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岩石试件尺寸效应嘿，朋友！咱今儿来聊聊岩石试件尺寸效应这个有点特别的话题。
您想想，岩石这东西，平常咱看着挺结实，可一到研究它的时候，尺寸大小还真就有讲究啦！就好比咱们买衣服，同样的款式，不同的尺码，穿在身上那效果能一样吗？岩石试件也是这个理儿！大尺寸的岩石试件，就像是个大块头，看着威风，可里面的各种结构、纹理、缺陷啥的，藏得可深啦。
咱要研究它，就得费好大的劲，就像要驯服一头大象，不容易啊！而且，大尺寸试件在试验的时候，要求的设备那可得是大力士级别的，不然怎么能撑得住它的分量？再说说小尺寸的岩石试件，这就像是个小不点儿。
虽然容易摆弄，可问题也来了。
它那么小，能代表大块岩石的真实情况吗？这就好比用一片小树叶去想象整棵大树的样子，能准吗？那这尺寸效应到底咋影响咱们对岩石的了解呢？比如说强度吧，小尺寸的岩石试件，可能看起来强度挺高，可真放到大尺寸的岩石身上，也许就不是那么回事儿啦。
这就像小孩能轻松举起的小哑铃，大人举起来当然不费劲，可要是换成大杠铃，可就没那么简单咯！还有啊，岩石内部的那些裂纹、孔隙，在不同尺寸的试件里表现也不一样。
大尺寸试件里，这些缺陷分布得更广，影响也就更复杂。
小尺寸试件呢，可能就体现不出这种复杂性，就像小拼图和大拼图，展现的画面完整度能一样吗？所以说，研究岩石试件尺寸效应可太重要啦！要是不搞清楚这个，咱们在工程建设中，比如说修大坝、挖隧道，那不就容易出岔子吗？您说是不是？咱得认真对待岩石试件尺寸效应，就像对待一位神秘的客人，要仔细观察它的一举一动，才能摸透它的脾气，让它为咱们的工程建设好好服务，而不是捣乱。
总之，岩石试件尺寸效应可不是个能随便忽略的小问题，它关系着咱们工程的安全和稳定，可得重视起来！。
岩体结构面力学行为的尺寸效应研究
岩体结构面力学行为的尺寸效应研究是指研究岩体结构面在不同尺寸的物体上的行为以及与物体尺寸的关系。
岩体结构面的力学行为受到许多因素的影响,如岩石的物理性质、岩体的规模、岩体的接触面形态、地震波的传播等等。
因此,研究岩体结构面的尺寸效应对于深入了解岩体力学行为具有重要意义。
在岩体结构面的尺寸效应研究中,通常采用实验和模拟方法。
实验方法主要是通过测量不同尺寸物体的应力、应变等物理性质来研究岩体结构面的尺寸效应。
模拟方法则是通过建立数学模型,对岩体结构面的尺寸效应进行建模和模拟,以得到更加准确的结论。
岩体结构面的尺寸效应研究还涉及到许多相关领域的知识,如岩石力学、弹性力学、材料科学、地震学等等。
研究人员需要综合运用这些知识,才能得出准确的研究结果。
岩体结构面的尺寸效应研究对于深入了解岩体力学行为具有重要意义,对于工程、地质等领域都有着广泛的应用。
第21卷 第2期岩石力学与工程学报 21(2)：215～2182002年2月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb .，20022000年5月26日收到初稿，2000年7月17日收到修改稿。
作者 潘一山 简介：男，1964年生，1999年于清华大学工程力学系固体力学专业获博士学位，现为教授，主要从事岩石力学方面的研究工作。
岩石材料应变软化尺寸效应的实验和理论研究潘一山 魏建明(辽宁工程技术大学力学与工程科学系 阜新 123000)摘要 采用同直径不同高度的砂岩试件进行岩石全程应力-应变试验，发现了砂岩的应变软化尺寸效应，即峰值强度后随着试件高度增加，岩石脆性增大。
对这一试验结果，采用梯度塑性理论进行分析，理论解和试验值取得了较好的一致性。
关键词 岩石，应变软化，尺寸效应，梯度塑性理论分类号 TU 459+.1，TU452 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2002)02-0215-041 引 言在岩石变形破坏研究中，至今一直没有很好研究和解释的现象之一是岩石的变形破坏具有尺寸效应。
在实验研究方面，文[1]首次利用简单的试验设备观测到岩石受压试件随高度的增加其所能承受的压力降低，表明岩石破坏与尺寸有一定的联系；文[1]在受压岩石试验过程中得出岩石的强度随试件细长比而变化，显示出其具有尺寸效应，但并没有对岩石破坏的尺寸效应做出进一步的实验研究；文[2]对混凝土的尺寸效应进行了详细的实验研究，得出无论是普通混凝土或高强混凝土，试件受力随着细长比的减少而增加；在软化机制中，峰值强度后的可延性随试件细长比的减少而增加。
在理论研究方面文[3]对准脆性材料进行了理论分析，以简单的基于断裂力学的受压破坏模型为基础，对尺寸效应进行了分析。
本文针对岩石应变软化尺寸效应这一岩石力学界长期未能解决的问题首先进行了实验研究，对5种高度不同的试件进行了试验，发现了岩石破坏的尺寸效应，并用梯度塑性理论对岩石破坏的尺寸效应进行了解析分析。
层状岩体变形模量参数全过程确定方法研究作者：赵顺利杜卫长朱永和来源：《人民黄河》2019年第04期摘要：针对层状岩体现场变形试验中一个综合变形模量指标无法准确反映全过程变形特征的问题，引入自然应变的概念，从单裂隙结构出发，推导了适用于层状岩体结构的压力变形关系曲线解析方程，并进一步建立应力与变形模量的负指数模型。
为验证负指数模型的有效性，通过几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程坝址区层状岩体变形试验成果进行验证。
