岩体经验强度准则估算岩基强度参数和变形模量的方法

时间：2025-07-09

岩体经验强度准则估算岩基强度参数和变形模量的

第3卷　第10期　　　　　　　　　　岩土工程界　　　　　　　勘察测试与分析

宋建波1,于远忠2,刘汉超3

(1.石家庄经济学院,石家庄　050031;2.西南工学院,绵阳　621002;3.成都理工学院,成都　610059)

[摘　要]结合岩体CSIR和NGI分类体系,介绍了由岩体经验强度准则和岩体分类指标

经济地进行岩基设计提供RMR和Q估算地基岩体强度参数和变形模量的方法,从而为快速、了重要途径。

[关键词]岩基　Hoek-Brown强度准则　强度参数

和点荷载试验测定;m,s—参数,取决于岩石的性质,

以及达到破坏应力σm主要1,σ3时岩石的破坏程度。

反映岩石的软硬程度,0.001～25之间,对严重扰动岩体取0.001,25;s主关,00,完整岩oek-Brown强度准则具有线性的Mohr强度理论无法比拟的优点:(1)它综合考虑了岩块和结构面的强度、岩体结构等多种因素的影响,能够更好地反映岩体的非线性破坏特征;(2)弥补了Mohr-Coulomb准则中岩体不能承受拉应力,以及对低应力区不太适用的不足,能解释低应力区、拉应力区及σ3对强度的影响,因而更符合岩体的破坏特征。

1　引言

众所周知,地基岩体的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和变形模量是岩基设计中最重要的几个参数。常采用原位试验测定岩体的变形模量和抗压强度,采用三轴强度试验和大剪试验测定岩体的抗剪强度,采用室内拉伸试验测定岩体的抗拉强度。由于在碎裂岩体费用昂贵,,变形模量是不经济,具有不连续、,所呈现的非线性破坏特征可用广泛应用于岩土工程界的经验强度准则———Hoek-Brown强度准则来描述。岩体的质量显著受控于岩体结构的类型,因此,结合岩体评价指标估算岩体的强度特征和变形模量是解决岩体稳定问题的重要途径。

本文结合岩体CSIR和NGI分类体系,介绍了由岩体经验强度准则和岩体分类指标RMR和Q近似估算地基岩体强度参数和变形模量的方法,并将本文方法应用于西南工学院新图书馆。不仅验证了方法的正确性和适用性,而且为快速、经济进行岩基设计提供了重要途径。

3　RMR和Q分类指标确定强度参数m、s的方

法

3.1　CSIR和NGI分类体系

CSIR分类体系和NGI分类体系是目前国际岩土工程界广泛应用的两种评价岩体质量的方法。CSIR分类体系是Bieniawski于1976年提出的。它将岩块单轴抗压强度、岩石质量指标RQD、节理间距、节理状况、地下水状况作为5个基本参数,并根据岩体状况逐一评分、相加,然后根据节理面的方位与基础方向进行修正作为地基岩体质量的总评分,并以RMR作为岩体评价指标。由于RMR分类指标综合考虑了岩体的结构特征和所处的环境特征,因而更适合于节理岩体的质量评价。

NGI分类体系是挪威岩土所Barton、Lien和Lunde等人于1974年针对隧道岩体而发展起来的,属于乘积法,用Q指标表示。6:

JnJa

2　岩体经验强度准则

1980年,Hoek和Brown在分析Griffith强度理论的

基础上,根据自己在岩石性态方面深厚的理论功底和丰富的实践经验,通过对几百组岩石3轴试验资料和大量岩体现场试验成果统计分析,得出了岩块和岩体破坏时极限主应力间的关系式(1),并给出了各种岩石和岩体经验参数m和s的值[1]。

σ1=σ3+2

σσσmc3+sc

(2)

(1)

　　式中:σ最小主应力(压力1,σ3—破坏时的最大、为正);σc—岩块的单轴抗压强度,可由单轴压力试验

[收稿日期]2000-04-12;[责任编辑]王延忠。

　　式中:RQD—Deere的岩石质量指标;Jn—节理组