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论完整岩体的现场强度
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2014.1.15
  • 页码:1-13
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]劳伦森大学工程学院,加拿大萨德伯里P3E2C6, [2]核工业北京地质研究院,北京100029, [3]卓越开采创新中心,加拿大萨德伯里P3E2C6
  • 相关基金:加拿大国家自然科学与工程研究基金项目(418932-11);国家自然科学基金资助项目(11102061)
  • 相关项目:高放废物深地质处置硬岩剪胀与扩容机理研究
中文摘要:

目前国际上普遍认为完整岩体的现场强度近似等于(O.4±0.1)δc,其中,δc为室内岩石单轴抗压强度。此外,也有学者建议原位岩体的破坏强度,即地下工程围岩的启裂强度,可等价于室内单轴压缩试验或现场微震监测确定的岩石裂隙初始的应力;其原理主要以基于Kirsch解析解或简化的数值模拟(光滑的开挖边界)来近似表达隧道开挖面上的最大切向应力δmax。然而,这些方法均忽略了开挖边界的几何非规则性对计算结果的影响。经论证表明,若考虑开挖面的几何非规则性因素,完整岩体的现场破坏强度并不等于(0.4±0.])δc,其破坏强度可高达(0.8±0.05)δc。以加拿大地下实验室Mine—by试验隧道为例,并以该隧道的实际断面形状为几何边界条件,采用有限元软件Phase2模拟隧道围岩的渐进破坏过程。研究结果表明,当原位岩体强度为O.8δc时,模拟结果与实际观测结果具有很好的一致性。因此,忽略开挖边界的几何非规则性而解读的原位岩体强度(0.4±0.1)δc仅是“等价”强度值,其低估了岩体的实际强度。

英文摘要:

It is widely accepted that the field or in-situ strength of massive rocks is approximately (0.4±0.1)δc, where δc is the uniaxial compressive strength obtained from unconfined laboratory tests. In addition, it has been suggested that the in-situ rock spalling strength, i.e. the strength of the wall of an excavation when spalling initiates, can be set to the crack initiation stress determined from laboratory test or field microseismic monitoring. These findings were based on either Kirsch's solution or simplified numerical stress modeling(with smooth tunnel wall boundary) to approximate the maximum tangential stress δmax at the excavation boundary. In this article, it is suggested that these approaches ignore one of the most important factors, the irregularity of the excavation boundary. It is demonstrated that the "actual" in-situ spalling strength of massive rocks is not equal to (0.4±0.1)δc, but can be as high as (0.8±0.05)δc when surface irregularities are considered. It is demonstrated using the Mine-by tunnel notch breakout example that when the realistic "as-built" excavation boundary condition is honored, the "actual" in-situ rock mass strength, given by 0.8 δc, can be applied to simulate progressive brittle rock failure process satisfactorily. We conclude that the interpreted, reduced in-situ rock mass strength of (0.4±0.1)δcwithout considering geometry irregularity is therefore only an "apparent" rock mass strength.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823