研究结果表明，提出的确定层状岩体变形试验全过程变形模量的方法可以高精度拟合试验数据，并可以较好地表达应力与变形模量的非线性关系。
关键词：层状岩体：变形试验;变形模量;自然应变中图分类号：TV221.2文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000- 1379.2019. 04.019在水利水电工程中，准确获取岩体的变形特征参数对于保证工程的安全性具有重要意义。
目前，获取岩体变形参数的方法较多，总体而言有经验法和现场试验法两类。
张占荣等[1]指出经验法作为一种经济实用的方法，可以在现场试验条件受限时，提供可供参考的岩体变形模量值。
目前国内外对经验法均有较多的研究，Hoek E开创并发展了地质强度指标（GSI），建立了GSI与岩体变形模量之间的函数关系[2-3].基于GSI的方法得到了广大国内外学者的一致认可[4-5].常用的经验法指标还包括BQ、RQD、波速等[1.6-7]，除了上述单指标方法，目前还提出了基于神经网络的多指标方法[8]。
经验法估算岩体变形模量相对经济便捷，但由于其存在误差难以估计的劣势，因此经验法的工程应用受到了较大的限制，仅适用于初步设计阶段或中小型岩土工程[7]。
随着水利水电工程对工程稳定性的分析日趋精细，以及计算机技术、数值方法的迅速发展，对岩体参数的可靠性提出了较高的要求[9].现场试验法依旧是目前最常用的确定岩体变形模量的方法。
在现场试验法中，刚性承压板法是水利水电工程中获取岩体变形参数的一种重要试验方法。
岩石的变形特性及试验方法研究.doc岩石的变形特性及试验方法研究岩石的变形特性是指岩石在外力作用下岩石中的应力与应变的关系特性，它是影响建筑物稳定的重要因素。
岩石在较小的力的作用下首先发生变形，变形量随作用力增大而增大，当作用力和变形量超过一定的限度后就会发生破坏，在作用力不断增大的过程中，岩石的变形和破坏是一个统一的、连续的过程。
工程岩体如果变形过大就会导致上面的建筑物失稳危及安全，因此工程勘察期间必须获得可靠的变形参数，才能据此在施工时采取适当措施防止其对工程的影响，保证建筑物的安全。
下面分别从岩石的变形特性、变形阶段和试验方法等方面进行探究1岩石变形的特性岩石的变形性质通常用应力一应变曲线表不，它通过测量岩石试样受压时的应力一应变关系得到。
山于岩石的组成成分及其结构与构造比较复杂，所以岩石的应力一应变关系也比较复杂，岩石变形过程中表现出弹性、塑性、勃性、脆性和延性等性质。
1. 1弹性在一定应力范围内，物体受外力作用产生变形，去除外力后能够立即恢复原状的性质，这种变形称为弹性变形。
1.2塑性物体受外力作用后发生变形，去除外力后不能完全复原状的性质，这种变形称为塑性变形或永久变形。
1.3勃性物体在外力作用下变形不能立刻完成，应变速率随应力增大而增大的性质，这种变形称为流动变形。
1.4脆性物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质。
1.5延性物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质。
另外，岩石的变形和破坏的性质还会随着受力状态的变化而变化。
岩石在三向受力状态下与单向受力状态下的应力一应变关系有很大的区别，随着围压增大，三向抗压强度增加，峰值变形增加，弹性极限增加，岩石山弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。
2岩石变形的阶段根据单向无侧限逐级维持荷载法应力一应变关系曲线曲率的变化，可将岩石变形过程划分为四个阶段:2. 1孔隙裂隙压密阶段岩石中原有的微裂隙逐渐被压密，曲线呈上升形，岩石变形多为塑性变形，曲线斜率随应力增大而逐渐增大，表不微裂隙的变化开始较快，随后逐渐减慢，对于微裂隙发育的岩石，本阶段较明显，但致密坚硬的岩石很难划出这个阶段，此阶段末点对应的应力称为压密极限强度。
焦作工学院学报(自然科学版),第21卷,第5期,2002年9月Jour nal of Jiaozuo I nstitute of T echnolog y(Natural Science),Vo l.21,N o.5,Sep.2002岩石强度尺寸效应的研究方法和机理的研究杨圣奇,苏承东,明平美,王光勇(焦作工学院,河南焦作454000)摘要:论述了目前研究岩石强度尺寸效应现象的四种方法,指出了每种方法存在的不足,讨论了岩石强度尺寸效应产生的机理,探讨了岩石强度尺寸效应研究方法今后的发展方向.关键词:岩石强度;尺寸效应;研究方法;机理中图分类号:T D313+.3文献标识码:A文章编号:1007O7332(2002)05O0324O03 1岩石强度尺寸效应的研究方法1.1试验研究岩石是一种非均质材料,其结构内部具有位错、裂隙、孔洞、节理和弱面等缺陷,这使得实验室测得的岩样强度离散性很大;另一方面,随着岩石试件尺寸的不同,岩石强度呈现出很大的差异性,这就是岩石强度的尺寸效应.探寻岩石强度尺寸效应产生的内在机理,通过实验室测定的小尺寸岩石试件的强度来预测岩体强度,是岩石力学的重要研究课题[1~3].自Weibull[1](1939)对岩石材料强度尺寸效应进行了系统研究之后,许多不同领域的研究工作者都对此进行了大量研究.基于试验研究的基础上,对岩石强度与尺寸之间的关系主要结论有:(1)单轴压缩下,岩石强度与尺寸无关[2].这种观点忽视了岩石材料的非均质性.(2)单轴压缩下,岩石强度随着尺寸的增大而减小[3,4].这是普遍认同的一种观点.