采礦專業(yè)英語翻譯(共45頁)

1、國(guó)際巖石力學(xué)與采礦科學(xué) 預(yù)測(cè)不同硬度巖體強(qiáng)度(qingd)的一種新的實(shí)用方法摘要(zhiyo)制備(zhbi)能夠代表巖體（不連續(xù)的結(jié)構(gòu)體）芯部的試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究幾乎是不可能的。為了克服這些困難，學(xué)者們把研究的重點(diǎn)放在了推導(dǎo)能夠估計(jì)巖體或者巖塊的應(yīng)力-應(yīng)變的經(jīng)驗(yàn)公式上了。在學(xué)術(shù)論文中可以看到：基于一個(gè)巖體的性質(zhì)例如巖體地質(zhì)力學(xué)、地質(zhì)強(qiáng)度指數(shù)、Q值等參數(shù)，可以通過降低完整巖石材料的單軸抗壓強(qiáng)度來估計(jì)巖體的單軸抗壓強(qiáng)度值。由于一個(gè)特定的經(jīng)驗(yàn)曲線方程公式的應(yīng)用受到限制，不能適用于硬度不同的所有類型的巖體，本文提出了一個(gè)新的適用于一般巖石的經(jīng)驗(yàn)法來估計(jì)不同硬度巖體的強(qiáng)度，試驗(yàn)中用了五組巖石傾斜破壞的數(shù)

2、據(jù)和四組巖石單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)這個(gè)新的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行驗(yàn)證。在新的經(jīng)驗(yàn)方程里，原巖材料的單軸抗壓強(qiáng)度不僅作為巖石強(qiáng)度降低的尺度參數(shù)，而且和巖石材料的彈性模量一塊調(diào)整巖石強(qiáng)度降低的程度。通過兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立減少的因數(shù)來考慮巖體的擾動(dòng)因數(shù)，被應(yīng)用于巖石結(jié)構(gòu)評(píng)級(jí)：獲得巖體連接處增加的密度、作為胡克定律的兩個(gè)參數(shù)、降低巖體節(jié)理的程度。因此，這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式也適用于像矸石堆那樣沒有膠結(jié)在一塊的巖塊。介紹 眾所周知，由于巖體是不連續(xù)的結(jié)構(gòu)體，因此很難從一個(gè)巖體中制作出供實(shí)驗(yàn)研究的巖體核心試樣。為了克服這些困難，學(xué)者們把研究的重點(diǎn)放在了推導(dǎo)能夠估計(jì)巖體或者巖塊的應(yīng)力-應(yīng)變的經(jīng)驗(yàn)公式上了。經(jīng)過努力，學(xué)者們?cè)谖墨I(xiàn)中提出了很

3、多經(jīng)驗(yàn)公式1-11。大多數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式把完整巖石材料的單軸抗壓強(qiáng)度作為一個(gè)尺度參數(shù)。根據(jù)一個(gè)巖體的性質(zhì)例如巖體地質(zhì)力學(xué)、地質(zhì)強(qiáng)度指數(shù)、Q值等參數(shù)，可以通過降低完整巖石材料的單軸抗壓強(qiáng)度來估計(jì)巖體的單軸抗壓強(qiáng)度值1-3在這個(gè)時(shí)候，不能明確的回答“哪個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式能更好的預(yù)測(cè)出巖體的強(qiáng)度？”。其實(shí)每個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式都能很好的預(yù)測(cè)出它所研究的巖體的強(qiáng)度，而每個(gè)推導(dǎo)出經(jīng)驗(yàn)公式的原始數(shù)據(jù)還可以推導(dǎo)出更多的別的經(jīng)驗(yàn)公式。由于這個(gè)原因，一個(gè)特定的經(jīng)驗(yàn)曲線方程公式的應(yīng)用受到限制，不能適用于硬度不同的所有類型的巖體。在表格1中列舉的經(jīng)驗(yàn)公式僅僅(jnjn)把RMR（巖體地質(zhì)力學(xué)）、 GSI（地質(zhì)(dzh)強(qiáng)度指數(shù)） 或者JP

4、（節(jié)理(jil)系數(shù)）作為參數(shù)，沒有明確包括完整巖石材料的強(qiáng)度和可變形性，而“完整巖石材料的強(qiáng)度和可變形性”是影響巖體的強(qiáng)度特別是軟性巖體的強(qiáng)度的重要因素。例如：兩個(gè)材料不同但是具有相類似不連續(xù)結(jié)構(gòu)的巖體具有不同的單軸抗壓強(qiáng)度和可變長(zhǎng)度。雖然兩個(gè)巖體的特性指標(biāo)（例如RMR、RMR）可能相似，但是這兩種用來估計(jì) （巖體的單軸抗壓強(qiáng)度）時(shí)，所需降低的（完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度）的比率不同。事實(shí)上，預(yù)期抗壓強(qiáng)度高、可變形量大的完整巖石材料需要降低（用UCSi預(yù)測(cè)UCSRM時(shí)）的程度高。 表格 1 適用于估計(jì)巖體單軸抗壓強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式 參考文獻(xiàn) 經(jīng)驗(yàn)公式Y(jié)udhbir et al.4Ramamurthy

5、 5Vardar6 14-16Kalamaris and Bieniawski7Palmstrm8Sheorey9Aydan and Dalgic10 Hoek et al.11和：巖體的單軸抗壓強(qiáng)度和完整巖石材料的單軸抗壓強(qiáng)度; GSI：地質(zhì)強(qiáng)度指數(shù) ; a: Hoek和Brown 準(zhǔn)則(zhnz)中的不變參數(shù); ：在非均質(zhì)加載條件下巖石強(qiáng)度(qingd)降低的比率 （0.21）; i:相似(xin s)度； f:堅(jiān)固性系數(shù)； :巖石構(gòu)造系數(shù)； JP:節(jié)理系數(shù)； 圖1 與巖石單軸抗壓強(qiáng)度和巖體性質(zhì)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系圖然而，在大多數(shù)文獻(xiàn)中：當(dāng)巖體中的巖石特性指數(shù)相似時(shí)，和的比率也 幾乎一樣（如圖1

6、所示）。如圖2a所示:Mller12,13把巖體的條件分為從非斷裂巖體到強(qiáng)烈破碎的巖體.Mller指出：“巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線并沒有在達(dá)到最大加載應(yīng)力時(shí)結(jié)束，而是在出現(xiàn)第一次決定性的破裂時(shí)結(jié)束。巖石的承載能力下降或快或慢與進(jìn)一步變形,取決于材料和系統(tǒng)的加荷速率?！焙髞恚贛ller的研究基礎(chǔ)上，學(xué)者們?cè)谙到y(tǒng)尺寸的基礎(chǔ)上根據(jù)巖體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線命名了不同的巖體16（如圖2b所示）。正如Mller討論的那樣：完整巖石的地質(zhì)歷史最初是以沒有裂紋開始，結(jié)果以像糜棱巖受到強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力那樣變的十分破碎而結(jié)束,巖石試樣在試驗(yàn)機(jī)下失穩(wěn)的過程與之相似。給巖石失穩(wěn)后的巖石做應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系結(jié)論要比給失穩(wěn)中的巖石做

7、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系結(jié)論難。應(yīng)該特別指出的是：通過實(shí)驗(yàn)室研究，幾乎不可能給從達(dá)到峰值強(qiáng)度到殘余強(qiáng)度階段的巖石下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系結(jié)論。然而，柔軟巖體和堅(jiān)硬巖體在失穩(wěn)后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)該是不一樣的。Vardar4,14-16提出的經(jīng)驗(yàn)公式認(rèn)為巖石類型不僅作為一個(gè)尺寸參數(shù)，而且作為應(yīng)用（估計(jì)）時(shí)應(yīng)該減少的程度。然而，在這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式中沒有充分考慮到不連續(xù)的性質(zhì)如風(fēng)化、雜質(zhì)、粗糙度等。我們可以在表格1中Vardar提出的經(jīng)驗(yàn)公式中發(fā)現(xiàn)：只有用構(gòu)造區(qū)域連接處的密度來定義巖體的特征時(shí)，才考慮用巖石類型決定巖石的堅(jiān)固性f。事實(shí)上，根據(jù)最近研究的數(shù)據(jù)表明： 巖石的堅(jiān)固性取決于巖石的類型15,16,例如黑曜石（強(qiáng)度高、

