花岗岩单轴抗压强度的计算方法技术

本发明专利技术提供了一种花岗岩单轴抗压强度的计算方法。单轴抗压强度通过如下步骤得到：首先获取各种花岗岩的主要矿物含量；然后通过分组、并对不同组进行分级得出各级花岗岩微粒的粒度系数；再通过主要矿物含量和测得的单轴抗压强度，得出主要矿物含量和单轴抗压强度的拟合公式；最后通过得到的粒度系数和拟合公式得到花岗岩单轴抗压强度的计算公式。本发明专利技术计算方法考虑的因素较为全面，且数据的准确度高，所得花岗岩单轴抗压强度计算方法的准确度高；可以通过人力简单、快速、准确地计算出花岗岩的单轴抗压强度，计算方法准确度高、实用性高，为实际工程提供获取花岗岩单轴抗压强度的办法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
花岗岩单轴抗压强度的计算方法


[0001]本专利技术涉及岩石力学性能测定
，尤其涉及一种花岗岩单轴抗压强度的计算方法。

技术介绍

[0002]花岗岩是大陆地壳的重要组成部分，也是地球区别于太阳系内其他行星的标志之一，我国花岗岩的出露面积约占全国陆地总面积的9％。花岗岩岩基具有规模巨大、产状稳定、质地均一、强度高、耐渗透等优点。在进行场址选择时，需要对花岗岩的强度进行测定，因此，开展花岗岩的力学性能研究具有重大意义。
[0003]岩石的单轴抗压强度是表征岩石力学性能的主要参数，目前获取岩石单轴抗压强度的方法主要有两种：(1)直接法：常规的单轴抗压强度测定；(2) 间接法：通过各类参数推算岩石单轴抗压强度。常规的单轴抗压强度测定即采用单轴压力试验机直接测定岩石单轴抗压强度，该方法首先需要采集岩石样品，然后进行标准试件的加工，再利用单轴压力试验机进行压力测试，记录试验数据并对数据进行处理才能得到表征岩石力学特性的试验结果。常规的单轴抗压强度测定，整个过程周期较长，且测定时要求岩石试样完整、不能含有节理裂隙等。但在现场施工过程中，往往需要现场工程技术人员对岩石的力学性能进行初步的预估，以方便一些工程施工选择合适的参数；同时，在室内岩石力性能测试过程中，实验员也需要预估强度值，以设置试验机控制的最高单轴峰值强度。可见，常规的岩石力学性能测定的周期长、实用性较差。通过各类参数推算岩石单轴抗压强度的方法虽然测定速度快、对试样形状要求低，但目前采用该方法推算岩石单轴抗压强度存在测试结果离散型大、推算结果准确度低等问题。
[0004]申请号为CN202010043660.3的专利技术专利公开了一种基于岩石组分与组构的TBM搭载式岩石抗压强度快速预测系统及方法。预测系统搭载于敞开式TBM的左撑靴侧面，包括防护装置、液压装置、伺服电机、探测装置、控制系统、数据综合分析平台。该装置工作时，探测装置将检测到的目标围岩的各类参数信息输入到数据综合分析平台，数据综合分析平台对各参数进行处理与分析，最终给出岩石抗压强度预测结果。该方法中，选用的参数为波速值、平均粒径、矿物种类及含量，由于岩石粒径偏差较大，选用平均粒径作为分析依据，存在测定结果不准确的弊端；另外，该装置完全依赖于神经网络，通过神经网络对各个参数进行分析，计算过程复杂，在网络不方便的地区，无法直接通过人力计算强度结果，实用性较低。
[0005]研究表明，花岗岩的矿物组成是其力学性质的基础，花岗岩的主要造岩矿物含量、矿物颗粒大小以及微裂隙是影响花岗岩力学性质的主要参数。其中，微裂隙对完整性较好的花岗岩的单轴抗压强度的影响较小，并且微裂隙的多少也难以直接观测获取。因此，完整性较好的花岗岩(完整性不好的花岗岩肉眼可以直接分辨出来)的单轴抗压强度主要和造岩矿物含量、矿物颗粒大小有关。而造岩矿物含量和矿物颗粒大小是相对比较容易获得的，在工程施工前的地质调查阶段一般会对该地区的岩石学特征进行相关的岩矿鉴定，以获得该地花岗岩的主要矿物含量以及矿物颗粒大小。即便是该地区花岗岩没有进行前期的地质
调查，也可以通过取样进行相对简单的岩矿鉴定来获得主要造岩矿物含量。因此，利用容易获得的主要矿物含量以及矿物颗粒大小的数据，简单、快速、准确地计算出花岗岩的单轴抗压强度是亟待解决的问题。
[0006]有鉴于此，有必要设计一种改进的花岗岩单轴抗压强度的计算方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种花岗岩单轴抗压强度的计算方法，从影响花岗岩单轴抗压强度主要因素的矿物的质量百分含量参数和粒度参数入手，得出花岗岩单轴抗压强度的计算公式，首先矿物的质量百分含量参数和粒度参数容易获得，使计算方法的确定过程较为简单；其次，公式中的粒度参数采用的是将每组进行分级得到的粒度，并非平均粒度，结果的准确度较高。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种花岗岩单轴抗压强度的计算方法，通过下式得到：
[0009]σ
c
＝a
×
[(
‑
2.003W
Q
+247.6)
×
W
Q
÷
100+(1.635W
k
+115.8)
×
W
k
÷ꢀ
100+(1.052W
p
+132.52)
×
W
p
÷
100+(
‑
17.256W
B
+250.6)
×
W
B
÷
100]；
[0010]其中，σ
c
为待测花岗岩的单轴抗压强度；
