节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法技术

一种节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法，包括以下步骤：1)系列尺寸力学参数获取：针对某一块尺寸为L

【技术实现步骤摘要】
节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法


[0001]本专利技术涉及一种节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法，适用于根据统计参数客观真实地描述节理岩体强度的尺寸效应规律。

技术介绍

[0002]岩体尺寸效应是造成其力学性质发生变异性的关键性因素，尺寸效应规律的研究对实际工程的应用具有重大意义。较多学者通过室内试验、数值试验和原位试验等手段开展力学性质尺寸效应研究，获得岩体力学参数的尺寸效应规律，但其规律具有不确定性。为深入探讨力学性质的尺寸效应规律，有必要在充分掌握单尺寸力学参数分布规律的基础上进一步分析多尺寸力学参数的变化规律。
[0003]目前关于节理岩体强度尺寸效应规律评价方法的报道较少。较多学者通过不同尺寸的模型试样开展力学试验，一般分析力学参数平均值的尺寸效应规律，未统计分析多个统计力学参数随尺寸的变化规律，获取的尺寸效应规律单一，较少学者对单尺寸力学参数的分布规律进行统计，均未建立统一的单尺寸分布评价参数，也没有系统地与多尺寸力学参数的分布规律进行结合。基于此，提出一种节理岩体强度尺寸效应规律表征方法。

技术实现思路

[0004]为了克服已有的尺寸效应规律表征方法无法全面评价岩体尺寸效应规律的不足，本专利技术提供了一种节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法，从统计学原理角度全面统计岩体尺寸效应规律，以实现尺寸效应特征全面评价。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法，包括以下步骤：
[0007]1)系列尺寸力学参数获取：针对某一块尺寸为L
×
L的方形岩体试样，基于岩体取样方法获得取样长度为l
i
×
l
i
的样本，l
i
≤L，其中i＝1,2,...,m，计算单尺寸对应的力学参数分别为M1,M2,...,M
n
，n为单尺寸获取的样本量；
[0008]2)系列尺寸力学参数变化趋势定量评价：根据多尺寸离散程度包络线的绘制方法绘制图形，计算单尺寸力学参数的平均值定量评价系列尺寸力学参数随尺寸的整体变化趋势，表达式如下；
[0009][0010]3)不同尺寸岩体力学参数拟合模型构建：对多尺寸离散程度包络线中平均值进行拟合处理，获得节理岩体力学参数平均值随取样尺寸l的变化函数如公式(2)；
[0011][0012]4)单尺寸力学参数离散程度量化表征：对任意取样尺寸l
i
，统计节理岩体力学参数的标准偏差σ
i
量化表征数据的离散程度，进一步分析系列尺寸岩体力学参数的离散程度
随尺寸的变化规律，计算公式如下；
[0013][0014]5)单尺寸力学参数分布规律确定：根据单尺寸频数分布图的绘制方法绘制图形，根据步骤2)和4)分别计算出的均值和标准偏差，统计各取样尺寸对应所有力学参数的概率分布，分析单尺寸的分布规律。
[0015]本专利技术的有益效果主要表现在：(1)尺寸效应规律表征方法的适用范围较广泛，能够适用于不同类型的尺寸效应现象；(2)综合表征单尺寸和多尺寸力学参数的分布规律，实现节理岩体尺寸效应特征预测评估。
附图说明
[0016]图1是多尺寸离散程度包络线实例图。
[0017]图2是单尺寸频数分布实例图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。
[0019]参照图1和图2，一种节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法，包括以下步骤：
[0020]1)系列尺寸力学参数获取：针对某一块尺寸为L
×
L的方形岩体试样，基于岩体取样方法获得取样长度为l
i
×
l
i
的样本，l
i
≤L，其中i＝1,2,...,m，计算单尺寸对应的力学参数分别为M1,M2,...,M
n
，n为单尺寸获取的样本量；
[0021]2)系列尺寸力学参数变化趋势定量评价：根据多尺寸离散程度包络线的绘制方法绘制图形，计算单尺寸力学参数的平均值定量评价系列尺寸力学参数随尺寸的整体变化趋势，表达式如下；
[0022][0023]3)不同尺寸岩体力学参数拟合模型构建：对多尺寸离散程度包络线中平均值进行拟合处理，获得节理岩体力学参数平均值随取样尺寸l的变化函数如公式(2)；
[0024][0025]4)单尺寸力学参数离散程度量化表征：对任意取样尺寸l
i
，统计节理岩体力学参数的标准偏差σ
i
量化表征数据的离散程度，进一步分析系列尺寸岩体力学参数的离散程度随尺寸的变化规律，计算公式如下；
[0026][0027]5)单尺寸力学参数分布规律确定：根据单尺寸频数分布图的绘制方法绘制图形，根据步骤2)、4)计算出的均值和标准偏差，统计各取样尺寸对应所有力学参数的概率分布，分析单尺寸的分布规律。
[0028]本实例基于节理网络模型的抗压强度数值模拟试验结果，具体实施方式如下：
[0029]1)提取野外长度为10m
×
10m的方形岩体模型，采用代表性取样方法进行取样，岩体的取样尺寸分别为1m
×
1m、2m
×
2m、
…
、9m
×
9m，系列尺寸样本取样量见表1。通过数值试验获取系列尺寸各岩体样本的单轴抗压强度，试验数据统计结果见表2。
[0030][0031]表1
[0032]2)按照多尺寸离散程度包络线的绘制方法绘制图形，如图1所示，计算取样尺寸为1m
×
1m～10m
×
10m的岩体单轴抗压强度的平均值，发现系列尺寸岩体强度随尺寸增加呈现减小的变化趋势；
[0033][0034]表2
[0035]3)对多尺寸离散程度包络线中平均值进行拟合处理，获得节理岩体单轴抗压强度平均值随取样尺寸的变化函数如公式(4)；
[0036][0037]4)统计取样尺寸为1m
×
1m～10m
×
10m的岩体强度的标准偏差量化表征数据的离散程度，见表2，发现单尺寸岩体强度的离散程度随尺寸增加大致呈现减小的趋势；
[0038]5)根据单尺寸频数分布图的绘制方法绘制图形，然后按照表2中计算出的均值和方差，统计取样尺寸为1m
×
1m的所有力学参数的概率分布，发现其近似呈现出正态分布的规律。
[0039]本说明书的实施例所述的内容仅仅是对专利技术构思的实现形式的列举，仅作说明用
途。本专利技术的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本专利技术的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本专利技术构思所能想到的等同技术手段。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节理岩体强度尺寸效应统计模型构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)系列尺寸力学参数获取：针对某一块尺寸为L
×
L的方形岩体试样，基于岩体取样方法获得取样长度为l
i
×
l
i
的样本，l
i
≤L，其中i＝1,2,...,m，计算单尺寸对应的力学参数分别为M1,M2,...,M
n
，n为单尺寸获取的样本量；2)系列尺寸力学参数变化趋势定量评价：根据多尺寸离散程度包络线的绘制方法绘制图形，计算单尺寸力学参数的平均值定量评价系列尺寸力学参数随尺寸的整...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄曼，刘丹，杜时贵，罗战友，黄奕筱，洪陈杰，沙鹏，陶志刚，徐晓滨，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：