(3)岩石在无围压作用下,通常表现为张破裂,见图1a;在中等围压作用下,通常表现为剪破裂,见图1b;在高围压作用下,通常表现为塑性变形,见图1c.这就是说,增大围压能使得岩石由脆性逐步向延性转化,因而减小岩石强度的尺寸效应,这已为众多实验结果所证实.1.2分形损伤力学1973年,Mandelbrot B.B.[7]创立了分形几何学,以后的几十年里,分形几何学在岩石力学中得到了广泛应用.而岩石损伤力学则是Doug ill[5,6]在1979年把损伤力学应用于岩石力学研究中,并建立了脆性岩石损伤模型,从而创立的一门岩石力学分支.后来,有人研究发现,分形几何学与岩石损伤力学的结合,能够更好地表征岩石的损伤状态与损伤演化.1999年,杨友卿[7]基于上述思考,从岩石统计损伤力学的角度出发,结合分形几何学中的分维数,来分析岩石强度与尺寸之间的关系,开辟了一条研究的新途径,提出了两个不同尺寸岩石强度与尺寸之间的关系为R cL1 R cL2=(1-D)lgL1L2,(1)式中,R cL1为尺寸为L1的岩石单轴抗压强度;R cL2为尺寸为L2的岩石单轴抗压强度;D为岩石的损伤收稿日期:2002O03O16;修回日期:2002O04O15作者简介:杨圣奇(1978O),男,江苏盐城人,硕士研究生,主要从事岩石力学方面的研究工作.变量.图2所示是D 分别为0.05、0.10、0.15、0.20、0.30、0.50时强度的尺寸效应.这种方法对岩石强度随试件尺寸的增大而减小的规律作了定量描述,但对强度尺寸效应产生的机理仍认识不深.1.3 MSDP u 强度准则M SDP u 强度准则[8]是Aubertin &Simon (1996,1997)将M ises O Schleicher 强度准则与Drucker O Prager 强度准则统一起来,得到的新的强度准则.2000年,Aubertin &Simon 又用MSDP u强度准则对完整岩石强度的尺寸效应进行了分析与研究,并提出了完整岩石强度与尺寸之间的关系式R N =R S -x 1(R S -R L )K N -D S D L -D Sx 2,(2)式中,D N 为岩石的尺度;R N 是岩石尺寸为D N 时的强度;D S 为岩石的最小尺寸;R S 是岩石尺寸为D S 时的强度;D L 为岩石的临界尺寸;R L 为岩石尺寸为D L 时的强度;x 1与x 2为岩石材料的力学参数.Aubertin &Simon 认为x 1、x 2应通过不同尺寸岩样的实验来确定,但作者认为x 1的值应该恒为1,将D N 取为D L ,R N 取为R L ,代入公式(2)就可发现这一点.因此公式(2)应该为R N =R S -(R S -R L )D N -D S D L -D Sc ,(3)式中,c 仍为岩石材料参数,恒\0.在R S ,R L 一定时,对式(3)两边求导,得d R N d D N =-c R S -R L D L -D S D N -D S D L -D Sc-1.显然,d R N d D N[0,在d R N d D N <0(c >0)时,岩石强度随尺寸的增大而减小,但d R N d D N=0(c =0)时,岩石强度恒定不变,此时的岩石强度实质上就是岩体强度.M SDP u 强度准则仅适用于各向同性岩体中的完整岩石,不能推广应用.1.4 RFPA 数值模拟2000年,唐春安等人运用RFPA 软件对五种高宽比相同但尺寸不同的完整岩石的单轴抗压强度试验进行了数值模拟,并利用这一数值模拟研究了强度与尺寸之间的关系[9].图3是根据模拟结果所得岩样尺寸与强度之间的关系曲线.从图3不难看出,岩石强度随尺寸的增大而减小,其相关系数达到了0.996,这一模拟结果与众多研究所得结果一致.然而,它仅是针对特定的模型而言,并不等于岩石真实特性的反映,现场岩体处在复杂的应力应变环境中,数值模拟不可能做到真正模拟现场岩体所处的地应力状态.2 对岩石强度尺寸效应机理的讨论(1)文献[3]通过分析7种岩石单轴抗压强度的试验结果,指出了强度随尺寸增加而呈幂律衰减规律.然而,当试样尺寸达到某一临界值时,尺寸的再增大并不显著减小岩石的强度.如闪长岩,当其尺寸达到70cm 以后,尺寸的再增大,岩石强度趋于稳定,而石灰岩在其尺寸达到25cm 后,强度便不再明显减小.不同岩石的强度从不稳定过渡到稳定的临界尺寸是不同的,现场岩土工程的强度设计中,若采用由试验结果得出的岩石强度,必须考虑其尺寸效应,才能避免工程事故的发生.(2)对于单轴压缩下的岩石强度尺寸效应,人们通常认为尺寸愈大的岩石其内部的裂纹与裂隙愈多,因而其破坏强度就愈小.但如果从断裂与损伤力学角度去分析,岩石内部缺陷的尺度与密度没有325第5期 杨圣奇等:岩石强度尺寸效应的研究方法和机理的研究326焦作工学院学报(自然科学版)2002年第21卷变化,它的破坏强度也不应该有较大的变化.运用统计学的基本原理也许能很好地解释这一现象,由于尺寸较大的岩石内部所包含的缺陷数较多,许多个基本缺陷组成最大缺陷簇的可能性也就越大,而由最大缺陷簇等构成的裂纹尺寸也就越大,因此,尺寸越大的岩石强度也就越小.(3)现有文献对常规三轴压缩下的岩石强度尺寸效应研究较少,对其复杂的机理更是难以得知,这主要是因为围压的增大能使得岩石由脆性向延性转化,而当岩石在延性状态时,尺寸对强度的影响很小.但对多缺陷岩石材料而言,增大围压是否仍能减小尺寸对强度的影响,迄今还没有明确定论,这或许会成为探寻其机理的一个研究方向.但需要特别指出的是,岩石的尺寸效应不仅是轴向应力的函数,而且也是围压的函数.