基于P波模量的岩石单轴抗压强度预测

传统获取岩石单轴抗压强度参数需要钻进取样、加工制作等严格的试验步骤,需要建立一种参数易于获取且准确的岩石单轴抗压强度预测公式。基于岩石物理力学参数的内在联系,建立了岩石单轴抗压强度与岩石P波模量的关系式。根据英安斑岩和页岩两种岩石的干密度、P波速度及单轴抗压强度的测试数据,采用线性拟合的方法建立了岩石基于P波模量的单轴抗压强度预测公式,并采用统计检验的方法对上述预测公式与传统基于P波速度的预测公式进行了对比分析。结果表明,所建立的强度预测通式简单、精度高,模量容易获取,具有很强的实用性。     

一种确定各向异性单轴抗压强度的经验公式

岩石的单轴抗压强度可以通过相对简单且经济的方法直接测试得到,在岩土工程领域应用十分广泛。提出了一种确定岩石各向异性单轴抗压强度的经验公式。通过该经验公式对砂岩、千枚岩、板岩和页岩的各向异性单轴抗压强度数据进行了拟合。采用决定系数R~2、相对误差D_p和平均绝对相对误差AAREP这3种统计参数评价经验式的预测能力,结果表明,预测的单轴抗压强度与试验值吻合较好。基于包含274个各向异性单轴抗压强度的数据库,通过统计分析评价了经验公式的预测能力,并与3种常用方法的预测能力进行了对比。统计分析表明,仅有3个方位角(β分别为0°、30°和90°)的试验数据可用时,提出的经验式也能够很好地预测各向异性单轴抗压强度。     

基于灰色理论的脆性岩石抗压强度尺寸效应试验研究

采用相同直径不同高度的圆柱形白色大理岩及灰岩试样进行单轴压缩试验研究,验证了脆性岩石抗压强度在一定范围内随高径比的增大而减小的规律。依据岩石单轴压缩试验结果,基于灰色预测GM（1,1）模型建立了脆性岩石的单轴抗压强度与试件高径比之间的非线形关系式,该经验公式对脆性岩石具有统一的形式,同时通过式中参数a值反映了由于岩性、试验条件等不同而引起的强度差异。利用该关系式可以很方便地在相关岩土工程中为相似岩石估算其强度值提供参考、借鉴。     

基于量纲分析的岩石相似材料抗压强度计算模型

物理相似模型试验是复杂、难采矿技术研究的有效手段,而岩石相似材料物理力学特性的研究是试验有效进行的前提。根据相似原理和岩石的力学特性,论证了岩石相似材料单轴抗压强度的力学代表性。统计并分析了影响岩石相似材料单轴抗压强度的一系列因素,基于量纲分析的方法构建了岩石相似材料单轴抗压强度与砂粒径、配比材料总量、充填材料（砂）用量、水用量、养护方式等重要因素间的无量纲计算模型,结合岩石相似材料配比试验得到了定量关系式。选取3组具有代表性的岩石相似材料配比试验对所建立的单轴抗压强度计算关系式进行验证,其计算结果与实验室实测结果相吻合,平均误差为4.20%,定量关系式在岩石相似材料参数的研究上具有一定的合理性。研究结果可以为相似材料物理力学参数的预测及岩土工程物理模型试验相似材料的高效选取提供参考。     

砂岩强度的估算研究及应用——以南水北调中线安阳段为例

为了获得合理的施工设计岩石强度参考值,以南水北调安阳段砂岩为例开展了3种岩石强度估算方法的研究:1)引进标准条件下风钎钻进时间作为指标来估算岩石的单轴抗压强度;2)收集已有成果给出利用波速估算岩石单轴抗压强度的公式;3)根据试验数据拟合出安阳地区点荷载强度与岩石单轴抗压强度间的经验关系式。通过上述方法得到了3种不同的岩石强度估算公式,并以AY33+600为例,综合利用所得公式进行了砂岩强度估算,发现这3种方法吻合度很高,且与砂岩室内试验强度值间的误差为2%~9%。上述公式在安阳段的应用解决了原设计方案中围岩分级不准的问题。     

