基于自载式试验的岩体原位力学参数评价方法

摘要

研究提出了一种基于自载式试验的岩体原位参数评价方法，其优势在于无需额外开挖或安装外部反力装置，而是通过反锁装置直接在原位条件下完成加载试验。通过开发自载式刚性承压板试验系统，实现了对天然应力状态下岩体变形行为的精准表征，建立了岩体纵波速度V_P与变形模量E₀之间的定量关系模型。研究结果表明，对数函数可最优表征二者关系，且在1～3倍承压板直径范围内均表现出较高的拟合精度；跨场址验证结果显示，该关系具有良好的普适性与可迁移性；通过引入99.7%置信区间，构建了具有统计意义的变形模量取值上、下限，为岩体质量分级与工程设计提供了可靠依据。在此基础上，研究提出了一种结合Hoek-Brown强度准则的岩体力学参数综合推算框架，能够通过现场纵波速度测试推算出岩体的黏聚力c和内摩擦角φ。该方法为复杂地质环境下的岩体力学参数评价提供了科学、快速、无损的技术手段，并为重大工程的风险控制与稳定性评估提供了有效的工具。

关键词

岩体 / 原位变形试验 / 纵波速度 / 变形模量 / 岩体质量分级 / Hoek-Brown准则

基金资助

国家自然科学基金（42377145）; 四川大学青年教师科技创新项目（2024SCUQJTX033）