近几年来,岩石强度尺寸效应越来越受到从事岩土工程的专家学者的重视,人们也在不断地探寻新方法以揭示其产生的机理,主要归结为[10~12]:(1)试验研究方法.岩石材料的强度尺寸效应同内在物理机制密切相关,故在试验研究中,要运用CT、电镜扫描(SEM)、声发射(AE)等先进技术,从微观与细观层次上对岩石破坏过程区的成核、扩展及集结等破坏机制进行定量研究,揭示其在不同尺寸下的破坏机制的差异.(2)理论分析方法.引入新理论、新观点,如物理学和非线性科学结合的方法,人工智能与专家系统结合的方法等,研究不同尺寸下岩石的损伤规律,以进一步探明岩石强度尺寸效应的内在机理.(3)数值模拟方法.采用一些新的分析手段,如非局部损伤理论等,实现对岩石内在微缺陷的产生、扩展以及交汇过程的计算机模拟,分析不同尺寸下岩石强度的变化,探寻其尺寸效应的规律.参考文献:[1]W eibull W.T he phenomenon of rupture o f so lids[M].I.V. A.Proc.,153,Stockholm,1939.[2]Dr ey er.W.T he science of Rock mechanics[M].part I.1973.[3]刘宝琛,张家生,杜奇中.岩石抗压强度的尺寸效应[J].岩石力学与工程学报,1998,17(6):611-614.[4]尤明庆,华安增.岩样单轴压缩的尺度效应和矿柱支承性能[J].煤炭学报,1997,22(1):37-41.[5]谢和平.岩石混凝土损伤力学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1990.[6]余寿文,冯西桥.损伤力学[M].北京:清华大学出版社,1997.[7]杨友卿.岩石强度的损伤力学分析[J].岩石力学与工程学报,1999,18(1):23-27.[8]Aubertin M.,L i L.,Simon R..A multiax ial stress cr iterion for short O term streng th of isotropic rock media[J].Int.J.Rock M ech.M ini.Sci.,2000:37(8):1169-1193.[9]T ang CA,Liu H,L ee PK K,T sui Y,T ham L G.N umerical studies of the influence of microstructure on rock failurein uniax ial compression O PartÒ:constr aint,slenderness and size effect[J].I nt J.Ro ck M ech.M ini.Sci.,2000: 37(4):571-583.[10]葛修润,任建喜,蒲毅彬.岩石疲劳损伤扩展规律CT细观分析初探[J].岩土工程学报,2001,23(2):191-195.[11]王恩元,何学秋.煤岩变形破裂电磁幅射的实验研究[J].地球物理学报,2000,43(1):131-137.[12]傅宇方,唐春安.岩石声发射K aiser效应的数值模拟试验研究[J].力学与实践,2000,22:42-44.Study on the method and mechanism of size effect of rock strengthYANG Sheng O qi,SU Cheng O dong,M ING Ping O mei,WANG Guang O yong(Jiaoz uo I nstitu te of Technology,Jiaoz uo454000,China)Abstract:Size effect of rock strength is discussed and four different methods for studying this kind of phenomenon is sum marized,the disadvantages of each kind of method is pointed out,and its mechanism is also discussed.The development direction of the method for study ing size effect of rock strength is described.Key words:rock strength;size effect;study method;mechanism(本文责任编校李文清)。
岩石损伤变形与尺寸效应研究的开题报告
一、选题背景
岩石是地壳中常见的一种天然固体材料，因其普遍存在于地下而又
与建筑、水利、交通等基础设施密切相关，故对岩石的性质和损伤变形
进行研究具有重要的工程意义。
而岩石的尺寸效应也在近年来的研究中
逐渐引起了研究人员的关注，因此本文研究的题目为“岩石损伤变形与
尺寸效应”。
二、选题意义
1、在实际工程中，岩石结构的损伤变形会对建筑、水利、交通等基础设施的安全性和稳定性产生重大影响。
因此研究岩石损伤变形，提高
岩石的稳定性和安全性，具有重要的实际应用价值。
2、岩石结构的尺寸效应指的是物理尺寸对其力学响应性能的影响。
因此研究岩石结构的尺寸效应，对于提高其力学响应性能，深入认识岩
石的本质特征及其力学性质具有重要的科学研究价值。
三、研究内容及方案
1、岩石损伤变形的研究
岩石的损伤变形机制受到多种因素的影响，包括温度、湿度、压力、重力等。
