坝基岩体抗剪强度计算值的选择国内研究现状

坝基岩体抗剪强度计算值的选择国内研究现状根据我国多年水利水电工程的实践．关于抗剪强度参数的整理和取值方法，《水利水电

工程地质勘察规范》(送审稿)规定如下：

试验标准值：试验成果按岩体质量类别或工程地质单元，分别用算术平均法、最小二乘法、数值统计法或优定斜率法和图解法进行整理。舍去不合理的离散值。一般以整理后的试验值做为标准值。

地质建议值：标准值，再结合水工建筑物地基(围岩)的工程地质条件进行调整。提出地质建议值。

设计计算值：由设计人员确定。、

1．抗剪强度试验值的整理分析

(1)我国水电系统对试验成果整理分析，取得了丰富经验，而且根据地质条件、岩体及结构面的剪切破坏机制，都有不同的整理分析方法，常用的是点群分析法，即在τ一σ曲线上，通过所有试验点的中心部位做直线，用图解法和最小二乘法，求出斜率tg?(f)和C 值。

(2)用单点法进行现场抗剪试验，或室内中型剪试验时，从分析剪切破坏机制出发，在试体变形曲线上可以找到某一有确切物理意义的特征点(如屈服点)，然后求出C、?(小浪底)。

(3)70年代梅剑云针对抗剪断试验，由于地质因素差异造成成果分散，而提出“摩擦校正法”，并建立了关系式计算校正抗剪强度。

(4)我国1981年的岩石试验规程提出两种作法：

①试验数量不多时，先在r一‘图中标出经验比较选定有代表的一组试点的测值，用图解法或最小二乘法求出抗剪强度，然后将同一工程地质单元的各组指标用一般统计方法加以综合统计，从而求出反映该工程地质单元特性的抗剪强度试验值之最佳值；

②试验数量较多时，把一个地质单元所有试点的测值在r一。图中点出，然后按不同法向应力适当分组，再用统计方法进行分析，求出各级法向应力下相应的最佳剪应力值，最后用图解法或最小二乘法求出该工程地质单元的抗剪强度试验值之最佳值。

归纳之．试验值为标准值，一般可划分为三类：

①同类岩性单一试件试验基本值

这是指同类岩性单一试件的试验成果基本值，一般包括：初裂点强度(约为比例极限强度的60％)、比例极限强度、屈服强度、峰值强度和残余强度等五种强度值。但由于试件岩性和技术条件等因素的影响，上述五种强度值不一定都明显出现。

②同类岩性多个试件试验综合值

这是指同类岩性多个试件的试验成果综合值，即分别选取试件的峰值强度、或屈服强度、或比例极限强度等，进而采用最小二乘法、或图解法、或算术平均值法、或小值平均值法、或保证率值法、或优定斜率法等，予以整理、分析、判断和确定。

③多种岩性多个试件试验综合值

坝基岩体一般由多种岩性组成，即使同类岩层(如花岗岩)，由于风化、构造等因素影响，也可将其划分为不同工程地质单元体。通常采用加权平均法、或变形一致法，求得该复合岩体抗剪强度试验成果的综合值。

2抗剪强度计算值的选择

目前、我国通常采用的方法，以及传统的方法，主要有以下几种：

(1)工程类比经验判断法

在缺乏试验条件和试验数据情况下，常采用此法；而且目前在工程实践上占有一定的地位。

(2)系数折减法

这是个古老的传统方法。本质地说，它依然属于经验方法范畴。

该法考虑试验地点地质条件的代表性、比尺效应、时间效应和水的作用等影响，将试验综合值以不同系数加以折减。系数的确定是通过试验研究，或根据经验确定，也可用简单公式确定其折减值。

我国有不少单位做法是在试验综合值基础上，由试验、地质、设计三个专业共同研究确定。葛洲坝、三峡、隔河岩、万安等工程设计采用值均按此法选择的。

(3)按加权平均或变形一致性原则选取计算值。

前者，取诸不同岩性各自抗剪强度综合值，以面积为权进行加权平均，求得坝基(或各坝段坝基)复合岩性整体抗剪强度综合值。后者，依据不同岩性抗剪试验成果的应力应变关系曲线图，按同一变形标准取各自的抗剪强度值，然后再加权平均以求得坝基(或各坝段地基)复合岩性整体抗剪强度综合值。习惯上就多半以此综合值作为坝基抗剪强度计算值。例如：

龙滩高坝坝基抗剪强度计算值的选取，就采用了此法。

但应该指出，该两方法也还不一定就能真实地反映复合岩体抗剪强度特性；例如：坝基软硬岩体所占面积比例不周，以及产状和分布位置不同等因素，都将影响采用上述两方法求得的坝基复合岩体抗剪强度综合值的真实性和可靠性，要做具体分析。例如模型实验就是一种研究方法。

(4)考虑综合因素影响的模糊综合评判选择法

在考虑影响选择力学参数各种模糊因素和克服其它方法缺点时，长江科学院田野(1989)对三峡工程提出《岩石力学参数FUZZY 选择方法》，可定量计算力学参数选择值。

(5)成都勘测设计院提出二滩岩体抗剪参数选取的《优定斜率法》已在设计中应用，并取得较好的经济效益，其特点是参数的选取严格以岩体质量分级为基础。各岩体分级的摩擦系数f 由公式计算：

)/(86.0n o C b f σ??=0.25

式中n σ一由坝基(肩)岩体的最大使用荷载确定；

b 和Co 一系经验破坏准则中的系数，Co 为完整岩石的初始凝聚力，可在岩块室内试验求得，也可按公式计算；参数b 可通过各级岩体的抗剪试验计算。

该法的数据基础来自于原位剪切试验。由于试件中包含了相当数量的裂隙面，这样得出的强度值已统计入了岩体结构效应影响，加上C 值按下限选取，所以不再考虑任何系数折减或连通率的折减，作为稳定分析的计算值选择。

(3)软弱层(带)、断层抗剪(断)强度值的确定

软弱层(带)、断层通常分为岩块岩屑型(含泥膜)、岩屑夹泥型、泥夹岩屑型和泥型四类。试件呈塑性破坏，以屈服强度或流变强度做为标准值。再根据软弱层(带)、断层的类型的厚(宽)度调整为地质建议值。当粘粒含量大于30％泥化镜面或粘土矿物以蒙脱石为主的软弱层(带)和断层采用流变强度。当软弱层(带)和断层有一定厚度和起伏差时。应考虑充填度(层的厚度t 与h 的比值)的影响。t 大于h 时，层(带)强度采用充填物的抗剪强度；t 小于h 时，还要以有效爬坡角中的小值给予调整，提高其抗剪强度。经过上述情况调整为地质建议值。规划、可行性研究阶段可参考表3—14。