岩石-钢纤维混凝土复合层抗压强度预测模型

为了研究岩石-钢纤维混凝土复合层单轴抗压强度的计算方法,对岩石、钢纤维混凝土和岩石-钢纤维混凝土(R-SFRC)复合层试件进行单轴压缩试验,分析混凝土强度等级(C30、C40和C50)和纤维掺量(0、40、60和80 kg/m3)对钢纤维混凝土和复合层单轴抗压强度的影响规律,应用RFPA2D模拟复合层单轴压缩损伤过程和应力-应变曲线,基于Mohr-Coulomb屈服准则建立R-SFRC复合层抗压强度预测模型。结果表明,复合层试件单轴抗压强度介于岩石和混凝土抗压强度之间,复合层中岩石和混凝土界面的相互约束改变了各层的受力状态,复合层中岩石强度降低而混凝土强度增大,复合层极限抗压强度为复合层中的混凝土强度。复合层试件的抗压强度随混凝土基体强度和钢纤维掺量的增大而增大,混凝土基体强度对复合层试件的抗压强度影响更显著;不同材料的复合层单轴抗压强度数值模拟值和理论计算值相对于试验值的误差范围分别为-5.41%～-0.69%和-8.67%～-1.21%,数值模拟和理论计算模型可用于复合层单轴抗压强度预测。     

不同高径比下极软岩(泥岩)单轴抗压强度尺寸效应试验研究

以成都东部地区某工程项目勘察岩石试验成果为例，通过对岩石数据统计分析，发现泥岩在不同高径比下岩石单轴抗压强度数据呈现的差异性较大，对于岩石参数取值建议造成了很大影响。为进一步验证和分析尺寸效应对极软岩岩石单轴抗压强度的影响，通过建立对比试验模型、取样试验，分析了不同高径比的极软岩岩石单轴抗压强度差异特征，并对差异较大的原因和影响因素进行了阐述，对于工程勘察中极软岩单轴抗压强度试验的应用有一定借鉴意义。     

基于P-R相关性研究的岩石地基承载力优化取值

岩石地基承载力是建筑工程中一个重要的力学指标,大多数建筑工程主要依据岩石饱和单轴抗压强度的标准值R确定,重要建筑工程还需要通过岩体载荷试验的承载力特征值P确定,那么两种方法必然存在一定的相关性。实践经验表明,用R确定承载力的方法简单易行,但R代表的是岩石材料的特性,与工程岩体的情况有显然的不同,而原位载荷试验是在半无限条件下进行的,与工程实际条件更为接近,因此,用P确定地基承载力比用R要合理。在总结多达43点的岩体载荷试验及对应部位至少3组的单轴抗压强度对比试验成果与收集248组重庆地区岩石的三轴强度试验成果的基础上,建立了P-R相关关系及围压条件下的强度特征。通过揭示它们之间的相关性,提出采用岩石饱和单轴抗压强度标准值的1.5倍作为地基承载力特征值的重要结论,为岩石地基承载力优化取值提供了重要依据。     

基于H-B准则的公路桥梁桩基嵌岩深度计算

基于Hoek-Brown强度准则,推导了在微小转动下嵌岩段桩侧法向应力及水平摩阻力计算模型,采用静力平衡原理建立了水平荷载作用下公路桥梁桩基嵌岩深度的计算公式,提出了嵌岩深度计算的新方法。参数敏感性及影响因素分析表明： （1）水平荷载引起的力矩 、桩径d、岩层上覆压力 、岩石单轴抗压强度 、岩体类别参数 、岩体地质力学分类指标RMR均对嵌岩深度有一定影响,在 、d不变的情况下,岩体质量和岩石单轴抗压强度对嵌岩深度的确定最为敏感; （2）岩体质量越差,所需嵌岩深度越大;岩体质量越好,岩层上覆压力对嵌岩深度影响越小,反之越大。（3）嵌岩深度随岩石单轴抗压强度的提高呈非线性缓慢地减小,在相同的单轴抗压强度下,岩体质量越好,嵌岩深度越小,反之越大。     

用声波参数确定岩石加载破坏过程的不同阶段

本文研究了岩石在单轴和真三轴加载的破坏过程与声波参数及动力学参数之间的关系。在单轴和三轴压缩实验中,通过测量纵横波速度和振幅的变化,有效地判断岩石加载和结构的变化情况,确定岩石加载破坏过程中的几个阶段,实现对岩石破裂前兆的预测。本文还研究了三轴压缩实验中中间主应力σ_2的改变对声波速度和振幅变化曲线的影响。     

点荷载试验确定岩基抗压强度标准值的分析

讨论运用岩石点载荷深度来确定岩石单轴抗压强度标准值,根据岩石单轴抗压强度标准值和点荷载试验结果,分析得出了用岩石点荷载确定岩基抗压强度标准值的公式.     