本文将以岩石的所有因素都考虑在内，分析其损伤变形的机制，并尝试给出相应的模型以模拟其损伤变形过程，并进行实验验证。
2、岩石尺寸效应的研究
岩石结构的尺寸效应具有相当的复杂性，因此需要采用恰当的实验
方法才能有效验证。
本文将采用颗粒材料离散元模拟（DEM）方法，进
行大量岩石结构尺寸效应的数值模拟研究，以期深入了解其内在机理及
规律。
四、预计成果
通过本文的研究，理论上可以对岩石损伤变形和尺寸效应进行一个相对全面的解析和探讨。
同时，通过实验和数值模拟的方式，可以较为准确地掌握和模拟岩石的损伤变形和尺寸效应，为今后更加深入的研究提供了基础。
基于GSI系统的岩体变形模量取值及应用作者：卢书强， 许模， LU Shuqiang， XU Mo作者单位：卢书强,LU Shuqiang(三峡大学,三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北,宜昌,443002;成都理工大学,地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川,成都,610059)， 许模,XUMo(成都理工大学,地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川,成都,610059)刊名：岩石力学与工程学报英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING年，卷(期)：2009，28(z1)被引用次数：0次参考文献(19条)1.BIENIAWSKI Z T Determining rock mass deformability:experience from case histories 1978(05)2.SERAFIM J L.PEREIRA J P Consideration of the geomechanical classification of Bieniawski 19833.NICHOLSON G A.BIENIAWSKI Z T A nonlinear deformation modulus based on rock mass classification 1990(03)4.HOEK E.CARRANZA-TORRES C T.CORKUM B Hoek-Brown failure criterion 20025.BARTON N Some new Q-value correlations to assist in site characterization and tunnel design2002(02)6.HOEK E.DIEDERICHS M S Empirical estimation of rock mass modulus 2006(02)7.HOEK E.BROWN E T Practical estimates or rock mass strength 1997(08)8.HOEK E.MARINOS P.BENISSI M Applicability of the geological strength index(GSI) classification for very weak and sheared rock masses,the case of the Athens Schist Formation 1998(02)9.MARINOS P.HOEK E GSI:a geologically friendly tool for rock mass strength estimation 200010.SONMEZ H.ULUSAY R Modifications to the geological strength index(GSI) and their applicability to stability of slopes 1999(06)11.SONMEZ H.GOKCEOGLU C.ULUSAY R Indirect determination of the modulus of deformation of rock masses based on the GSI system 2004(05)12.CAI M.KAISER P K.UNO H Estimation of rock mass deformation modulus and strength of jointed hard rock masses using the GSI system 2004(01)13.陈祖煜.汪小刚.杨健岩质边坡稳定性分析--原理@方法@程序 200514.宋建波.张倬元.于远忠岩体经验强度准则及其在地质工程中的应用 200215.韩凤山大体积节理化岩体强度与力学参数[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2004(05)16.李同录.罗世毅.何剑节理岩体力学参数的选取与应用[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2004(13)17.闫长斌.徐国元对Hoek-Brown公式的改进及其工程应用[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2005(22)18.PALMSTROM A Characterizing rock masses by the RMI for use in practical rock engineering,part1:the development of the rock mass index(RMI) 1996(02)19.