8、可變形量?。┑膱?jiān)固性系數(shù)f為40，像粘土巖那樣比較軟的巖石堅(jiān)固性系數(shù)f在3到12之間。換句話說，巖體的堅(jiān)固性隨著巖石的強(qiáng)度的減小而減小，隨著巖石可變形量的減小而增加。在Vardar的方法中，巖石堅(jiān)固性的數(shù)值代表著由于巖體節(jié)理程度的增加而造成的強(qiáng)度降低。然而，在巖石材料的地質(zhì)歷史中（從完整巖石到完全破碎），不但巖體結(jié)合處的密度增加，而且代表巖體不連續(xù)的一些表面特性（例如，風(fēng)化程度，表面粗糙度，）逐漸降低。因此，應(yīng)該綜合(zngh)考慮完整巖石的固有屬性和非連續(xù)巖石表面情況以便為獲得更具有代表巖體堅(jiān)固性的數(shù)據(jù)。最近的一些研究集中于相似的結(jié)論(jiln),特別是由軟巖組成(z chn)的巖體的全過程

9、應(yīng)力17-20。這些研究人員定義了從巖體發(fā)生剪切破壞到完全破壞的這個(gè)之間變化過程（如圖片3）。當(dāng)（完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度）超過15MPa時(shí)，就要用傳統(tǒng)的 HoekBrown破壞準(zhǔn)則來確定巖體受到的全部應(yīng)力。學(xué)者們把=0.5MPa時(shí)作為軟巖的單軸抗壓強(qiáng)度和吐的單軸抗壓強(qiáng)度的分界線。從15MPa到0.5MPa，對(duì)的影響逐漸降低。當(dāng)=0.5MPa時(shí)，在地質(zhì)強(qiáng)度指數(shù)范圍內(nèi)，可以認(rèn)為=。雖然取較高或較低強(qiáng)度受到限制，但是從數(shù)值模擬到實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)充分證實(shí)了：取15MPa到0.5MPa是合理的。由此可以看出，H-B經(jīng)驗(yàn)公式有了很多新的發(fā)展17-20，但是我們認(rèn)為如下細(xì)節(jié)仍需繼續(xù)探討。從圖1 可以(ky)

10、看出來：是經(jīng)驗(yàn)方程(fngchng)曲線占據(jù)(zhnj)在破壞包絡(luò)線領(lǐng)域內(nèi),而不別的曲線。因此，在這個(gè)研究中，我們提出的是一個(gè)強(qiáng)大的連續(xù)型方程，而不是一個(gè)特定的曲線方程。隨著降低（完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度）和巖石的彈性模量，經(jīng)驗(yàn)方程的曲線變得更接近于圖1所給的下部范圍（堅(jiān)硬巖石）。如圖3所示：隨著20（完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度）降低到0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化的巖石單軸抗壓強(qiáng)度（）也漸漸接近于1。這意味著不連續(xù),例如分散的土幾乎對(duì)整個(gè)土體的整體強(qiáng)度沒有影響。圖2（a）Mller12對(duì)巖體等級(jí)(dngj)的劃分 （b）Vardar16的全應(yīng)力(yngl)應(yīng)變(yngbin)曲線圖3 標(biāo)準(zhǔn)化的巖石單軸抗壓

11、強(qiáng)度（）與GSI（地質(zhì)強(qiáng)度指數(shù)）構(gòu)成的函數(shù)反映了傳統(tǒng)的HoekBrown定律 還反映了軟巖硬巖變化函數(shù)圖4 含有裂紋的 Nanticoke粘土的試樣尺寸與其強(qiáng)度關(guān)系圖有許多關(guān)于含有裂紋粘土的全應(yīng)力(yngl)的研究，這些研究表明：此粘土內(nèi)部裂隙的性質(zhì)決定著它的強(qiáng)度降低。實(shí)際上，可以從裂隙(li x)對(duì)土結(jié)構(gòu)的影響有關(guān)(yugun)的文獻(xiàn)中學(xué)到很多。在這里簡(jiǎn)單介紹一下關(guān)于土結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)的著作。Terzaghi21在研究含有裂隙的粘土（由被裂隙分割的堅(jiān)硬粘土塊組成）時(shí)，第一次描繪了緩傾角的傾斜破裂。 Bishop 和 Little22，23確認(rèn)含有裂隙的粘土體的強(qiáng)度與完整粘土的強(qiáng)度的比率能達(dá)到45%

12、。根據(jù) Lo 22通過實(shí)驗(yàn)對(duì)含有裂紋的Nanticoke粘土的研究表明：一個(gè)水飽和狀態(tài)的土體強(qiáng)度大約是完整粘土體強(qiáng)度的25%（如圖4）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，Simons22-24發(fā)現(xiàn)了藍(lán)色倫敦粘土強(qiáng)度下降的現(xiàn)象。Marsland 和 Butler25基于對(duì)含有裂隙粘土體內(nèi)開挖的傾斜面的研究，他們認(rèn)為：含有裂隙的粘土體和含有節(jié)理巖體的力學(xué)性質(zhì)相似。此外Silvestri26為含有裂隙的粘土體而提出的模型被 Ladanyi28 和Archambault27作為典型來定義含有節(jié)理的巖體。 Lo和Lee29認(rèn)為對(duì)于含有裂隙的Champlain粘土體來說，其正常的應(yīng)力與剪切強(qiáng)度是非線性的關(guān)系。 Feda et

13、 al30指出：雖然在很多工程應(yīng)用中，裂隙粘土體被視為土來對(duì)待，但是含有裂隙的粘土體和有節(jié)理巖體的力學(xué)性質(zhì)相似。Vallejo31指出對(duì)裂縫巖體運(yùn)用莫爾-庫倫破壞準(zhǔn)則所帶來的誤差取決于一般的應(yīng)力水平。Sonmez32評(píng)估用 Hoek -Brown破壞準(zhǔn)則預(yù)測(cè)古老的安卡拉裂隙粘土強(qiáng)度 的適應(yīng)性（如圖5）。根據(jù)Sonmez32的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，表明：基于建筑區(qū)域和裂隙特性（例如間隔，走向，侵蝕，粗糙度）的不同，含有大量裂隙的安卡拉粘土體的強(qiáng)度在完整粘土的強(qiáng)度和完整粘土的殘余強(qiáng)度之間變動(dòng)。因此，概述如下：與土木技術(shù)有關(guān)的文獻(xiàn)清晰的證明了：含有裂隙的粘土體與有節(jié)理的巖體的力學(xué)性質(zhì)相似。在土力學(xué)文獻(xiàn)研究中

14、可發(fā)現(xiàn)：有節(jié)理的土體（或裂隙土體）的規(guī)范化的單軸抗壓強(qiáng)度()和軟巖體的上界限類似都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于12.一個(gè)新的經(jīng)驗(yàn)方法：抗壓強(qiáng)度降低比（SRRc）在本課題(kt)中，與 Varda2，14-16用的定義(dngy)相似，定義與的比率為抗壓強(qiáng)度(kn y qin d)降低比（SRRc）。本課題提出了一種估計(jì)SRRc的經(jīng)驗(yàn)方法。需要特別指出的是：在文獻(xiàn)中，把作為估計(jì)巖體強(qiáng)度的尺度參數(shù)來來考慮。在本課題中，把和巖石的彈性模量（）作為調(diào)整和估計(jì)的依據(jù)。為了克服以上介紹的現(xiàn)有的特定經(jīng)驗(yàn)方程曲線存在的一些限制性，本課題提出了一個(gè)適應(yīng)性更廣的經(jīng)驗(yàn)方法，這個(gè)方法能夠概括從軟巖體到硬巖體的全應(yīng)力。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)方法應(yīng)有以下

