本發明屬于巖土工程技術領域，公開了一種獲取結構面抗剪強度的方法，包括：采用直剪設備開展巖石平直結構面試樣的速率階躍試驗，建立巖石基本摩擦角的速率?狀態摩擦本構方程；進行不同法向應力、粗糙度、剪切速率的結構面剪切試驗，獲取各試驗條件下結構面對應的結構面峰值摩擦角；基于巖石基本摩擦角的速率?狀態摩擦本構方程和各試驗條件下結構面對應的結構面峰值摩擦角，運算得到結構面的峰值剪脹角；通過數值分析獲取峰值剪脹角方程；疊加巖石基本摩擦角的速率?狀態摩擦本構方程和峰值剪脹角方程獲得抗剪強度方程；基于抗剪強度方程獲取結構面抗剪強度。本發明提供的獲取結構面抗剪強度的方法能夠可靠獲取結構面抗剪強度。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，特別涉及一種獲取結構面抗剪強度的方法。

背景技術

結構面抗剪強度對于巖土工程結構安全至關重要，準確評估結構面抗剪強度具有重要的科學和工程意義。其中，影響硬性結構面抗剪強度的主要因素包括：結構面粗糙度、巖性、法向應力狀態及剪切速率等。現有確定結構面抗剪強度的方法中大多基于粗糙度、巖性、法向應力等參數，但是實際影響抗剪強度的因素較多，現有方法主要針對上述因素展開研究和應用，導致在實際工作中，確定的結構面抗剪強度的可靠性并不高。

發明內容

本發明提供一種獲取結構面抗剪強度的方法，解決現有技術中結構面抗剪強度獲取方法可靠性差的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種獲取結構面抗剪強度的方法，包括：

制備巖石平直結構面試樣和巖石粗糙結構面試樣；

采用直剪設備開展所述巖石平直結構面試樣的速率階躍試驗，建立巖石基本摩擦角的速率-狀態摩擦本構方程；

基于所述巖石平直結構面試樣和所述巖石粗糙結構面試樣進行不同法向應力、粗糙度、剪切速率的結構面剪切試驗，獲取各試驗條件下結構面對應的結構面峰值摩擦角；

基于所述巖石基本摩擦角的速率-狀態摩擦本構方程和所述各試驗條件下結構面對應的結構面峰值摩擦角，運算得到不同法向應力、粗糙度、剪切速率結構面的峰值剪脹角；

通過數值分析獲取峰值剪脹角基于法向應力與單軸壓縮強度的比值、試樣粗糙度以及剪切速率的定量關系，確定峰值剪脹角方程；

疊加所述巖石基本摩擦角的速率-狀態摩擦本構方程和所述峰值剪脹角方程獲得抗剪強度方程；

基于所述抗剪強度方程獲取任意天然結構面抗剪強度，評估工程穩定性。

進一步地，所述粗糙度試樣包括3～5種粗糙度的試樣。

進一步地，所述巖石粗糙結構面試樣采用雕刻法制備。

進一步地，所述速率階躍試驗中，剪切速率的調整范圍為0.0001～1mm/s。

進一步地，所述速率階躍試驗中，法向應力的調整范圍為0.01～0.8倍單軸抗壓強度。

進一步地，所述基于所述巖石平直結構面試樣和所述巖石粗糙結構面試樣進行不同法向應力、粗糙度、剪切速率的結構面剪切試驗，獲取各試驗條件下結構面對應的結構面峰值摩擦角包括：

基于所述巖石平直結構面試樣和所述巖石粗糙結構面試樣進行不同法向應力、粗糙度、剪切速率的結構面剪切試驗，得到各試驗條件下結構面對應的抗剪強度；

基于所述結構面對應的抗剪強度計算各試驗條件下結構面峰值摩擦角。

進一步地，所述巖石基本摩擦角的速率-狀態摩擦本構方程包括：

f_b＝arctan(μ)；