中华人民共和国行业标准编写组GB 50287-2006.水力发电工程地质规察规范 2006相似文献(10条)1.期刊论文马莎.姜彤.黄志全.李华晔岩体变形模量偏最小二乘回归与神经网络关联性研究-岩石力学与工程学报2004,23(22)偏最小二乘回归不直接考虑因变量与自变量回归问题,而直接提取与系统有关的新的综合变量,并能利用交叉原理确定成分个数,尤其在分析单因变量与多自变量间关系上,其所得结果更为满意;人工神经网络具有自适应学习和记忆能力,尤其是3层BP网络模型.把这两者相关联,以岩体变形模量为因变量,岩石比重等7个因素为自变量,分析研究了焦作-晋城高速公路试验资料,所得拟合值与实测值误差最大为5.43%,较偏最小二乘法回归分析19.07%的误差好了许多.该方法为参数选取找到了一条新的途径.2.期刊论文王旭升.蒋小伟.万力.WANG Xusheng.JIANG Xiaowei.WAN Li用渗透性随埋深变化趋势反求岩体变形模量的简化模型-岩石力学与工程学报2008,27(z2)取得大尺度范围岩体的宏观力学参数是地质工程领域的难题.渗透性随埋深衰减的趋势恰恰反映岩体在大尺度范围的渗流场一应力场耦合行为,为解决这个问题提供契机.根据自重应力作用下岩体的应变-渗透耦合机制,以孔隙度和裂隙宽度为中间参数,建立利用渗透性随埋深变化趋势反求岩体变形模量的简化模型,推导了岩块体积模量和结构面法向刚度的反演公式.这种简化模型是在假设岩体物质结构相对均匀、只存在单组裂隙、无构造应力的理想情况下建立的,但为获取大尺度范围岩体的宏观应力一应变参数提供一种新的参考途径.3.期刊论文于震平.李铁汉.YU Zhen-ping.LI Tie-han工作应力状态下岩体变形模量的研究-岩石力学与工程学报2005,24(10)工程岩体力学参数的大小与围压有着密切的关系.对于工程实践而言,用于工程设计的岩体参数值,应该反映该岩体工程在工作应力状态下的性状.以原位载荷试验结果推测拱坝工作状态下受力岩体的变形模量为例,推导了以初始地应力表达的原位试验试样的围压公式和受力岩体在工作应力状态下的围压公式,建立了原位试验结果与围压之间的关系.并将这种根据原位试验结果推求受力岩体在工作应力状态下的变形模量的方法用于计算黄河2号水电站高拱坝坝基(肩)岩体的变形模量,其结果是合理的,可以用于工程设计实践中.4.会议论文喻勇.肖国强.王法刚岩体变形模量的尺寸效应2003岩土工程中,现场岩体的承压板试验和变形试验可看作是不同尺寸岩体的变形试验.在某工程的现场岩石力学试验中,对同一组试点的岩体先后进行了承压板变形试验和承载力试验,研究了岩体变形模量的尺寸效应,结果表明,岩体变形模量主要受岩体中的裂隙发育状况控制,当岩体质量较好时,可以由承载力试验曲线来确定岩体的变形特性,这一做法具有一举两得的效果.5.期刊论文李维树.黄志鹏.谭新.LI Weishu.HUANG Zhipeng.TAN Xin水电工程岩体变形模量与波速相关性研究及应用-岩石力学与工程学报2010,29(z1)水电工程常常用原位岩体承压板法变形试验的变形模量E0与对应部位岩体的纵波速度VP之间的关系来确定大范围及深部岩体宏观变形参数,E0-VP的相关性与试点的地质代表性、测试方法、试验数量、选用的函数关系等有关.介绍建立E0-VP关系的试验方法及影响因素,以典型工程为实例,从试验数量、地质代表性、试验条件及函数关系4个方面研究E0与VP之间的相关性及对宏观变形参数的影响程度,分析国内10多个水电工程建立的E0-VP关系特点及一般规律.研究表明,在考虑主要影响因素后,建立的E0-VP关系具有一定的普遍性和适用性.对评价不同勘探阶段大范围岩体和深部岩体变形参数具有十分重要的工程意义.6.会议论文蒋小伟.万力.王旭升.武雄用压水试验确定大尺度岩体变形模量2008宏观岩体力学参数的获取是岩石力学界的一大难题.采用渗流场一应力场耦合的观点,推导了用导水系数随深度变化规律求结构面法向刚度的公式,并用于求取黄河小浪底水库左岸岩体中T41地层的结构面法向刚度.在此基础上,综合岩块变形模量和结构面法向刚度,估算了层状岩体(以T41地层为例)垂直于层面方向的宏观变形模量.与现场实测结果对比表明,本方法求得的岩体宏观变形模量是可靠的.7.会议论文全海岩体变形模量与声速关系初探本文通过对岩体变形模量与原位纵波速度的研究,结合工程实例,建立了该工程岩体变形模量与声速的相关关系.在工程应用中,通过测试岩体的声速,来预测岩体的变形模量.该成果在水电工程中可转化成生产力,值得推广应用.8.期刊论文李志敏.随裕华.郑浩古贤水利枢纽岩体变形模量浅析-人民黄河2003,25(5)现场岩体变形试验是针对大型水利工程基岩或结构面等情况进行实测的岩石力学试验项目.针对黄河中游古贤水利枢纽坝址自1995年以来所进行的32组现场岩体变形试验,就其试验过程、成果,结合坝基岩性的差异状况等因素,经过较为深入的分析研究,初步提出了该坝址区域岩体变形参数的分布规律,以此作为指导现场岩体变形试验和判别其试验结果是否正常的依据之一,以提高现场岩体变形试验成果的可靠性.9.会议论文蔡斌国标<工程岩体分级标准>应用中的几个问题2003根据数个工程的实践经验,对国标应用中的几个问题:①国标在认识岩体力学性质中的作用;②工程岩体单元的划分;③结构面的统计和Kv值的选取;④岩体变形参数的估算等进行了讨论,可以作为工程岩体分级实践和国标修订时的参考.10.期刊论文蔡斌.喻勇.吴晓铭《工程岩体分级标准》与Q分类法、RMR分类法的关系及变形参数估算-岩石力学与工程学报2001,20(z1)通过对不同工程的100多个现场实测数据的统计分析，研究了国标《工程岩体分级标准》与Q系统分类方法、RMR分类方法之间的关系，提出了表达它们之间关系的公式和对照表。