15、特點(diǎn)：（1）這個(gè)新的經(jīng)驗(yàn)法應(yīng)該能夠適用于從完整巖體到條件非常差的巖體（例如節(jié)理發(fā)育良好的巖體、已分解的巖體）；（2）不僅把巖石的單軸抗壓強(qiáng)度作為巖體強(qiáng)度降低的尺寸參數(shù)來考慮，而且作為與巖石的彈性模量相結(jié)合時(shí)應(yīng)該降低的程度參數(shù)來考慮；（3）應(yīng)該考慮巖體的塊效應(yīng)；（4）應(yīng)該考慮突變面（例如風(fēng)化、侵蝕、粗糙度）的影響；（5）應(yīng)該考慮擾動(dòng)對(duì)巖體全應(yīng)力的影響；（6）應(yīng)該能夠預(yù)測(cè)像矸石堆那樣無粘結(jié)巖體（在0正常應(yīng)力下無粘聚性）的強(qiáng)度。以下要簡(jiǎn)要介紹的是用新經(jīng)驗(yàn)法解釋圖2b中的巖體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線（從巖體的峰值強(qiáng)度到殘余強(qiáng)度）。2.1 在新經(jīng)驗(yàn)法中對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的定義 本課題中，在定義巖體的性質(zhì)時(shí)考慮到了巖體

16、的結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）和表面條件等級(jí)（SCR)。巖體的結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）是由Sonmez 和 Ulusay33提出來的，后來Sonmez對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。在新經(jīng)驗(yàn)法中Sonmez 和 Ulusay34用SR來定義巖體的塊效應(yīng)。最初由 Palmstrm發(fā)展了用體積聯(lián)合計(jì)算來決定巖體的結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）值。雖然Sonmez 和Ulusay已經(jīng)采用了很多實(shí)用程序特別是針對(duì)于節(jié)理發(fā)育良好的巖體，但是為了增加它的實(shí)用性價(jià)值，Sonmez 和Ulusay 正在把由Palmstrm塑造的一般塊狀模型的 Jv、不連續(xù)空間、平均塊體積、巖石性質(zhì)指示 四者之間的關(guān)系加入到 SR的概念中。擴(kuò)展后的SR圖表如圖6所示。 圖6

17、擴(kuò)展(kuzhn)后的SR圖表如圖6 所示,巖體的結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）數(shù)值在100（完整巖石材料(cilio)或厚重的巖體取100）和0（像節(jié)理發(fā)育良好的那樣條件差的巖體取值0）之間變動(dòng)。 Palmstrm38詳細(xì)討論了把巖石性質(zhì)指示（RQD）作為鉆孔數(shù)據(jù)應(yīng)用于條件差的巖體（節(jié)理較發(fā)育）或不連續(xù)的巖體具有局限性。RQD的值不僅應(yīng)用于定義(dngy)巖體的性質(zhì)，而且它像Q1,3和RMR一樣作為很多巖體分類的參數(shù)。實(shí)際上，考慮到它們的局限性特別對(duì)于節(jié)理發(fā)育良好的巖體，要小心謹(jǐn)慎的使用像總的恢復(fù)核心（TCR）、完整的恢復(fù)核心(ICR)、巖石性質(zhì)指示（RQD）那樣任一個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)。然而由 Jv,、Vb 和

18、S決定的巖體的結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）數(shù)值是對(duì)條件較差巖體（例如節(jié)理發(fā)育較好的巖體）模塊效應(yīng)的敏感參數(shù)。實(shí)際上，用巖體的結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）的最主要的優(yōu)點(diǎn)是：它能適用于各種不同性質(zhì)的巖體從完整的巖石材料到節(jié)理發(fā)育良好的巖體。盡管(jn gun)文獻(xiàn)4,5,7,9-11中一般用指數(shù)型曲線(如圖1所示)來描繪巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，但是應(yīng)該首選S型曲線函數(shù)來描繪不同巖體（從從完整的巖石到節(jié)理(jil)發(fā)育良好的巖體）的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。Sonmez et al.39、Hoek40和 Diederichs用S型曲線函數(shù)來估計(jì)巖體的變形(bin xng)系數(shù)。在這個(gè)課題中Sonmez et al.39優(yōu)先采用了S型曲

19、線函數(shù)，因?yàn)镾型曲線函數(shù)能夠適應(yīng)描述各種應(yīng)力-應(yīng)變曲線（從從完整的巖石到節(jié)理發(fā)育良好的巖體）特別是巖體的結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）數(shù)值趨近于100的。對(duì)于最柔軟的巖體15,16來說，巖石的堅(jiān)固性系數(shù)大約為3。換句話說，按照Vardar4,6,14-16的方法，對(duì)于節(jié)理發(fā)育完全的粘土巖來說，與的比率大約為33% 。此外，根據(jù) Lo22、Bishop 和 Little22,23的研究：裂隙粘土體全應(yīng)力與完整巖體強(qiáng)度的比率在25%到45%之間。通過觀察在文獻(xiàn)中出現(xiàn)的最軟巖體和節(jié)理較發(fā)育巖體的穩(wěn)固性系數(shù)值，如圖7所示：對(duì)于處于節(jié)理發(fā)育完全的最軟巖體與土體之間的巖土體，當(dāng) SR=0時(shí)，與的比值大約為25% 。因此

20、，對(duì)于最軟巖體S型曲線上部分表示整個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以用當(dāng)SR=0時(shí)，=25%對(duì)其進(jìn)行校正（如圖7）。另一方面，對(duì)于最硬巖體S型曲線下部分表示整個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以用圖1中指數(shù)曲線的下部對(duì)其校正。引入?yún)?shù)C來校正S型曲線上部與下部邊界之間的部分（如圖7），C的值取決于兩種不同類型的巖石和巖體不連續(xù)的表面條件。當(dāng)參數(shù)C的值向1減小時(shí)，S型曲線將向上移動(dòng)。就以上討論的通過參數(shù)C來校正的邊界條件來說，曲線的下界（最硬的巖體）和曲線的上界（最軟的巖體）都是固定的。校正之后，曲線下界和上界對(duì)應(yīng)的參數(shù)C的值分別為10和1.75 。 圖7 估算巖體單軸抗壓強(qiáng)度的新經(jīng)驗(yàn)(jngyn)法圖解2.2 巖石(y

21、nsh)類型和不連續(xù)性的影響Deere 和 Miller41在新經(jīng)驗(yàn)法中提出巖石材料的強(qiáng)度(qingd)和可變形性作為巖石材料分類的參考標(biāo)準(zhǔn)。在新經(jīng)驗(yàn)法中，完整巖石材料的強(qiáng)度和可變形性對(duì)對(duì)巖體強(qiáng)度的作用受到影響。為了(wi le)明確巖石材料的強(qiáng)度和可變形性帶來的影響，新經(jīng)驗(yàn)法中引進(jìn)了參數(shù)A表示完整巖石材料的硬度?？梢詮腄eere 和 Miller41給出的參數(shù)(cnsh)比率圖中的線段中根據(jù) Ei和確定(qudng)A值得大?。ㄈ鐖D8所示）。用五組巖石傾斜破壞的數(shù)據(jù)和四組巖石單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)A值進(jìn)行校正。A值在1（最軟巖石材料取1）和5（最硬巖石材料取5）之間變動(dòng)。其背后的分析將在下面的章

