岩石结构面抗剪强度的确定
岩质边坡岩体节理结构面抗剪强度的确定方法
岩质边坡岩体节理结构面抗剪强度的确定方法作者：刘远亮韩佳泳徐标来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：在岩质边坡地质勘察工作中，岩体节理结构面的抗剪强度是岩质边坡勘察要确定的重要参数，而节理结构面抗剪强度的确定一直是该领域的技术难题，本文将提出一种新的、操作性强的方法，利用抗圧试验求取节理结构面抗剪强度，并应用到实际边坡勘察工作中，实践证明，通过该方法确定的结构面抗剪强度更接近实际情况并更具有实用意义，而且操作、计算方便，对类似的边坡工程有一定参考价值。
关键词: 地质勘察；节理结构面；抗剪强度中图分类号：U213.1+3文献标识码：A引言结构面是岩体中力学强度较弱的部位或岩性相对软弱的夹层所构成岩体的不连续面，包括了一切的地质分离面。
不同的结构面，其力学性质不同、规模大小不一。
节理是岩石中的裂隙，其两侧岩石没有明显的位移。
地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造，而岩体节理结构面抗剪强度是岩质边坡地质勘察工作要确定的重要力学参数，也是影响边坡稳定性的重要因素之一，因为边坡岩体的破坏通常大多是沿结构面发生破坏的，符合―最弱环节‖原理。
目前如何求取节理结构面抗剪强度一直是工程界的技术难题。
节理结构面抗剪强度常用的求取方法主要有以下3种：(1)根据试验(原位剪切试验或室内直剪试验)分析选取。
(2) 按规范或估算法选取。
规范主要有国标、水利及铁路等行业规范标准等。
(3)利用极限平衡法或数值分析进行反演确定。
岩体节理结构面抗剪强度确定方法本文提出一种新的方法，利用―抗圧试验求取节理结构面抗剪强度‖。
1、计算原理：在岩石单轴抗压强度试验中，有大量的试验块体在轴向应力作用下未产生抗压性碎裂破坏，而是沿着岩石的节理面滑动分离成二块（见图1），这类破坏模式计算的抗压强度并不是真正的岩石单轴抗压强度，其数值与典型碎裂破坏模式的抗压强度严重偏小，不宜参加抗压强度标准值的统计计算。
而利用这类破坏模式的实验数据，可求得沿节理面滑动的抗剪强度，即节理结构面的抗剪强度。
岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验技术与系统研制
岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验技术与系统研制
岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验技术与系统研制是指针对岩体结构面（如节理、裂隙等）的抗剪强度进行尺寸效应试验的技术与系统的开发工作。
岩体结构面的抗剪强度是指岩体结构面在受到剪切作用时能够承受的最大剪应力。
由于不同尺寸的结构面具有不同的力学性质，因此岩体结构面的抗剪强度会随着尺寸的变化而改变，即存在尺寸效应。
为了研究岩体结构面的抗剪强度尺寸效应，需要开发相应的试验技术与系统。
其中，试验技术包括确定试验方案、制作试样、测量试验数据等；而试验系统则包括试验设备、数据采集系统、数据处理与分析软件等。
研制岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验技术与系统需要结合岩石力学、土木工程、计算机科学等多个学科的知识，以保证试验结果的准确性和可靠性。
岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验技术与系统的研制对于深入理解岩体结构面力学行为，提高岩体力学模型的可靠性和精度具有重要意义。
它可以为岩石力学研究、岩土工程设计、地质灾害预测与评估等领域提供有效的技术支持。
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述引言：岩体结构面的强度是岩体力学特性中的一个重要参数，它对于岩体的稳定性和工程施工具有重要影响。
