《岩塊卸荷效應與工程岩體質量評價方法研究》是依託北京交通大學，由陳祥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：岩塊卸荷效應與工程岩體質量評價方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳祥
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
工程岩體質量評價是地下洞室工程選址、設計所必須回答的主要工程地質問題，在許多常用的工程岩體質量評價方法中，岩體的完整性指數是一個重要評價指標，而由於岩塊卸荷效應和室內、原位波速測試的頻率差異以及樣品採取、測試儀器等方面的原因導致完整性指數不能夠準確的表征岩體的完整程度，有時甚至會產生岩體完整性指數大於1的不合理的現象。本項目針對以上問題擬進行相關的試驗，研究岩塊的波速-應力關係，提出岩塊卸荷指標和頻率修正係數兩個因子對工程岩體質量指標BQ值的計算方法進行修正，進而對國標BQ岩體分級法進行改進。另外，岩塊的應力-波速關係應與岩塊的受荷歷史有關係，因此可以根據得到的岩塊應力-波速關係，結合原位實測地應力值，分析岩塊在原位地應力附近波速的變化情況，試圖提出新的原位地應力測量方法- - 波速-應力關係法。
結題摘要
工程岩體質量評價是地下洞室工程選址、設計所必須回答的主要工程地質問題，在許多常用的工程岩體質量評價方法中，岩體的完整性指數是一個重要評價指標，而由於岩塊卸荷效應和室內、原位波速測試的頻率差異以及樣品採取、測試儀器等方面的原因導致完整性指數不能夠準確的表征岩體的完整程度，有時甚至會產生岩體完整性指數大於1的不合理的現象，本項目針對以上問題擬進行相關的試驗，獲得如下主要研究成果： （1）在岩石三軸試驗機基礎上設計了岩塊應力－波速實驗裝置，整個試驗裝置可以分為兩個部分：力學試驗裝置和波速測量裝置。力學試驗裝置主要由岩石三軸試驗機、壓力傳遞筒和引伸計組成。岩石三軸試驗機負責應力的施加及測量；壓力傳遞筒置於岩樣兩端，其主要是為了保證固定於岩樣兩個端面上的波速探頭在加壓過程中不會受到壓力而損壞；引伸計用來測量岩樣的變形，可同時測量岩樣的徑向變形和軸向變形。波速測試裝置主要由工程多波參數分析儀、激發探頭和接收探頭組成，工程多波參數分析儀即時記錄並存儲波形。 （2）在多個地下工程實際場地採集了不同種類的岩石樣品，在自行設計的應力-波速實驗裝置上開展了應力-波速關係測試實驗，分別獲得了灰岩（沉積岩）、花崗岩（岩漿岩）和片麻岩（變質岩）三種岩石的應力-波速關係，並將岩塊在原位所受應力對應的波速與未受荷時的波速之比定義為卸荷指標，據此計算出三種岩石在其原位環境下的卸荷指標。 （3）在粘彈性介質中，縱波的傳播速度是複數，即粘彈性介質中的縱波速度與頻率相關，存在頻散現象。本次研究通過理論推導，結合室內試驗，獲得地震波（數十Hz）和超音波（數萬Hz）兩種頻率下的波速差異，提出了波速測試的頻率修正係數。 （4）根據卸荷指標和頻率修正係數，對岩體完整性指數的計算公式進行了修正，進而修正了岩體質量指標BQ值的計算方法，並將修正的岩體質量指標計算方法在黃島地下水封石油洞庫工程、惠州地下水封石油洞庫工程和京滬高速鐵路西渴馬隧道工程中進行了套用。 （5）根據岩石的應力－波速關係，當岩樣所受壓力達到其在原位狀態下在試驗加荷方向下所受的應力時，岩樣波速增加速度急劇變緩，這種現象類似於Kaiser效應，據此提出根據應力－波速試驗過程中波速增速變化來確定岩樣所處位置的地應力的方法。