22、節(jié)中詳細(xì)說明。不連續(xù)的表面條件對(duì)巖體的強(qiáng)度起著決定性的作用，因?yàn)椴贿B續(xù)表面的抗剪切強(qiáng)度對(duì)表面條件參數(shù)（例如風(fēng)化，侵蝕，粗糙度）很敏感。由于以上原因，基于RMR（巖體地質(zhì)力學(xué)）結(jié)構(gòu)等級(jí)， Sonmez 和 Ulusay33提出了表面條件等級(jí)（SCR)（如表2所示）。 圖8 在圖表中可以根據(jù)與 Ei值，確定完整巖石的硬度常數(shù)表2 Sonmez 和Ulusay33給出的表面(biomin)條件等級(jí)（SCR)表 粗糙度等級(jí)（） 非常粗糙 粗糙 輕微粗糙 光滑 非常光滑 6 5 3 1 0風(fēng)化程度（） 未風(fēng)化的 輕微風(fēng)化的 中等風(fēng)化的 高風(fēng)化的 已分解的 6 5 3 1 0侵蝕程度（） 無侵蝕 硬性侵蝕

23、5mm 輕微侵蝕5mm 6 4 2 2 0 +對(duì)于(duy)比較堅(jiān)固的巖體來說，當(dāng)隨著A值增大和值降低，S型曲線向下部邊界移動(dòng)。反之(fnzh)，S型曲線向上部邊界移動(dòng)。事實(shí)上，在圖7中，當(dāng)巖體的表面條件等級(jí)（SCR)和A的值分別達(dá)到18和1時(shí)，它的S型曲線就取到上部邊界。另一方面，當(dāng)SCR=0、A=5時(shí)，它的S型曲線就取到其下部邊界。由以上分析可看出：在新經(jīng)驗(yàn)法中，參數(shù)C直接決定著S型曲線，而C的值則是由和A的值共同確定。因此，要用五組巖石傾斜破壞的數(shù)據(jù)和四組巖石單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)C=f(A,SCR)進(jìn)行校正8。2.3 在新經(jīng)驗(yàn)法中的擾動(dòng)和聯(lián)接程度在對(duì)巖體作業(yè)中，使用了像爆破這類的挖掘方法，

24、此方法給巖體帶來了“擾動(dòng)” 影響了巖體的性質(zhì)。已經(jīng)在文獻(xiàn)11，33，42-45中討論了擾動(dòng)帶來的影響.在文獻(xiàn)33中第一次介紹了把擾動(dòng)對(duì)巖體全應(yīng)力影響等級(jí)的定性分析法應(yīng)用于H-B破壞準(zhǔn)則。H-B破壞準(zhǔn)則也采用了類似的方法。在圖9中給出了擾動(dòng)對(duì)巖體影響的示意圖。從文獻(xiàn)33中可以發(fā)現(xiàn)：擾動(dòng)帶來的兩個(gè)影響中的一個(gè)是：巖體內(nèi)新的不連續(xù)的出現(xiàn)是在擾動(dòng)之后。也就是說，隨著擾動(dòng)程度的增加，巖體內(nèi)的不連續(xù)程度也會(huì)增加（如圖9b所示）。在新經(jīng)驗(yàn)法中，與這種效應(yīng)直接相關(guān)的是巖體結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）參數(shù)值的減小。擾動(dòng)帶來的第二個(gè)影響是：使巖體內(nèi)不連續(xù)面的縫隙增大，使巖體變得松散（如圖9c所示）。一個(gè)開挖后的聚集的巖體就像

25、一個(gè)矸石堆，是最松散的一種巖體，在沒有受到應(yīng)力時(shí)，它的凝聚力幾乎為0.除了凝聚力外，由于巖體擾動(dòng)后變得松散，巖體的內(nèi)摩擦角也可能比原來的有所減小。除此之外，在1997版的規(guī)范2中，當(dāng)GSI小于25時(shí)，參數(shù)s取值25.為了克服在文獻(xiàn)34中的局限性，在文獻(xiàn)11中修改了s=0這一限制。目前H-B公式不適用于無聯(lián)結(jié)的巖體（在不受應(yīng)力情況下無內(nèi)聚力）。眾所周知，參數(shù)(cnsh)s決定內(nèi)聚力，內(nèi)摩擦角對(duì)參數(shù)十分敏感(mngn)。 通過思考參數(shù) 和s的作用 ，找到了一個(gè)改進(jìn)(gijn)的方法，即：當(dāng)新經(jīng)驗(yàn)法和H-B公式聯(lián)合使用時(shí)，通過用減少因數(shù)（和）使 s和的值取決于巖體擾動(dòng)的程度。改進(jìn)之后，H-B公式可以

26、適用于從完整巖石到完全破碎和無聯(lián)結(jié)的巖體（在不受應(yīng)力情況下無內(nèi)聚力）。因此，在這個(gè)課題中，通過兩個(gè)折減因數(shù)來考慮巖體擾動(dòng)，被應(yīng)用于SR來確定巖體節(jié)理的密度還被應(yīng)用于H-B準(zhǔn)則來確定聯(lián)結(jié)降低的程度。本文不但考慮到了Hoeket al.11提出來的擾動(dòng)因數(shù)D，而且考慮到了D與 Sonmez 和 Ulusay33提出來的擾動(dòng)因數(shù)之間的關(guān)系（如圖10所示）。可以從文獻(xiàn)11中求擾動(dòng)因數(shù)D和文獻(xiàn)44中求擾動(dòng)因數(shù)的過程中得出巖體擾動(dòng)的程度。圖11給出了函數(shù)、和之間的關(guān)系，后面的分析對(duì)其進(jìn)行了校正?；谛陆?jīng)驗(yàn)法中的巖體擾動(dòng)，可以使用Palmstrm在實(shí)驗(yàn)中得出的五組巖石傾斜破壞的數(shù)據(jù)和四組巖石單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)

27、 背后的分析對(duì)折減因數(shù)進(jìn)行校正。在后面的章節(jié)中將介紹其后面的分析，下面將介紹本研究提出的新經(jīng)驗(yàn)法公式： ， 這里(zhl)是完整(wnzhng)巖石單軸抗壓強(qiáng)度；是 抗壓強(qiáng)度降低(jingd)的比率；是巖體表面條件等級(jí)；是巖體表面條件等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化值0到1之間；是原始巖體的結(jié)構(gòu)等級(jí)；是根據(jù)擾動(dòng)調(diào)整之后的值；是根據(jù)擾動(dòng)的折減系數(shù)；是硬度（對(duì)于完整的巖石材料其值是恒定的，用通過和在圖8中找出對(duì)應(yīng)的值）；是巖體的單軸抗壓強(qiáng)度。在參數(shù)SR中，考慮到了巖體擾動(dòng)產(chǎn)生的節(jié)理密度增加現(xiàn)象，參數(shù) 利用SR來確定巖體節(jié)理密度增加量，沒有考慮巖體擾動(dòng)降低了巖塊間的聯(lián)結(jié)。換句話說，假設(shè)巖塊間是完全聯(lián)結(jié)的。僅僅當(dāng)和巖體容

28、重在合理的范圍，并且根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果測(cè)得的不可用時(shí)，才會(huì)首選在文獻(xiàn)39中提出的，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的估計(jì)圖表。 圖9（a-d）擾動(dòng)對(duì)原巖的影響圖解 圖10 Hoek et al.11 、Sonmez 和Ulusay33提出來的擾動(dòng)(rodng)因數(shù)之間的關(guān)系圖11 巖體擾動(dòng)(rodng)等級(jí)與折減因數(shù)之間的關(guān)系 圖12 基于(jy)ANN，根據(jù)和來預(yù)測(cè)(yc)表圖3.新經(jīng)驗(yàn)法與 Hoek-Brown 法則的關(guān)系由于Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)方程能很好的定義巖體的非線性強(qiáng)度包絡(luò)線，自從1980年提出后一直被認(rèn)為是很受歡迎的經(jīng)驗(yàn)破壞準(zhǔn)則。在后來的30年中，雖然保留了它的（Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)方程）非線