第31卷第9期 岩 土 力 学 V ol.31 No. 9 2010年9月 Rock and Soil Mechanics Sep. 2010收稿日期：2009-09-02 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划（No. 2008BAB29B01-1）；国家自然科学基金重大研究计划重点项目（No. 90715042）。
第一作者简介：张占荣，男，1982年生，博士研究生，主要从事岩土力学数值分析方面的研究。
E-mail: jlwdd@文章编号：1000－7598 (2010) 09－2875－07基于现场试验的岩体变形模量尺寸效应研究张占荣1，盛 谦1，杨艳霜1，朱泽奇1，张玉敏1，王照伟2（1. 中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉 430071；2. 国核工程有限公司海阳SPMO ，山东 海阳 265100）摘 要：岩体力学参数具有随机性和不确定性，合理确定岩体力学参数是岩土工程稳定性分析的基础和关键。
以某水电站前期研究的110个钻孔弹模测试数据为研究样本，对其进行了统计特征分析，确定变形模量的概率分布特征更符合Weibull 分布。
以钻孔弹模仪承压板尺寸为岩体变形模量研究的样本尺度，岩体由该尺度的岩样叠加而成，建立了不同尺寸的立方体岩体数值分析模型，按照Weibull 分布随机给出各岩样的变形模量，在此基础上对不同尺寸的岩体分别进行5 000次单轴压缩试验的数值模拟，得到了不同尺度岩体等效变形模量的变化特征，确定了岩体等效变形模量的REV 。
基于现场实测岩体变形模量与概率统计理论相结合研究岩体变形模量是一个新的尝试，可为该水电站工程岩体力学参数的合理取值提供依据。
关 键 词：岩体；变形模量；钻孔弹模试验；概率统计；非均质性；尺寸效应 中图分类号：TU 443 文献标识码：AStudy of size effect of rock mass deformation modulus based on in-situ testZHANG Zhan-rong 1，SHENG Qian 1，YANG Yan-shuang 1，ZHU Ze-qi 1，ZHANG Yu-min 1，WANG Zhao-wei 2（1. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China;2. Power Engineering Corp. Ltd Haiyang SPMO, Haiyang, Shandong 265100, China ）Abstract: It is the key step for geotechnical engineering stability evaluation to determine suitable mechanical parameters of rock mass due to random distribution of its parameters. The statistical analysis of 110 data from borehole jack tests conducted from earlier research of a hydropower station shows that the deformation modulus more closely matches the Weibull distribution. Then the cube rock masses of various sizes, each of which comprises a number of cube elements, are simulated numerically. The size of each element is identical with that of bearing plate of borehole jack test instrument; and the deformation modulus of each cube element is given randomly by Weibull distribution. Each of rock masses is simulated by 5000 uniaxial compression tests; and then the change of equivalent deformation modulus with rock mass size is obtained, which determines the REV of equivalent deformation modulus. It is a new attempt to survey the macro parameters of rock mass by combination of in-suit test and probability statistics theory, so as to provide a useful reference for the parameter determination of rock mass in this hydropower station.Key words: rock mass; deformation modulus; borehole jack test; probability statistics; heterogeneity; size effect1 前 言岩体由岩块和不连续的结构面组成，是一种复杂的工程地质体。