[0011]a为待测花岗岩对应的粒度系数；待测花岗岩按粒径大小分为五级，每级的粒径范围为：巨粒＞10mm、5mm＜粗粒≤10mm、2mm＜中粒≤5mm、0.2mm ≤细粒≤2mm、微粒＜0.2mm；每级的粒度系数a取值为：巨粒a1＝0.8112、粗粒a2＝0.8954、中粒a3＝1、细粒a4＝1.108、微粒a5＝1.256；
[0012]W
Q
为待测花岗岩中石英的质量百分含量；
[0013]W
k
为待测花岗岩中钾长石的质量百分含量；
[0014]W
p
为待测花岗岩中斜长石的质量百分含量；
[0015]W
B
为待测花岗岩中黑云母的质量百分含量。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，待测花岗岩中石英、钾长石、斜长石和黑云母的质量百分含量，通过查阅地质勘查报告获取，或者通过对待测花岗岩进行取样并进行岩矿测定获取。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，通过所述花岗岩单轴抗压强度的计算方法计算得到的花岗岩单轴抗压强度值与采用单轴压力试验机直接测定的花岗岩单轴抗压强度值偏差小于2％。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述单轴抗压强度通过如下步骤得到：
[0019]S1.获取各种待测花岗岩中主要矿物的质量百分含量；
[0020]S2.对各种待测花岗岩取样并按主要矿物的质量百分含量进行分组，将每组中的花岗岩再按颗粒大小进行分级，分别测定每组中每级花岗岩的单轴抗压强度，根据每组中每级花岗岩的单轴抗压强度计算出每组中每级花岗岩对应的粒度系数；将不同组中相同级的粒度系数取平均值，得到不同级花岗岩对应的粒度系数；
[0021]S3.分别得到各种主要矿物的质量百分含量和单轴抗压强度的拟合公式；
[0022]S4.根据步骤S2得到的不同级花岗岩对应的粒度系数和步骤S3得到的各种主要矿
物的质量百分含量和单轴抗压强度的拟合公式，得出不同级花岗岩单轴抗压强度的计算方法。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，所述分组的依据为：将不同种主要矿物的质量百分含量按规定值的
±
2wt％进行划分，相同类矿物的质量百分含量在规定值的
±<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种花岗岩单轴抗压强度的计算方法，其特征在于：通过下式得到：σ
c
＝a
×
[(
‑
2.003W
Q
+247.6)
×
W
Q
÷
100+(1.635W
k
+115.8)
×
W
k
÷
100+(1.052W
p
+132.52)
×
W
p
÷
100+(
‑
17.256W
B
+250.6)
×
W
B
÷
100]；其中，σ
c
为待测花岗岩的单轴抗压强度；a为待测花岗岩对应的粒度系数；待测花岗岩按粒径大小分为五级，每级的粒径范围为：巨粒＞10mm、5mm＜粗粒≤10mm、2mm＜中粒≤5mm、0.2mm≤细粒≤2mm、微粒＜0.2mm；每级的粒度系数a取值为：巨粒a1＝0.8112、粗粒a2＝0.8954、中粒a3＝1、细粒a4＝1.108、微粒a5＝1.256；W
Q
为待测花岗岩中石英的质量百分含量；W
k
为待测花岗岩中钾长石的质量百分含量；W
p
为待测花岗岩中斜长石的质量百分含量；W
B
为待测花岗岩中黑云母的质量百分含量。2.根据权利要求1所述的花岗岩单轴抗压强度的计算方法，其特征在于：待测花岗岩中石英、钾长石、斜长石和黑云母的质量百分含量，通过查阅地质勘查报告获取，或者通过对待测花岗岩进行取样并进行岩矿测定获取。3.根据权利要求1所述的花岗岩单轴抗压强度的计算方法，其特征在于：通过所述花岗岩单轴抗压强度的计算方法计算得到的花岗岩单轴抗压强度值与采用单轴压力试验机直接测定的花岗岩单轴抗压强度值偏差小于2％。4.根据权利要求1所述的花岗岩单轴抗压强度的计算方法，其特征在于：所述单轴抗压强度通过如下步骤得到：S1.获取各种待测花岗岩中主要矿物的质量百分含量；S2.对各种待测花岗岩取样并按主要矿物的质量百分含量进行分组，将每组中的花岗岩再按颗粒大小进行分级，分别测定每组中每级花岗岩的单轴抗压强度，根据每组中每级花岗岩的单轴抗压强度计算出每组中每级花岗岩对应的粒度系数；将不同组中相同级的粒度系数取平均值，得到不同级花岗岩对应的粒度系数；S3.分别得到各种主要矿物的质量百分含量和单轴抗压强度的拟合公式；S4.根据步骤S2得到的不同级花岗岩对应的粒度系数和步骤S3得到的各种主要矿物的质量百分含量和单轴抗压强度的拟合公式，得出不同级花岗岩单轴抗压强度的计算公式。5.根据权利要求4所述的花岗岩单轴抗压强度的计算方法，其特征在于：步骤S2中，所述分组的依据为：将不同种主要矿物的质量百分含量按规定值的
±
2wt％进行划分，相同类矿物的质量百分含量在规定值的
±
2wt％以内的划分为一组。6.根据权利要求4所述的花岗岩单轴抗压强度的计算方法，其特征在于：步骤S2中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震，刘焕新，齐兆军，安智海，孙晓刚，张少鹏，王玺，彭超，李桂林，吴钦正，刘洋，姜明伟，刘兴全，
申请(专利权)人：山东黄金矿业科技有限公司深井开采实验室分公司，
类型：发明
国别省市：