岩体结构面抗剪强度参数的准确取值是岩体力学研究中的一个重要问题。
本文综述了近年来关于岩体结构面抗剪强度参数取值方法的研究进展和应用情况。
一、传统取值方法1.刚度比法：该方法是通过测量岩体结构面位移和正常应力的变化，计算结构面的刚度比值。
刚度比值的大小与抗剪强度参数有关。
2.负载试验法：该方法是通过进行室内或现场的岩石试验，测量不同应力下岩体结构面的位移和正应力，根据剪切位移与正应力的关系确定抗剪强度参数。
3.断裂力学法：该方法是基于断裂力学理论，通过对岩体结构面断裂机理的研究，推导出抗剪强度参数的计算模型。
以上三种传统的取值方法都存在一定的局限性，例如需要大量的试验数据和经验参数，且结果的准确性受人为因素影响较大。
二、现代取值方法1.数值模拟法：该方法利用计算机仿真的技术手段，建立岩体结构面抗剪强度参数的数值模型，通过不同工况下的数值模拟计算，得到抗剪强度参数。
2.获取实测数据：该方法通过在实际工程中对岩体结构面进行监测，测量结构面的位移和应力等参数，从而直接获取抗剪强度参数。
3.统计学方法：该方法利用大量的岩体结构面力学试验数据，通过统计学方法对数据进行处理，得到抗剪强度参数的统计特征，并进行参数估计。
现代取值方法相较于传统方法具有更高的精度和准确性。
数值模拟法可以通过模拟不同的工程情况，得到更具代表性的抗剪强度参数。
获取实测数据的方法能够真实反映结构面的实际工况和力学特性。
统计学方法则可以通过大量的数据分析，得到更加可靠的参数估计结果。
与此同时，近年来还出现了一些基于机器学习和深度学习的方法，通过利用大量的数据训练模型，得到更精准的抗剪强度参数预测结果。
这些方法在理论和实际应用中都取得了一定的成功。
结论：岩体结构面抗剪强度参数取值方法多种多样，传统方法和现代方法各有特点。
岩石的强度
2．影响因素
（1）岩石本身性质方面的因素，如矿物组成、结构 构造、密度、风化程度，层理结构（Rc∥＜Rc⊥）等
（2）试验条件
①试件的几何形状及尺寸大小；（形态和尺寸效应) ②端面条件；（端部效应）（试件端面与压力机板间
的摩擦作用，如端面粗糙和不平行Rc ↓）
③加荷速率；（v↑，Rc↑） ④湿度和温度；随温度升高，岩石的脆性降低，塑性增强，岩石强度随
5. 库伦-莫尔强度理论（coulomb 1773-mohrs 1900)
之降低。水侵入岩石时，将顺着裂隙进入并湿润试件中的矿物颗粒，由于水分子的 进入，改变了岩石的物理状态，削弱了颗粒间的连结力，降低了岩石的强度。
3．岩石抗压强度与弹性模量的关系
E=350Rc 近似直线，也就是说，岩石刚度越大（E越大，变
形越小），则强度越大Rc。
第二节 单轴抗拉强度（Uniaxial tensil
σ1=f（σ2、σ3）或 f（σ1，σ2、σ3）=0 ε1=f（ε2、ε3）或 f（ε1，ε2、ε3）=0
一. 岩石的破坏特性 岩石的破坏形式比较复杂，根据破坏时的应力类型，分为三 种类型： （脆性破坏）--（过渡型）--（塑性/延性破坏） (拉破坏) (剪切破坏) (流动) -------三种破坏机制 (多数岩石) (岩石常见)(一般条件下大部分岩石并不呈现 )
第一节 岩石的单轴抗压强度
（uniaxial compressive strength） 1．Rc的确定
（1）抗压试验：Rc=Pc/A （MPa）
Pc—荷载（破坏时）（N） A—横断面积（mm2） 标准岩石试件通常为圆柱状或长方柱状。 圆柱状： 直径D=5cm或7cm，h=（2～3）D 方柱状：断面S=5×5cm2，h=（2～3）S 断面S=7×7cm2，h=（2～3）S （2）点荷载试验→间接求取Rc Rc=（22.8～ 23.7）Is(50) 式中Is(50)为直径50mm标准试件的点荷载强度。
浅述节理岩体强度参数的确定方法
中图分类号：TU452
文献标识码：A
文章编号：1006- 7973（2011）10- 0231- 03
