基于小尺度滚刀直线切割试验的岩石强度预测

摘要

为支撑岩土、隧道工程中的岩石选样及现场施工的岩石强度测试，研究利用小尺度滚刀直线切割试验反推岩石强度。从隧道工程现场和岩石矿场采集单轴抗压强度为50～230 MPa的岩石试样共9批次，制备棒状和块状试样并分别开展单轴压缩、巴西劈裂和小尺度滚刀直线切割试验；选取其中7批次试验数据，分别得到单轴抗压强度、劈裂抗拉强度与直线切割试验的法向力均值、峰值及峰均值的拟合函数，用剩余2批次试验结果验证所得预测模型的准确性。结果表明：岩石单轴抗压强度与法向载荷的拟合相关系数大于0.9,劈裂抗拉强度与法向载荷的拟合相关系数大于0.8,说明岩石强度与切割载荷成强线性相关性；验证试验发现，利用法向力均值、峰均值验证时，岩石单轴抗压强度的预测值与试验值误差小于5%,劈裂抗拉强度的预测值与试验值误差小于10%,说明所建模型具有较高的准确性。使用本研究所提出的试验方法及所建模型，可以快速准确地预估岩石试样的强度，为室内试验时岩石采样和现场施工时岩石强度评估提供了一种有效的手段。

关键词

滚刀破岩 / 岩石强度 / 直线切割试验 / 缩尺试验 / 预测模型

基金资助

国家自然基金面上资助项目(52278390); 陕西省自然科学基础研究计划面上资助项目(2025JC-YBMS-416); 陕西省留学人员科技活动择优资助项目(2024006)