采场顶板稳定性动态预测及控制研究

运用人工神经网络技术,综合岩石介质条件、赋存环境条件以及工程因素3大方面的5个指标,即岩石单轴抗压强度、岩石质量指标、煤体强度、地下水状况、工作面月推进速度,建立了采场顶板稳定性动态预测模型。并以工作面月推进速度40m、60m、80m、100m分别预测了新集井田顶板稳定性分区。根据5个指标因素分析结果,对顶板稳定性影响程度由大到小排序为岩石质量指标、地下水状况、岩石单轴抗压强度、煤体强度、工作面月推进速度。     

重庆沙溪庙组地层岩石单轴抗压强度研究

岩石单轴抗压强度是工程勘察中最基本的岩体力学参数之一,已广泛应用于岩石地基设计、隧洞围岩分类、岩体质量分级、土石开挖分级和岩石地基验收中。重庆市区约70%面积坐落于侏罗系中统沙溪庙组地层之上,研究沙溪庙组地层岩石单轴抗压强度具有十分重要的意义。从工程勘察的实践出发,通过对重庆市沙溪庙组岩石抗压强度的统计和对软化系数的研究,建立了饱和抗压强度与天然抗压强度之间的经验公式。通过对计算值和试验值的大量对比,结果显示,计算值的可靠性高,可替代试验值,应用前景广阔。     

利用煤田测井曲线精细预测潘集矿区深部煤层围岩抗压强度

煤田测井曲线参数与岩石强度之间具有一定的相关性,可以对煤层围岩强度等参数进行预测。文章基于安徽省淮南煤田潘集煤矿外围煤炭详查(安徽省地勘基金项目)工程实践及所获成果资料,以淮南煤田潘集矿区深部1煤层底板泥岩为研究对象,利用岩石试样测试结果,建立测井曲线与抗压强度之间的相关关系,进行单因素分析,并构建多因素复合参数,分析其与岩石抗压强度相关性。结果表明,复合参数与岩石抗压强度高度相关,拟合公式预测结果与实际检验数据之间具有良好的一致性。所获得的岩石强度计算分布特征可为煤矿安全生产提供技术依据。     

冻融循环作用下板岩弹性参数及单轴抗压强度研究

为揭示冻融循环作用对板岩弹性参数及单轴抗压强度的影响,采用DX-40型低温数控箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种层理倾角(?)、6种冻融循环次数的单轴压缩试验,对其5个弹性参数、单轴抗压强度及破坏类型的变化规律进行分析。试验结果表明:板岩弹性模量、剪切模量和单轴抗压强度随冻融循环次数增加呈指数下降趋势,泊松比随冻融循环次数增加呈线性增加趋势;板岩单轴抗压强度随层理倾角增加呈先减后增的变化趋势;冻融循环作用下板岩破坏类型有3种:当0°≤?≤26.6°时,沿与竖直轴线呈一定角度方向发生剪切破坏;当26.6°≤?≤83.0°时,沿层理面发生剪切破坏;当83.0°≤?≤90°时,沿垂直方向发生劈裂破坏。在Jaeger单弱面理论的基础上,建立了以冻融循环次数和层理倾角为控制变量的板岩单轴抗压强度预测模型,并通过试验数据验证了模型的合理性,表明该模型能较好地描述冻融循环次数和层理倾角对冻融板岩单轴抗压强度的影响。     