29、性特征，但是對(duì)它做了很多改進(jìn)。為了評(píng)估，Hoek和Brown47研究了14種不同的類型的巖石數(shù)據(jù)，其中單軸抗壓強(qiáng)度最小的是砂巖為39.3MPa.另一方面，152mm的核心試樣（來至于新幾內(nèi)亞島下的布干維爾島是由含有豐富節(jié)理的安山巖組成的，它的完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度時(shí)265MPa)和由同樣的安山巖碎片重新組成的樣品，在新經(jīng)驗(yàn)法中，都被看成是含有節(jié)理的巖體47。 因此，可以說在現(xiàn)在的研究情況下對(duì)于預(yù)測(cè)從中等硬度到硬巖的強(qiáng)度，這個(gè)準(zhǔn)則更具有代表性。正如前面章節(jié)介紹那樣，可以通過(tnggu)完整巖石的特性和巖體的模塊化效應(yīng)來估計(jì)出相對(duì)于的抗壓強(qiáng)度折減比率。由于H-B準(zhǔn)則在巖石工程中的權(quán)威，根據(jù)它，可

30、以(ky)通過上面給的步驟計(jì)算出巖體的值。下面(xi mian)的經(jīng)驗(yàn)方程式20類似于H-B非線性經(jīng)驗(yàn)公式： = 10 * GB3 * MERGEFORMAT 這里是巖體的單軸抗壓強(qiáng)度。在參數(shù)SR中,考慮到了巖體擾動(dòng)產(chǎn)生的節(jié)理密度增加現(xiàn)象，參數(shù) 利用SR來確定巖體節(jié)理密度增加量，沒有考慮巖體擾動(dòng)降低了巖塊間的聯(lián)結(jié)。換句話說，假設(shè)巖塊間是完全聯(lián)結(jié)的。和分別表示巖體單軸抗壓強(qiáng)度和巖石單軸抗壓強(qiáng)度；是抗壓強(qiáng)度降低的比率；、s和a是H-B的參數(shù)；和基于巖體擾動(dòng)程度而確定的巖石塊間聯(lián)結(jié)的折減系數(shù)。從圖7中可以確定（巖體的單軸抗壓強(qiáng)度），它考慮到了完全聯(lián)結(jié)巖體的塊效應(yīng)程度。因?yàn)樵趫D7中，風(fēng)化、侵蝕和粗糙度

31、作為巖體不連續(xù)的特性，沒有考慮用巖塊邊界定位等級(jí)和不連續(xù)面處的縫隙等級(jí)來確定巖體的塊效應(yīng)程度，因此，可以說不論是在自然條件下還是在擾動(dòng)之后，聯(lián)結(jié)程度與完全聯(lián)結(jié)巖體不同。所以，在沒有考慮圖11b給出的聯(lián)結(jié)等級(jí)帶來的影響時(shí)，不能把由圖7確定的應(yīng)用于設(shè)計(jì)項(xiàng)目。對(duì)裂隙的定義是引用于文獻(xiàn)1。通過用擾動(dòng)因數(shù)和在表的底軸給出的聯(lián)結(jié)等級(jí)（在自然條件沒有擾動(dòng)的情況下）可以很容易從圖11中找到擾動(dòng)等級(jí)?？梢詮膸в袇?shù)a的方程式看出來：為了正確(zhngqu)的估計(jì)出參數(shù)a的值而進(jìn)行重復(fù)求解是很有必要的。然而，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說，可以在圖13中由確定(qudng)參數(shù)a的值。雖然參數(shù)a的值理應(yīng)在0.5（完整巖石）和0

32、.65（條件非常差的巖體）之間變動(dòng)，但是根據(jù)文獻(xiàn)20：對(duì)于特別(tbi)軟的巖體來說參數(shù)a的值可以擴(kuò)大到1，近似于線性包絡(luò)。然而文獻(xiàn)11采用了參數(shù)a最新的范圍，本可以也保留的采用了了文獻(xiàn)11的選擇。在圖14的表格中匯集了新經(jīng)驗(yàn)法的應(yīng)用。 圖13 本文涉及的方程式中H-B準(zhǔn)則中的參數(shù)a與之間的關(guān)系。用背后的分析校準(zhǔn)新經(jīng)驗(yàn)法 用文獻(xiàn)8中的五組巖石傾斜破壞的數(shù)據(jù)和四組巖石單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)新經(jīng)驗(yàn)法（用來估計(jì)軟硬不同巖體的強(qiáng)度）進(jìn)行校正。在新經(jīng)驗(yàn)法中，由于受到五組巖石傾斜破壞的數(shù)據(jù)和四組巖石單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)平衡能力的限制，在圖8中給出的、與之間的關(guān)系和圖11中給出的與之間的關(guān)系仍需要校正。下面的章節(jié)簡(jiǎn)

33、要介紹了背后分析和情況介紹。 4.1 概述(i sh)傾斜破壞 應(yīng)該(ynggi)首選五組巖石傾斜破壞(phui)的數(shù)據(jù)背后的分析對(duì)新經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行校正。在文獻(xiàn)33和48中描述了它的四種情況，下面就簡(jiǎn)單介紹一下。實(shí)例1 在土耳其西部的 Baskoyak開采的凹陷深礦井中，出現(xiàn)在節(jié)理發(fā)育良好的片巖巖體上（文獻(xiàn)49對(duì)其進(jìn)行了研究）。據(jù)那些施工者介紹在礦井的土木施工時(shí)沒有遇到地下水。因此，為了后面的分析，認(rèn)為排出了礦井斜坡里的水。由于巖體是節(jié)理發(fā)育良好的片巖巖體，在挖掘中沒有采用爆破技術(shù)，而是用鑿巖機(jī)器挖掘的。因此，根據(jù)文獻(xiàn)11，取可調(diào)整的巖體擾動(dòng)因數(shù)D=0.7.圖15a給出了巖體傾斜破壞類型的交叉情況

34、，表3給出了巖體的特性。實(shí)例2，文獻(xiàn)50中，在土耳其的Goynuk發(fā)現(xiàn)了含有節(jié)理的泥灰?guī)r體傾斜破壞的模式聯(lián)合。表格3介紹了含有節(jié)理的泥灰?guī)r體的性質(zhì)，除了含有水平節(jié)理面外，它還有另外兩組節(jié)理。在圖15b中展示了破壞交叉部分情況。采用的挖掘法和情況1的類似，因此，可取34巖體擾動(dòng)因數(shù)D=0.7。在傾斜破壞的斷面上沒有發(fā)現(xiàn)地下水50。認(rèn)為環(huán)形的破壞面是巖體破壞，通過后面的分析，取參數(shù)、直接估計(jì)參與的抗剪切強(qiáng)度。實(shí)例3，此傾斜破發(fā)生33，48，51在土耳其西部Kisrakdere的敞開的褐煤礦井中。此巖體由密實(shí)的地層、含節(jié)理的泥灰?guī)r地層和軟粘土地層按順序排列構(gòu)成，由于斜坡道陡峭引起巖體發(fā)生傾斜破壞。表

35、格3介紹了此巖體的的特征。在圖15c中給出了此巖體破壞的截面圖。實(shí)施控制爆破后，采用鑿巖機(jī)對(duì)其進(jìn)行挖掘。因此在文獻(xiàn)33中，選取它的擾動(dòng)因數(shù)（D）為0.93.實(shí)例4，在土耳其西部Eskihisar的敞開的褐煤礦井中，Ulusayet al.52記錄了很多矸石堆發(fā)生的傾斜破壞。Sonmez和Ulusay33通過假設(shè)材料是破碎的巖體，把H-B破壞準(zhǔn)則應(yīng)用到此巖體的破壞。正如以上討論，矸石堆是開挖的巖石材料，可能是最不牢固的原地巖體。由于在堆積時(shí)，巖塊之間沒有聯(lián)結(jié)，因此矸石堆的凝聚力接近于0.對(duì)于沒有凝聚力的巖體模式，在新經(jīng)驗(yàn)法中可選取它的，D=1.圖15d給出了矸石堆破壞的截面圖。表格3介紹了矸石堆

