[发明专利]一种岩体试样三轴压缩强度快速评价方法

摘要

本发明涉及一种岩体试样三轴压缩强度快速评价方法，包括如下步骤：S1.岩石密度分析；S2.岩石孔隙率计算；S3.岩石粒径分布测定；S4.孔隙率模型构建；S5.强度评价。本发明的优点体现在：岩体作为自然地质介质，其细观结构与宏观力学性能之间存在着必然联系，本发明将使得在评价分析岩体的三轴抗压强度时，直接通过其细观结构对强度做出快速的评价，而无需通过昂贵和耗时的强度试验。

主权项

一种岩体试样三轴压缩强度快速评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.岩石密度分析：采用测定岩石试样的重量和体积求得,$\mathrm{\ρ}=\frac{W}{V}$式中，ρ为岩石试样的密度，kg/m³；W为所测试样的质量，kg；V为所测试样的体积，m³；S2.岩石孔隙率计算：根据岩石密度求得试样颗粒的容重，γ_d＝ρg式中,g为重力加速度，9.8kn/m³；根据岩土体的三相组成关系，岩石试样的孔隙比为$e=\frac{G_s{\mathrm{\γ}}_w}{{\mathrm{\γ}}_d}-1$式中，G_s为试样颗粒的比重，根据式样的物质组成测定，γ_w为水的容重；试样的孔隙率为$n=\frac{e}{1+e}$S3.岩石粒径分布测定：测量不同岩石粒级的百分含量，制作相关图解或计算相关参数，进而探寻不同大小的颗粒对岩石性质产生的影响，从粒径分布曲线可以得知试样颗粒的大小级配，即是否存在能显著改变岩体细观结构的微观颗粒尺度，根据颗粒的大小级配为下面S4步骤中确定是否存在能够充填模型孔隙的细小颗粒提供基础数据；S4.孔隙率模型构建：将岩体细观结构简化为由均匀球体按照几何结构系统排列而成，均匀球体堆积方式有六种，不同的堆积方式孔隙率不同，根据均匀球体的堆积模型研究假定颗粒结构下的孔隙率，将所得的堆积球体孔隙率与步骤S2中所测孔隙率进行对比，与步骤S2所测孔隙率最为相近的模型，即为其微观结构模型；基本堆积模型中的孔隙被更加细小的颗粒充填，充填后的细小颗粒不仅可以改变整体堆积的孔隙率，充填后的细小颗粒还将改变整体堆积的结构，此反映到宏观力学性质上即表现为试样的强度；根据选择的模型，获取能够充填模型孔隙的最小颗粒尺寸，与S3步骤中粒径曲线对比便可以知道此岩石试样是否存在能够充填孔隙的细小颗粒；S5.强度评价：通过研究模型微观细小颗粒的充填效应，确定岩体细观结构与宏观三轴抗压强度之间的关系，根据该关系，通过粒径分布的测定来确定岩体试样的三轴压缩强度：若S3中所测粒径分布中最小颗粒可以充填大颗粒形成的孔隙，即粒径分布测试中最小颗粒的尺寸小于模型的孔隙尺寸，则细小颗粒可以充填其孔隙，增加其强度，建立了孔隙率与强度之间的一一对应关系，即在对同类岩石试样强度评价时，在测定强度的同时，也要对其粒径分布进行测定，建立粒径分布与强度的对应关系，在以后的强度评价时，只需要测定其粒径分布，便可对比评价其强度。