一、引言 节理岩体强度参数的确定在岩土工程稳定性评价中起着 至关重要的作用，工程岩体是一种具有地质结构面的复杂地 质体，其强度特征由于不规则结构面的存在而呈现不均匀和 各向异性，节理之间的相互作用又使得岩体的破坏机制十分 复杂。因此，岩体强度参数的确定问题一直是岩石力学与工 程界的一大难题。国内外很多学者对岩体强度参数进行研究， 在查阅大量相关文献的基础上，本文对节理岩体强度参数的 确定方法进行综述。 二、理论研究 理论研究方法主要是在理论强度准则的基础上发展起来 的，这类方法是基于材料力学、弹塑性力学的知识体系，通 过严谨的数学方法推导得出。经典强度理论能基本反映岩石 的强度特性，目前仍然是相关工程设计的重要依据，是计算 机仿真模拟与有限元分析的重要理论依据。其中应用最广且 理论最完善的是Moh r －C ou lom b 强度理论，在此理论的基 础上，节理岩体的强度得到很多学者的重视：J a e ge r（1 96 0 ） [1]对含一组结构面的各向异性岩体，提出了著名的“单弱面 理论”；对于含有二组或二组以上的结构面，岩体强度的确 定方法是分步应用单结构面理论；Hoe k －Br own （1 98 6） [2]认为，含4 组以上性质相近结构面的岩体，按各向同性岩体 处理是合理的。 理论研究方法的不足之处在于：① 现行的理论强度准则 均有一定的适用范围和应用条件，不能推广到某一特定应力 条件以外；② 假定岩石材料为连续介质，不能解释岩石强度 的离散性、随机性等特点以及岩石强度特征与岩石组织结构 间的问题[3]。 三、经验方法 经验方法主要包括以经验强度准则为基础的岩体强度参 数确定方法、工程岩体分类法以及工程类比法等。 经验强度准则是以试验为主要研究手段、近似描述岩体 破坏机理的破坏判据，比较著名的是B ie n ia ws ki于19 7 4年 提出的经验强度准则，和E . Ho ek 、E. T. B r own 于19 8 0年 提出的经验强度准则。应用经验强度准则求解岩体强度问题，
岩体结构面抗剪强度参数确定方法的探讨
岩体结构面抗剪强度参数确定方法的探讨（中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁，沈阳，110016）【摘要】岩体结构面抗剪强度参数是工程设计及施工中重要的参数，常用室内外力学试验、经验估算试验和反演分析试验三种方法确定，基于工程实际要求的可靠性及精准性，在不考虑其他条件的情况下，采用灰色关联分析的方法，将数据进行关联度的分析，在三种方法中关联度最大的则认为可能最具有代表性和最精准的。
结果表明，在三种方法中室内外力学实验应该是最为精准的，在条件允许的情况下，建议最好采用室内外力学实验来确定抗剪强度参数。
【关键词】抗剪强度参数；室内外力学试验；经验估算方法；反演分析方法；灰色系统关联分析一、引言研究岩体结构面的工程特性已经是现在工程建设中最具有现实意义的事情。
在影响岩体稳定性中，岩体结构面的抗剪强度是主要的因素之一，而岩体结构面的抗剪强度的确定主要根据岩体结构面抗剪强度参数的数值，所以岩体结构面抗剪强度参数在工程设计及计算中已成为重要的参数之一，它决定了工程岩体边坡破坏的可能性，掌握合理准确的抗剪强度参数对工程建设有着非常重要的意义。
本文主要结合岩体结构面不同的性质特征及三种常用的取值方法，找到一种相对比较优化选取的方法，可以更加准确的快捷的确定岩体结构面的抗剪强度参数。
二、岩体结构面的分类由于岩体结构面形成条件不同、经过的地质作用复杂不同，导致其分布形态多种多样，所具有的力学性质就存在着不同的差异，根据岩体结构面所具有的诸多特点，有多种分类方法将其分为不同的结构面类型.2.1岩体结构面按其形成机理分类大致分为原生、构造和次生结构面三类，①在成岩的地质作用过程中形成的结构面称之为原生结构面，包含沉积作用形成的沉积结构面、岩浆侵入冷凝固结作用形成的火成结构面和变质作用形成的变质结构面，所以原生结构面包括沉积结构面、岩浆岩结构面和变质结构面三种类型。
②在岩体形成之后，在构造作用过程中形成的破裂面，包括节理、劈理、断层和层间错动面等称为构造结构面。
结构面的抗剪强度