36、的特征。在新經(jīng)驗(yàn)法中單獨(dú)的看待擾動(dòng)給巖體帶來的影響。通過研究原地巖體特性，在表3中列出了巖體的特性。 實(shí)例5，在土耳其東北部 Cayeli 和 Kaptanpasa之間發(fā)現(xiàn)了安山巖體的一種傾斜破壞。這個(gè)傾斜破壞是在為道路建設(shè)而開挖的取土坑中發(fā)新的。為了這個(gè)目的（取石修路），采取(ciq)控制爆破后實(shí)施開挖。因此，在查閱圖10后，和情況3類似，此巖體的擾動(dòng)因數(shù)確定為0.93.在挖掘的傾斜表面沒有發(fā)現(xiàn)地下水。圖16，給出了一般的觀點(diǎn)和交叉破壞的情景。表格3介紹了此巖體的特性。4.2 文獻(xiàn)(wnxin)8中對(duì)數(shù)據(jù)(shj)的描述Palmstrm8用了七組單軸抗壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來構(gòu)建RMi體系。第四組樣本是

37、1975年在瑞典Lngsele礦發(fā)現(xiàn)的擁有300000m3材料的大滑片。組成滑片的成分包括：云夢(mèng)巖、英安巖-凝灰?guī)r、灰色片巖、綠巖?？紤]到此樣本是由各向異性突出的巖石材料組成，就沒有考慮用此樣本來校正新經(jīng)驗(yàn)法。第五組樣本是由蘇格蘭的片巖構(gòu)成，具有高強(qiáng)度的蛤異性和正常的片理面。因此，沒有把它用來校正。試驗(yàn)采用的是直徑為0.6m、高度為1.2m的圓柱體早三疊紀(jì)的砂巖樣品，其含有粉質(zhì)粘土夾層。經(jīng)測(cè)試，與文獻(xiàn)8中使用的類似，此樣本的分層呈現(xiàn)各向異性，就像第六組樣品一樣不能在新經(jīng)驗(yàn)法中用來校正。最后，在新經(jīng)驗(yàn)法的校準(zhǔn)中，估計(jì)了除樣本4到6以外的四組（情況6到9）抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)。下面介紹在文獻(xiàn)8中給出的這幾

38、種實(shí)例的介紹。實(shí)例6（Panguna安山巖）， Jaeger53給出了Panguna安山巖測(cè)試數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)8在校準(zhǔn)RMi系統(tǒng)時(shí)使用了這些數(shù)據(jù)。下面介紹的關(guān)于Panguna安山巖測(cè)試數(shù)據(jù)都來自于文獻(xiàn)8，表格4中給出了新經(jīng)驗(yàn)法校準(zhǔn)所使用的參量?！昂茈y制備(zhbi)尺寸為2550mm并且不含弱面的圓柱體來進(jìn)行完整巖石的三軸實(shí)驗(yàn)測(cè)試。要使用直徑為150mm的三層取心筒鉆孔(zun kn)設(shè)備小心的制取三軸實(shí)驗(yàn)測(cè)試所用的試樣。Jaeger53制備了實(shí)驗(yàn)所需要的試樣，并且進(jìn)行了三軸實(shí)驗(yàn)測(cè)試。測(cè)量的完整巖石的抗剪強(qiáng)度無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為269MPa.Jaeger從150mm巖芯（無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大約為3.7MPa

39、）的三軸實(shí)驗(yàn)測(cè)試（在低局限應(yīng)力(yngl)下）中，發(fā)現(xiàn)了測(cè)試過程中的一個(gè)重要效應(yīng)：相鄰巖塊的咬合作用。Hoek 和Brown從Panguna 安山巖體的實(shí)驗(yàn)研究成果中得到以下結(jié)論：這些可以作為求堅(jiān)硬而富有節(jié)理巖體原地應(yīng)力的一個(gè)合理模型”。實(shí)例7（ Stripa花崗巖），通過在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)一個(gè)直徑1m,高為2m的試樣8進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到了花崗巖（來自瑞典Stripa礦）的數(shù)據(jù)。Thorpe et al54對(duì)Stripa礦巖體的性質(zhì)進(jìn)行了介紹：有兩個(gè)節(jié)理組的性質(zhì)相似，試樣中有很多小的節(jié)理不是連續(xù)的54。表格4中給出了新經(jīng)驗(yàn)法校準(zhǔn)所使用的參量。 實(shí)例8（ Laisvall礦砂巖礦柱的原地測(cè)試）：在瑞典

40、北部的Laisval礦，為了礦柱達(dá)到設(shè)計(jì)理應(yīng)的承載上部載荷的能力，對(duì)9個(gè)礦柱進(jìn)行了測(cè)試。Sder 和Krauland給出了測(cè)試的過程，在測(cè)試中礦柱承受的應(yīng)力逐步增大。最小化爆破帶來的危害。表格4中給出了新經(jīng)驗(yàn)法校準(zhǔn)所使用的參量。 實(shí)例9（德國(guó)古生代的泥沙巖）：通對(duì)一個(gè)直徑0.6m,高為2m的試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到了石灰紀(jì)灰色泥沙沿（來自德國(guó)的哈根）的數(shù)據(jù)。根據(jù)Palmstrm 和 Mutschler的個(gè)人交流可知，此試樣沒有很突出的裂隙，主要的短小裂隙方向雜亂。表格4中給出了新經(jīng)驗(yàn)法校準(zhǔn)所使用的參量。 圖14 新經(jīng)驗(yàn)(jngyn)法采用的流程圖 圖15 傾斜(qngxi)破壞截面圖 （a）實(shí)例

41、(shl)1 ：Beysehir；（b）實(shí)例(shl)2: Goynuk；（c）實(shí)例3： Kisrakdere；（d）實(shí)例4： Eskihisar矸石堆;圖16 在土耳其東北部 Cayeli 和 Kaptanpasa之間出現(xiàn)的安山巖體的一種傾斜破壞截面圖4.3 情況分析 在新經(jīng)驗(yàn)法中，主要(zhyo)用來估計(jì)（=）的參數(shù)(cnsh)為SR、SCR和A。除了外，在確定(qudng)參數(shù)SR時(shí)要通過把巖體擾動(dòng)等級(jí)考慮進(jìn)去，同樣在確定H-B破壞準(zhǔn)則中的參數(shù)s和時(shí)也要把巖體擾動(dòng)等級(jí)考慮進(jìn)去。通過試驗(yàn)和圖8對(duì)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行了校正，圖11對(duì)和進(jìn)行了校正。除了剪切破壞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以外，文獻(xiàn)8中的四組數(shù)據(jù)也可以用

42、來對(duì)圖8中的函數(shù)關(guān)系和進(jìn)行校正。表格5中概述了對(duì)傾斜破壞和四組數(shù)據(jù)的分析。在確定參數(shù)A時(shí)要參考和的值。盡管經(jīng)過對(duì)Kisrakdere的敞開的褐煤礦井中傾斜破壞進(jìn)行分析其安全系數(shù)達(dá)到0.7（FOS=0.7），但其他情況達(dá)到了限制平衡條件（FOS=1）。和Kisrakdere的敞開的褐煤礦井中傾斜破壞綜合條件類似：巖體由密實(shí)的地層、含節(jié)理的泥灰?guī)r地層和軟粘土地層按順序排列構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)破壞斜面長(zhǎng)達(dá)80m.從斜面表面的照片和鉆鑿的斜坡下面的數(shù)據(jù)獲得了此巖體由密實(shí)的地層、含節(jié)理的泥灰?guī)r地層和軟粘土地層按順序排列構(gòu)成。由于受到傾斜破壞的大小和清晰度視野的限制，可能沒有得到斜坡的準(zhǔn)確巖層順序特征。新經(jīng)驗(yàn)法近似

43、的估計(jì)出了四組數(shù)據(jù)。表3 巖體斜坡斷面(dun min)特性分析參數(shù) 實(shí)例1 實(shí)例2 實(shí)例3 實(shí)例4 實(shí)例5間隔（m） =0.04 =0.37,=0.65 =0.75,=1.07 =0.71,=0.82 =0.35 =0.11 =0.13,=0.4 =1.26, =0.65不連續(xù)和 表面光滑-有 表面擦痕（0）； 表面光滑（1）； 表面光滑（1）； 上部分：輕微粗糙（3）；等級(jí)情況 擦痕（0-1）；高風(fēng) 中等風(fēng)化（3）； 輕微風(fēng)化（5）； 輕微風(fēng)化（5）； 中等風(fēng)化（3）； 化（1） 軟性侵蝕5mm(2)； 軟性侵蝕5mm(2)； 軟性侵蝕5mm(2)； 軟性侵蝕5mm(2)； 軟性侵蝕5mm