岩石点荷载强度与单轴抗压强度线性关系试验

针对目前岩石点荷载试验大部分采用规则试件进行,试件加工制作及试验的过程繁琐、成本高的问题,通过自制点荷载试验仪以及RMT-150B岩石力学伺服试验机,对煤矿顶底板常见岩性进行不规则岩石试件点荷载试验和规则岩石试件单轴抗压试验。试验结果表明:不规则岩石点荷载强度基本上满足正态分布规律,同时,点荷载破坏载荷与破坏面积之间呈线性关系,不同载荷破坏面积对点荷载试验中的尺寸、形状效应基本上没有太大的影响。通过分析点荷载强度与单轴抗压强度两者间的关系,得出通过点荷载强度确定单轴抗压强度的经验公式。      

工程岩爆灾害判别的RBF-AR耦合模型

岩爆是深部高地应力区地下岩体工程中的主要工程地质灾害之一,其发生及烈度预测是一个复杂的不确定系统问题。为了有效预测和判别深部工程岩爆灾害,在总体考虑岩爆各影响因素的基础上,选取地下工程中岩体完整性指数、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度、围岩最大切向应力、围岩抗压强度与其抗拉强度的比值、围岩切向应力与围岩抗压强度比值、弹性能量指数、岩爆倾向性指数作为岩爆预测的评判指标,提出了一种基于非线性参数优化的RBF-AR岩爆预测模型。在终南山隧道竖井岩爆判别中,利用RBF-AR法进行计算,计算结果与实际情况完全一致,表明该模型在岩爆预测中的可行性和有效性。     

基于MATLAB神经网络工具箱的岩爆预测模型

文章介绍了BP人工神经网络的基本原理，针对其收敛差的缺点，发挥MATLAB神经网络工具箱的优势，分别采用VLBP和LMBP算法建立了改进后的BP神经网络。对于影响岩爆发生的关键因素，总结了专家经验，选取地下硐室围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比值、岩石单轴抗压强度和抗拉强度比值和岩石冲击性倾向指数作为岩爆预测的评判指标，建立了岩爆预测的神经网络模型，并利用国内外一些岩石地下工程实例进行分析计算校验，计算结果表明，用该模型进行岩爆预测是可行有效的。     

乌鲁木齐地铁隧道互层岩体力学特性及几何特征因子敏感性模拟

为研究地铁隧道中软硬互层岩体力学特性及破坏机制,本文首先在乌鲁木齐泥岩、砂岩物理力学参数获取的基础上,对互层岩体物理力学参数进行微观参数标定,然后通过颗粒流数值模拟单轴压缩试验,分析互层岩体层厚、层厚比、岩层倾角作用下互层岩体强度响应规律及裂纹变化。分析结果表明：随着互层岩体层厚的增加,其单轴抗压强度在降低,裂纹数量也在降低,裂纹发展速度加快;随着互层岩体层厚比的增加,其单轴抗压强度在不断降低,在层厚比大于1时单轴抗压强度的变化相对稳定,且层厚比小于0.6时裂纹发展趋势较为快速,层厚比大于0.6时裂纹发展趋势较为缓慢;互层岩体岩层倾角的增加使单轴抗压强度的变化大体呈U字形变化趋势,40°时单轴抗压强度最低,90°时裂纹数量最多,发展趋势最为缓慢;由正交试验分析得出层厚比对单轴抗压强度敏感性最大,并分析得出了最优组合;最优组合为：层厚6 cm、层厚比0.1、岩层倾角0°。     

大理岩微裂隙与其力学性质间的关系

香港元朗地区发育有大量的大理岩, 它的力学性质直接影响该区的建筑安全。我们采用超声测量技术、单轴压缩试验和岩石薄片的镜下观测等方法了解其内部的结构变化及其力学性质。得出的结论是:该区的大理岩力学性质变化很大。一般的说, 致密的黑色大理岩超声波速度高, 抗压强度大且具有脆性特征, P波速度6.2～6.5kms-1, S波速度3.0～3.60kms-1, 抗压强度在88～166MPa;而那些颗粒较粗的白色或灰色大理岩, 超声波速度变化很大, 抗压强度小且具有韧性特征, P波速度在4.2～6.9kms-1, S波速度2.4～3.20kms-1, 抗压强度在52～63MPa之间。P波速度与裂隙密度成反比关系。抗压强度与裂隙密度成线性反比关系, 而且对脆性大理岩, 其曲线斜率要比韧性大理岩的曲线斜率大出许多倍。