一种岩石抗拉强度和单轴抗压强度的原位测定方法技术

本发明专利技术公开了一种岩石抗拉强度和单轴抗压强度的原位测定方法，基于金刚石钻头钻进岩石过程的工作原理，结合分析模型，将单轴抗压强度和抗拉强度与钻探参数通过岩石力学参数直接建立联系，分析研究岩石内摩擦角、切削强度比、单轴抗压强度和抗拉强度四者之间的关系，提出了一种估算岩石强度参数的方法。本发明专利技术解决了现有岩石力学强度参数试验中存在的制样困难、步骤复杂、误差较大等问题，计算过程简单，在不采用经验修正系数情况下，仍具有较高的计算精度，可直接应用于岩石强度的预测。可直接应用于岩石强度的预测。可直接应用于岩石强度的预测。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石抗拉强度和单轴抗压强度的原位测定方法


[0001]本专利技术属于地下空间与隧道工程
，涉及一种岩石抗拉强度和单轴抗压强度的原位测定方法。

技术介绍

[0002]岩石单轴抗压强度、抗拉强度的准确测量是保证工程岩体安全稳定的前提，准确地评价岩体强度特性，在工程设计与施工中具有重要的实践意义。进入21世纪以来，随着国家在基建工程领域重视程度增大，此时工程稳定性问题就变得尤为重要了。而作为影响岩体工程稳定性的抗压强度，长期以来被用于岩体质量评价与分类，抗压强度值通常可用单轴抗压强度试验或者点荷载强度试验两种试验方式获得。单轴抗压强度试验测定岩石强度往往要求精心制备样品，特别是样本的抛光和形状整改，步骤复杂且要求样品完整性良好，费时又费钱；点荷载强度试验与岩石单轴抗压强度试验相比，测试简易方便、速度快、成本低廉、不需专门的试样制备，但是点荷载强度测试方法的经验公式存在一定局限性，获得的岩石抗压强度往往存在较大误差。另一方面，岩石抗拉强度作为衡量岩石性能的一个重要的力学指标，通过直接拉伸试验、巴西劈裂试验、三点或四点弯曲拉伸试验、空心岩柱试验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石抗拉强度和单轴抗压强度的原位测定方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、基于钻头的受力特点，根据力学极限平衡原理，建立钻头钻进过程的力学分析模型；步骤2、对多种岩性的岩石进行数字钻试验，在相应的钻速和转速条件下，得到金刚石钻头侵入各类岩石所需的推进力和扭矩力；步骤3、将步骤2得到的推进力和扭矩力进行线性拟合，结合推力和扭矩力之间存在的线性相关性，求出数字钻试验下岩石的内摩擦角；步骤4、利用步骤3获得的岩石内摩擦角代入岩石切削强度比公式，建立岩石切削强度比分别与单轴抗压强度、抗拉强度之间的关系，实现岩石抗拉强度和单轴抗压强度的预测。2.根据权利要求1所述的一种岩石抗拉强度和单轴抗压强度的原位测定方法，其特征在于，所述步骤1中，推力F
n
和扭矩力F
t
各有两个分量，两个分量一个为切削力，另一个为摩擦力：F
t
＝F
tc
+F
tw
ꢀꢀꢀ
(1)式(1)
‑
(2)中：和F
tc
分别是切削力的法向分量和切向分量，F
nw
和F
tw
分别是摩擦力的法向分量和切向分量，切削力的法向分量和切向分量F
tc
计算为：计算为：式(3)
‑
(4)中：σ
o
为碎屑岩破碎区的正应力，A为切口的垂直截面积，a为钻头的几何参数,为碎屑岩破碎区的摩擦角，σ
o
计算为：式(5)中：C为岩石的粘聚力，为完整岩石的内摩擦角，切削力的法向分量与极限切削力F
c
的关系表示为：式(6)中：θ为接触摩擦角；将式(3)和式(5)代入式(6)，求...

【专利技术属性】
技术研发人员：何明明，周佳佩，李盼峰，张永浩，朱记伟，王晶，张志强，马旭东，邓边员，刘洁白雪，任桃平，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：