44、(2)；下部分：輕微-中等風(fēng)化（4） 軟性侵蝕5mm(2)SCR 4 5 8 8 上部分：8 下部分：9 75 13.3 12.5 4.96 8.6SR 4.2 34.5 35.6 51.8 42.2DC 0.7 0.7 0.93 1.0 0.93Mi 7 9.87 9.04 9.87 24() 23.6 18.5 21 16.1 24 (MPa) 5.2 4.8 40.0 4.15 上部分：62.7 下部分：90.8 （GPa）d 9.0 3.8 9.0 2.0 上部分：22 下部分：30實(shí)例1： Baskoyak重晶石礦井(kungjng)；實(shí)例2：Goynuk褐煤礦井；實(shí)例3：Kisra

45、kdere褐煤礦井；實(shí)例4： Eskihisar不安定矸石；實(shí)例(shl)5：CayeliKaptanpasa 手車運(yùn)輸?shù)穆短斓V；a 正確(zhngqu)的間隔；b 光電分析法沿x、y、z軸向估計(jì)；c 基于Hoek et al準(zhǔn)則的擾動(dòng)影響因數(shù)；d基于和值在圖12中估計(jì)其值表4 Palmstrm8在新經(jīng)驗(yàn)(jngyn)法校正中為求數(shù)據(jù)(shj)而使用的參數(shù)Panguna安山巖的數(shù)據(jù)（C6）Stripa花崗巖的數(shù)據(jù)（C7）Palmstrm8給出的Hoek 擬定經(jīng)驗(yàn)法背后解析中的釋義 和Brown47使用的釋義Palmstrm8給出的解釋 擬定經(jīng)驗(yàn)法背后解析中的釋義 間隔（s）=60mm(3組節(jié)理

46、) 間隔（s）=60mm(3組節(jié)理)巖塊體積（Vb）=2-6cm3 巖塊體積（Vb）=2-6cm3 SR=10(根據(jù)3組節(jié)理、間隔 60mm從圖6中得出組合1，節(jié)理間隔（s）=0.25-1.5m 組合1，節(jié)理間隔（s） 組合2，節(jié)理間隔（s）=0.15-0.5m =0.25-1.5m（平均0.88m)沒有給出組合3節(jié)理間隔 組合2，節(jié)理間隔（s）=0.15-0.5m 巖塊體積（Vb）=5-15dm3（平均0.3m）沒有給出組合3節(jié)理間隔 (但是估計(jì)值為0.2m) 巖塊體積（Vb）=5-15dm3 Jv-average=9.5裂隙/m3 SR=40(在圖6中，根據(jù) Jv-average 和Vb)

47、粗糙度：Jr=3(基于Q系統(tǒng)，粗糙和 粗糙度：Rr=5(根據(jù)表2)； 不規(guī)則波動(dòng)) 侵蝕：Ja=2; 侵蝕Rf=2(根據(jù)表2，軟 Palmstrm對(duì)Ja的評(píng)價(jià)是：性2mm)；風(fēng)化RW=5（根帶有相當(dāng)嚴(yán)重的侵蝕和張開的節(jié)理據(jù)表格2，輕微風(fēng)化）要選Ja=3-4SCR=5+2+5=12粗糙度（包括組合1、2、3）：Jr=2粗糙度：Rr=5(根據(jù)表2)；（粗糙，根據(jù)RMi系統(tǒng)）； 侵蝕Rf=5根據(jù)表2，硬性侵蝕（包括組合1、2）：JA=3-4 侵蝕2mm(4),新侵蝕（6）；（硬性侵蝕）；風(fēng)化RW=3（根據(jù)表格2，侵蝕（組合3）：Ja=1中等風(fēng)化）；SCR=5+5+3=13=269MPa D=0.1(

48、幾乎沒有擾動(dòng))=60GPa從新經(jīng)驗(yàn)法中估計(jì)=3.7MPa=3.64MPa=200MPa D=0.1(幾乎沒有擾動(dòng))=55GPa 從新經(jīng)驗(yàn)法中估計(jì) =7.55MPa =7.41MPa Laisvall礦山砂巖的數(shù)據(jù)（C8）德國(guó)Paleozoic泥沙巖的數(shù)據(jù)（C9）Palmstrm8給出的解釋 擬定經(jīng)驗(yàn)法背后解析中的釋義Palmstrm8給出的解釋 擬定經(jīng)驗(yàn)法背后解析中的釋義組合1 裂紋間隙（s）=0.2-1.2m； 組合1 裂紋間隙（s）=0.2-1.2m 組合2 裂紋間隙（s）=0.3-1.5m； (平均0.7m)巖塊體積（Vb）=0.1-0.3cm3 組合2 裂紋間隙（s）=0.3-1.5；

49、 （平均0.9m） Jv-average=2.5裂隙/m3 SR=60(在圖6中，根據(jù) Jv-average 和Vb)此試樣沒有很突出的裂隙， 巖塊體積（Vb）=5-10dm3 主要的短小裂隙方向雜亂。巖塊體積（Vb）=5-10dm3 粗糙度（組合1）：Jr=1 粗糙度：Rr=2(根據(jù)表2)； (平滑，根據(jù)RMi系統(tǒng)) 侵蝕Rf=2(根據(jù)表2，軟侵蝕2mm）粗糙度（組合2）：Jr=1.5 風(fēng)化RW=5.5（根據(jù)表格2，輕微(輕微粗糙，根據(jù)RMi系統(tǒng)) 風(fēng)化）侵蝕（組合1）：JA=2 SCR=2+4+5.5=11.5 侵蝕（組合2）：JA=1輕微粗糙至粗糙； 粗糙度：Rr=3根據(jù)表2，輕微粗 糙

50、（3）； 侵蝕Rf=6（根據(jù)表2，沒有侵蝕） 風(fēng)化RW=6（沒有風(fēng)化） SCR=3+6+6=15 =210MPa D=0.1(幾乎沒有擾動(dòng))Ei=55GPa 從新經(jīng)驗(yàn)法中估計(jì)=18.9MPa =20MPa=65MPa D=0.1(幾乎沒有擾動(dòng))Ei=22GPa 從新經(jīng)驗(yàn)法中估計(jì)=70.7MPa=6.8MPa 表5 用A,分析(fnx)各種實(shí)例(shl)傾斜破壞實(shí)例 輸入的參數(shù) 背后分析D SR SCR UCSi(MPa) （KN/m3） Ei(GPa)a A FOS C1:Beysehir0.7 4.2 4 7 5.2 23.6 9 2.3 0.55 0.06 1.06 2.5 0.99 2.

