[发明专利]基于统计岩体力学的岩体工程参数计算方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于统计岩体力学的岩体工程参数计算方法及系统，该计算方法以岩石单轴抗压强度、变形参数和岩体结构面网络、结构面摩擦角的现场测试数据为基础，计算岩体的各向异性弹性模量、泊松比、渗透椭球与渗透系数、抗压强度等工程设计参数，以及各类参数的各向异性比和弱化系数，并进行全空间方向岩体质量分级。采用本计算方法，通过适量的原位测试数据的对比校订，可为工程设计提供更为可靠的计算参数，不仅可以大幅减少大型原位试验工作量和投资，且可显著缩短工程前期勘察的周期，由此产生巨大的工程与经济效益。

主权项

一种基于统计岩体力学的岩体工程参数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、以现场实测的岩体结构面网络数据为基础，通过以下公式计算岩体的结构参数：体积节理数λv和全空间方向的岩体质量指标RQD：λv=2π3Σmμ2λ=12πΣmλa‾2]]>式中，m为结构面组数，λ为某组结构面的法向密度(1/m)，μ为该组结构面平均迹长的倒数(1/m)，为该组结构面的平均半径(m)；RQD=(1+0.1λs)e-0.2λs×100%]]>式中，λs为测线方向结构面交点密度(1/m)；步骤二、以现场实测的岩体结构面网络数据、结构面摩擦角φj，岩石弹性模量E与泊松比ν的实测或经验数据为基础，通过以下公式计算岩体全空间方向弹性模量Em和泊松比ν13：Em=E1+αβΣp=1mλa‾h2n12[1-n12]]]>v13=v+αβΣp=1mλa‾n12n321+αβΣp=1mλa‾n12(1-n12)]]>式中：ni为第p组结构面的法线方向余弦，σ，t为某组结构面上的法向应力和剪应力，其他参数同前；并计算岩体弹性模量各向异性指数弱化系数其中Emmin、Emmax、为全空间方向中岩体模量的最小值、最大值和平均值，E为岩石的弹性模量；步骤三、以岩体结构面网络数据、结构面摩擦角，岩石I型裂纹断裂韧度KIc的实测数据为基础，通过以下公式计算一组结构面岩体全空间方向单轴抗压强度：σ1=σ3+12n1πβ(1-n12)a‾ln(λ·V)·KIc]]>式中：λ为该组结构面法向密度(1/m)，V为研究对象体积(m3)；当有m组结构面时，岩体单轴抗压强度取其中的最低强度；并计算岩体强度的各向异性指数弱化系数其中σmmin、σmmax、为全空间方向中岩体抗压强度的最小值、最大值和平均值，σc为岩石单轴抗压强度；步骤四、以岩体结构面网络数据为基础，计算岩体渗透椭球和主渗透系数K：K=πg12vΣp=1mλvt‾3(a‾+r)2e-3ra‾(1-n12),r=12λisinθ]]>式中：r为第p组结构面被其他组结构面交切的最大长度(m)，为该组结构面的平均半径(m)，为该组结构面的体积密度(1/m3)，为该组结构面的平均隙宽(mm)，λi为与之交切的第i组结构面的法向密度(1/m)，θ为第p组与第i组结构面法线夹角，ν＝0.01084为水的运动粘滞系数(cm2/s)，其他符号意义同前；同时，计算岩体渗透系数各向异性指数其中Kmin、Kmax全空间方向中岩体渗透系数的最小值、最大值。