岩体在形成过程中，经历过多次地质构造、温度、水、风化营力等外界因素的影响和作用，导致岩体力学特性具有空间不均匀性、时间变异性，岩体力学参数的合理确定是多年来岩石力学界存在的一大难题[1]。
岩体力学参数是岩土工程分析的重要输入参数，了解岩体的变形参数变化规律对于工程地质评估以及岩石工程的分析设计具有重要的意义[2]。
岩石、岩体等脆性材料，由于岩石材料本身的不均匀性以及节理、裂隙的几何分布、力学特性的不确定性，其力学特性均存在随试件研究尺度的不同而变化的特性，被称为尺寸效应[3]。
为了解决岩体力学参数的尺寸效应问题，国内外学者Weibull ，Brown ，普罗多耶诺夫，孙广忠等[4]进行了广泛的理论与试验研究，建立了岩体力学参数与岩体尺寸之间的经验关系式。
从试验角度研究岩体力学参数的尺寸效应是最直接、最有效的方法之一，但室内试验岩样取自完整岩块，不能代表原位状态含有裂隙的岩体。
此外，试验研究还受制于大尺寸试样取样岩土力学 2010年难及仪器研制的限制。
李建林等[5]通过模型试验，研究了岩体力学参数的尺寸效应。
王学滨[6]采用拉格朗日元法，研究了单轴拉伸岩样破坏的尺寸效应。
周火明等[4, 7]在综合考虑室内试验、现场试验、工程岩体分级、数值模拟、实测位移反分析成果的基础上，研究了岩力学参数的尺寸效应，是一种面向工程应用的研究方法。
由于尺寸效应等原因，在岩土工程中室内试验获取的岩体力学参数并不能直接应用于工程实际，岩体力学参数从试验值演进到设计采用值时，往往简单的采用平均值进行折减或由工程类比得到，不仅带有很大的随意性[8－9]，也没有考虑到岩体力学参数客观存在的不确定性。
尤明庆等[10]根据串联、并联模型原理进行定性分析，揭示了岩体强度的尺寸效应根源于材料的非均质性。
吕兆兴等[11]采用非均质数值试验的方法，研究了非均质参数m对岩石材料强度尺寸效应的影响，揭示了非均质参数对岩石材料的单轴抗压强度的尺寸效应起着决定性的作用。
可见，利用概率统计理论来研究岩体力学参数的尺寸效应是一个新的研究领域。
基于某水电站地下厂房区钻孔弹模试验获取的实测岩体变形参数样本，本文进行了概率统计分析，确定了变形模量的概率分布特征更符合Weibull 分布函数，依据现场岩体试验的尺度，考虑岩体变形参数非均质性的基础上，建立了不同尺寸的随机分析模型，对岩体变形模量的尺寸效应和代表单元对REV进行了深入的研究，分析流程见图1。
图1 分析流程图Fig.1 Flow chart of this analysis 2 工程及现场试验概况2.1 工程概况某水电站位于四川省大渡河中游雅安市石棉县挖角乡境内，为大渡河干流规划的22个梯级中的第14个梯级电站。
地下厂房区基岩以灰白色、微红色黑云二长花岗岩（γ24-1）为主，中粒结构，地下厂房区岩体新鲜较完整，呈块状～次块状结构，岩块嵌合紧密，无区域断裂切割，构造型式特征以沿岩脉发育的挤压破碎带、断层和节理裂隙为主。
厂区较大规模的软弱结构面主要有f56～f60等断层穿过厂房洞室群区。
2.2 岩体力学特性测试为研究该水电站地下厂房围岩岩体力学特性，于2008年10月初在上层排水廊道针对地下洞室群围岩进行了钻孔弹模测试，其中2号机组、4号机组剖面附近各布有2个测试孔，共布设测试点110个，获取岩体变形参数样本110个。
测试工作在地下厂房开挖之前进行，由此获取的岩体变形参数更能反映岩体原位状态的力学特性。
表1 各测试孔信息统计表Table 1 Statistics of in-situ test试验部位桩号/排孔号试验数量/点主厂房2号机组断面 0+238.0 CSP2-2 28 主厂房4号机组断面 0+184.4 CSP4-2 36 尾调室2号机组断面 0+145.78 WSP2-2 23尾调室4号机组断面 0+86.98 WSP4-2 23钻孔弹模试验采用武汉岩土力学研究所研制的BJE76系列钻孔弹模计进行，该仪器的外型尺寸为φ74 mm×700 mm，与孔壁接触长275 mm。
该仪器内部的4个千斤顶活塞推动2块刚性承压板对钻孔壁岩体施加一对称的条带载荷，通过测试不同压力下的变形，试验部位岩体的变形模量或弹性模量值为(),QE AHDTDνβ∗∆=∆（1）式中：A为三维问题的影响系数；H为压力修正系数；D为钻孔直径(mm)；Q∆为压力增量(MPa)；D∆为变形增量(mm)；(,)Tνβ∗为与承压板宽度(接触孔壁时圆周角大小)和岩体泊松比有关的系数，本次试验按(0.25, 25)T∗D=2.141取值。
计算钻孔岩体的弹性模量时，式（1）中的Q∆、D∆一般取压力变形曲线高压部分的线性段增量值。
计算变形模量时，Q∆、D∆取压力变形曲线中的低压部分变化量值。
2876第9期 张占荣等：基于现场试验的岩体变形模量尺寸效应研究2.3 试验结果由图2测试孔WSP4－2的部分测点钻孔弹模试验的荷载-变形曲线可见，在低压力段(<3.1 MPa)，压力与变形呈非线性关系，且变形增加很快；钻孔弹模计的承压板与钻孔孔壁达到完全接触须有一定的压力，随着压力的增加。