51、4 1.02 C2: Goynuk0.7 34.5 5 9.87 4.8 18.5 3.8 2 0.55 0.08 1.07 2.1 0.08 1.02 2.2 0.06 1.01 2.2 0.06 0.99 C3:Kisrakdere0.93 35.6 8 9.04 40.0 21.0 9 2.8 0.50 0.05 0.69 2.7 0.05 0.05 0.70 2.7 0.30 0.03 0.66C4:spoil pilesSec (1-1)Sec (2-2)Sec (3-3)Sec (4-4)1.0 51.8 8 9.87 4.15 16.1 2.5 1.9 0.25 0 1.20 1

52、.95 0.15 1.14 2.0 0.10 1.10 2.1 0.10 1.06 1.9 0.25 0 1.12 1.95 0.15 1.06 2.0 0.10 1.03 2.1 0.10 0.99 1.9 0.25 0 1.15 1.95 0.15 1.09 2.0 0.10 1.05 2.1 0.10 1.01 1.9 0.25 0 1.15 1.95 0.15 1.09 2.0 0.10 1.05 2.1 0.10 1.01 C5：CayeliKaptanpasa 手車運(yùn)輸?shù)穆短斓V0.93 42.2 8(上部分) 25a 62.7(上部分) 25 22（上部分） 9（下部分） 90.8

53、（下部分） 30（下部分） 3.3（上部分） 0.3 0.03 0.99實(shí)例 輸入的參數(shù)輸出的參數(shù)(MPa) 背后分析D SR SCR UCSi(MPa) （KN/m3） Ei(GPa)a A (2) (2/1)C6Panguna安山巖0.1 10 12 269 26 60 3.74.1 0.95 3.64 0.98 C7 Stripa花崗巖0.1 40 13 200 26 557.554.0 0.95 7.41 0.98C8Laisvall礦砂巖0.15 60 11.5 210 26 55 204.0 0.93 18.9 0.94德國(guó)古生代的泥沙巖0.1 55 15 65 24 22 6.8

54、3.3 0.95 7.07 1.04 Ei是從圖12估計(jì)(gj)出來的 結(jié)論(jiln)國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(xuhu)創(chuàng)辦會(huì)長(zhǎng)Leopold Mller經(jīng)常(jngchng)強(qiáng)調(diào)巖體的不連續(xù)性并且說，現(xiàn)在的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和土力學(xué)等研究方法不能夠充分分析巖土工程中的問題56。在這份報(bào)告中應(yīng)該注意的是：因?yàn)閺膸r體中制備具有代表性特性的巖芯進(jìn)行試驗(yàn)研究幾乎是不可能的，自從1960s起，預(yù)測(cè)巖體強(qiáng)度和變形性質(zhì)的研究成為巖石力學(xué)研究的主要課題。雖然已經(jīng)提出了很多確定巖體強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)法，但是在這個(gè)研究領(lǐng)域里很少有聞名的經(jīng)驗(yàn)法。這些公式中的每一個(gè)都對(duì)掩體強(qiáng)度的確定做出了貢獻(xiàn)。自從H-B破壞準(zhǔn)則在1980年提出后，

55、就被廣泛的在全世界使用，很多工程領(lǐng)域都首選使用H-B破壞準(zhǔn)則。這個(gè)準(zhǔn)則的提出者和一些別的研究員為了克服這個(gè)準(zhǔn)則的漏洞和局限性，在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了很多改進(jìn)。僅對(duì)于有很多裂隙 Panguna安山巖巖體，它對(duì)應(yīng)完整巖石的值47為265MPa,在破壞準(zhǔn)則發(fā)展過程中，準(zhǔn)則的提出者曾把其完整巖石的值看做次巖體的值?；谌齻€(gè)堅(jiān)硬巖體的實(shí)例（其中的兩個(gè)和本文中的實(shí)例7、實(shí)例8一樣），Edelbro et al.57指出N、RMi8、Q2、GSI11共同決定著測(cè)量的堅(jiān)硬巖體的強(qiáng)度。雖然H-B破壞準(zhǔn)則應(yīng)用在堅(jiān)硬巖體時(shí)得到的結(jié)果較為準(zhǔn)確，但其用在軟性到中等硬度的巖體時(shí)就不準(zhǔn)確了。近年來的很多研究重點(diǎn)標(biāo)出了這個(gè)準(zhǔn)則的

56、局限性，為克服這些局限他們提出了很多新的改進(jìn)。然而，這些改進(jìn)以后的一些細(xì)節(jié)，特別是在估計(jì)軟巖體強(qiáng)度方面，仍需要探索改進(jìn)。在拓展的土力學(xué)文獻(xiàn)中有很多重要的研究，這些研究包括分析裂隙巖體與軟巖體全應(yīng)力邊界等重要研究。那些關(guān)于裂隙土體全應(yīng)力的研究在新經(jīng)驗(yàn)法中被用來校正裂隙巖體與軟巖體全應(yīng)力邊界。后來，抗壓強(qiáng)度減小比率（）通過保留它的最新形式被引入到最流行的H-B準(zhǔn)則的非線性包絡(luò)線11。在有名的經(jīng)驗(yàn)公式中一般首選的輸入?yún)?shù)例如：完整巖石材料的單軸抗壓強(qiáng)度（）、完整巖石材料的彈性模量（Ei）、基于文獻(xiàn)33中的結(jié)構(gòu)等級(jí)概念定義的裂隙度，這些參數(shù)在新經(jīng)驗(yàn)法中也被作為輸入?yún)?shù)來計(jì)算。此外，可以通過在SR中用來

57、定義裂隙增加密度的兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的折減參數(shù)、在H-B準(zhǔn)則中用來定義巖體聯(lián)結(jié)降低等級(jí)的S和mb參數(shù)，來確定巖體擾動(dòng)。 新經(jīng)驗(yàn)(jngyn)法和H-B準(zhǔn)則所適用的巖體條件相似。對(duì)于含有較寬斷面的巖體，其結(jié)構(gòu)等級(jí)（SR）值可能大于70.當(dāng)對(duì)含有寬斷面的巖體工程施工時(shí)，要考慮新經(jīng)驗(yàn)公式是否可以適用。換句話說，當(dāng)巖體中含有潛在的破裂結(jié)構(gòu)被當(dāng)做不連續(xù)面對(duì)(min du)待時(shí)，首選使用新經(jīng)驗(yàn)法是不恰當(dāng)?shù)摹?最后(zuhu)應(yīng)該記住的是:用新經(jīng)驗(yàn)法得到的巖體強(qiáng)度包絡(luò)線不應(yīng)該作為巖體殘余強(qiáng)度來估計(jì)其值?？箟簭?qiáng)度降低比率（SRRC）法已經(jīng)被運(yùn)用到很多認(rèn)同巖體的科學(xué)領(lǐng)域，并且使用從軟巖體到硬巖體的九個(gè)礦體實(shí)例對(duì)其校準(zhǔn)

58、。 Mller13指出：“學(xué)者們已經(jīng)為提出每天使用的便利的估計(jì)法和簡(jiǎn)單公式法付出了很多努力，這為工程師提供了簡(jiǎn)單的工作工具。我在這里看到了一個(gè)隱患：復(fù)雜的東西經(jīng)過不計(jì)代價(jià)的簡(jiǎn)單化后并沒有變得更簡(jiǎn)單。與巖石力學(xué)有關(guān)的東西本身就是復(fù)雜的?！币虼耍m然經(jīng)驗(yàn)法是獲得設(shè)計(jì)參數(shù)的實(shí)用性工具，需要強(qiáng)調(diào)的是：不能單獨(dú)的只用他們（經(jīng)驗(yàn)法）中的任一個(gè)進(jìn)行最終設(shè)計(jì)，特別對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不豐富的設(shè)計(jì)者。所以，新經(jīng)驗(yàn)法要根據(jù)新的情況新的思想來進(jìn)行討論改善。感謝本論文是在TUBITAK（課題編號(hào)108Y002）資助研究的課題成果基礎(chǔ)上研究的。作者感謝本課題專門技術(shù)顧問Robert Zimmerman 和Ed Medley的寶貴點(diǎn)

59、評(píng)。除此之外，還要感謝Arild Palmstrm ，Arild Palmstrm 允許作者借用Arild Palmstrm 在他的Ph.D.論文中使用的數(shù)據(jù)，還要感謝匿名評(píng)論家們的寶貴意見。 參考文獻(xiàn)1 Bieniawski ZT. Engineering rock mass classifcations. John Wiley and Sons;1989. 215 p.2 Hoek E, Brown ET. Practical estimates of rock mass strength. Int J Rock MechMin Sci 1997;34(8):116586.3 Barton

60、 N. Some new Q value correlations to assist in site characterization andtunnel design. Int J Rock Mech Min Sci 2002;39:185216.4 Yudhbir, Lemanza W Prinzl F. An empirical failure criterion for rock masses.In: Proceedings of the fifth international congress society of rock mechanics,Melbourne, vol. 1;