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专利号: 2021103281806
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)基于两种强度不等的岩块组合的软‑硬节理,引入壁面强度比例系数T,定义软‑硬节理的组合壁面强度CCS为:CCS=A1×JCS1+A2×JCS2        (1)式中,JCS1代表单轴抗压强度较大岩块的壁面强度,JCS2代表单轴抗压强度较小岩块的壁面强度,A1和A2为权重系数,T=A1/A2;

(2)选择若干个不同强度的岩块,获取对应的JCS值,将所述JCS值代入式(1),得到不同强度组合的软‑硬节理的壁面强度CCS;

通过改变A1与A2的比例,将T取一系列值,得到组合的软‑硬节理的壁面强度CCS随T的变化值,得到不同强度组合的软‑硬节理的CCS‑T曲线;

求所述曲线的斜率均小于预设值时对应的T,将此时对应的A1和A2带入式(1);

将获取的对应的JCS值带入式(1),得到每个强度组合的软‑硬节理的CCS值;

(3)对不同强度组合下各种Barton标准剖面软‑硬节理试样进行直剪试验,得到每个强tv度组合下不同粗糙度的软‑硬节理的峰值剪切强度τp ;

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基于每个强度组合下不同粗糙度的软‑硬节理的峰值剪切强度τp ,通过数值拟合得到JRC‑τp曲线;

(4)基于每个强度组合下不同粗糙度软‑硬节理对应的CCS和每个强度组合下不同粗糙度软‑硬节理的峰值剪切强度τp进行数理统计,建立τp与JRC、CCS和σn之间的函数关系,在法向应力一定的条件下,τp、JRC、CCS和σn满足式(3),定义综合参数μ:

其中,σn为施加在软‑硬粗糙节理上的法向应力;

(5)基于不同强度组合的软‑硬节理的μ和软‑硬节理的峰值剪切强度τp,进行拟合,得到不同强度组合的τp‑μ之间的函数关系,见式(5)其中,b取各个强度组合的软‑硬节理τp‑μ拟合曲线纵截距的平均值;

基于不同强度组合的软‑硬节理的CCS和a值,进行拟合,得到a‑CCS的函数关系;

将获取的JCS值、JRC值和CCS值带入式(4),得到μ值;将CCS值带入a‑CCS的函数关系式,得到a;

将μ值、a和b代入式(5),得到软‑硬节理峰值剪切强度的计算公式。

2.根据权利要求1所述的软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,步骤(1)中JCS值均取软‑硬节理上下盘自身的单轴抗压强度。

3.根据权利要求2所述的软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,所述JCS值的获取方式为:节理上下盘的JCS值分别采用节理上下盘的单轴抗压强度值UCS,UCS为单轴抗压强度的试验值。

4.根据权利要求1所述的软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,步骤(2)中制作的软‑硬节理至少为3种不同强度组合。

5.根据权利要求1所述的软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,步骤(3)中不同强度组合的软‑硬节理上的每条标准剖面线与对应的粗糙度之间的关系为:采用Barton和Choubey通过算法给出的对应标准剖面线的JRC值。

6.根据权利要求1所述的软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,步骤(3)取

10条标准剖面线。

7.根据权利要求1所述的软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,步骤(3)中进行直剪试验时,每种强度组合的软‑硬节理至少取3个试样进行试验。

8.根据权利要求1所述的软‑硬节理峰值剪切强度的计算方法,其特征在于,所述软‑硬节理为由岩石强度相差预设值的上下盘重叠得到的节理;

所述上下盘中岩石强度之比为2~10或者1/10~1/2。