结构面的抗剪强度••结构面强度分为抗拉强度和抗剪强度。
由于结构面的抗拉强度非常小，常可忽略不计，所以一般认为结构面是不能抗拉的。
因此，通常近考虑结构面的抗剪强度。
••在工程荷载作用下，岩体破坏常以沿某些软弱结构面的滑动破坏为主。
因此，在岩体力学中结构面的抗剪强度通常是研究的重点内容。
•条件不同、性质不同的结构面其发生剪切作用的机理不同，因此其抗剪强度的确定方法也不同，下面将分四种类型来介绍结构面的抗剪强度。
一、平直无充填的结构面•平直无充填的结构面包括剪应力作用下形成的剪性破裂面，如剪节理、剪裂隙等，发育较好的层理面与片理面。
其•特点是面平直、光滑，只具微弱的风化蚀变。
坚硬岩体中的剪破裂面还发育有镜面、擦痕及应力矿物薄膜等。
这类结构面的抗剪强度大致与人工磨制面的摩擦强度接近，即：各种结构面抗剪强度指标的变化范围结构面类型摩擦角(°)粘聚力(MPa)结构面类型摩擦角(°)粘聚力(MPa)泥化结构面10～200～0.05云母片岩片理面10～200～0.05粘土岩层面20～300.05～0.10页岩节理面(平直)18～290.10～0.19泥灰岩层面20～300.05～0.10砂岩节理面(平直)32～380.05～1.0凝灰岩层面20～300.05～0.10灰岩节理面(平直)350.2页岩层面20～300.05～0.10石英正长闪长岩节理面(平直)32～350.02～0.08砂岩层面30～400.05～0.10粗糙结构面40～480.08～0.30砾岩层面30～400.05～0.10辉长岩、花岗岩节理面30～380.20～0.40石灰岩层面30～400.05～0.10花岗岩节理面(粗糙)420.4千板岩千枚理面280.12石灰岩卸荷节理面(粗糙)370.04滑石片岩、片理面10～200～0.05(砂岩、花岗岩)岩石／混凝土接触面55～600～0.48二、粗糙起伏无充填的结构面•这种类型的结构面，其剪切特点是：（1）当法向应力σ较小时，上盘岩块上下运动，产生爬坡效应，增大了τ；（2）当σ较大时，将剪断凸起而运动，也增大了τ。
岩质边坡岩体抗剪强度参数选取方法
2020年第19卷第5期2020195Industrial &Science Tribune 岩质边坡岩体抗剪强度参数选取方法□杨立建王小元施晓文杜鹏飞【内容摘要】由于核电厂对厂址条件要求的特殊性，各核电厂址都或多或少的存在着岩质边坡问题，边坡岩体抗剪强度参数是边坡稳定性计算分析的重要基础，选取合适的参数进行边坡设计，对电厂的安全十分重要。
本文对岩质边坡稳定性计算中岩体抗剪强度的获取方法进行了综述，对各方法的适用范围、优缺点进行了总结。
以某核电厂岩质边坡为例，采用多种方法综合确定岩体抗剪强度参数，并进行了稳定性计算，结果表明：采用多种方法综合确定岩体抗剪强度参数是合理和可靠的。
【关键词】岩质边坡；抗剪强度；稳定性计算；参数选取【作者单位】杨立建，王小元，施晓文，杜鹏飞；中国核电工程有限公司在核电厂的建设中，各核电厂址都或多或少的存在着岩质边坡的问题，边坡岩体抗剪强度参数是边坡稳定性计算分析的重要基础，强度参数的正确性、合理性直接影响计算结果的准确性。
由于岩体具有各向异性、不连续和非均匀等特点，以及岩体结构的复杂性，使得岩体抗剪强度的确定一直是一个难题。
本文将对几种常用的岩体抗剪强度参数确定方法进行介绍，总结各方法的适用范围和优缺点，并以某核电厂岩质边坡为例，选取岩体抗剪强度参数，进行稳定性计算。
一、参数确定方法对于岩体抗剪强度参数，目前常用的确定方法主要包括现场试验法、规范BQ 估算法、经验公式、反演分析法、工程地质类比等［1 10］，其中经验公式比较常用的有Hoek －Brown 经验公式、吉格法、费辛柯法等，以下对这几种方法进行介绍。
（一）现场试验法。
现场试验是指岩体直剪试验［11］，能直接获得岩体抗剪强度指标，适合于具有现场试验条件的各类岩体边坡。
该方法的优点是取得的岩体抗剪强度指标最为直接，也比较可靠，缺点是试样制备难度大、试验设备运输安装及整个试验过程费时费力、耗资较大等问题。