30cm×30cm直剪试验样直剪试验抗剪强度值τ_30i。由表1得τ₁₀ ^*＝1.15MPa，τ₃₀ ^*＝0.988MPa，由公式(2)得天荒坪抽水蓄能电站花岗岩NW组结构面抗剪强度尺寸效应分维数

$D=\frac{\lg 1.15-\lg 0.988}{\lg 3}=0.1382.$

表1  天荒坪抽水蓄能电站花岗岩NW组结构面直剪试验值

试样编号	τ10i	试样编号	τ30i
				1	1.31	6	1.15
2	1.20	7	1.04
				3	1.13	8	1.00
4	1.08	9	0.92
				5	1.03	10	0.83

Claims (1)

1、一种岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数确定方法，其特征在于包含以下顺序步骤：

(1)在选定的结构面上标定试验方向；

(2)根据所选定的试验方向，分别选取五个尺寸为10cm×10cm的结构面试样和五个尺寸为30cm×30cm的结构面试样，进行结构面试样的直剪试验，所述直剪试验方向与结构面试样上标定试验方向一致，分别求得五个尺寸为10cm×10cm的结构面直剪试验抗剪强度τ_10i和五个尺寸为30cm×30cm的结构面直剪试验抗剪强度τ_30i；

(3)由 ${{\mathrm{\τ}}_{10}}^{*}=\underset{i=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_{10i}$ 计算尺寸为10cm×10cm的结构面抗剪强度统计值τ₁₀ ^*，由 ${{\mathrm{\τ}}_{30}}^{*}=\underset{i=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_{30i}$ 计算尺寸为30cm×30cm的结构面抗剪强度统计值τ₃₀ ^*；

(4)由公式 $D=\frac{\lg {{\mathrm{\τ}}_{10}}^{*}-\lg {{\mathrm{\τ}}_{30}}^{*}}{\lg 3}$ 计算岩体结构面抗剪强度尺寸效应分维数D。