技术摘要：
本发明公开了一种软岩长期强度值确定方法以及软岩承载力确定方法，属于水电工程技术领域。所述的长期强度值的确定方法，其在传统的过渡蠕变法所确定的软岩长期强度区间的基础上，通过拟合曲线以及采用插值法计算，并基于设计使用寿命所对应的允许变形量最终实现了确定  全部
背景技术：
在实际工程中一般将饱和状态下单轴抗压强度不超过15MPa的岩体界定为软岩； 软岩在世界上分布广泛，具有成岩作用差、胶结弱、易风化、浸水易崩解软化、失水易开裂并 易发生流变等工程特性；同时，相对硬岩来说，其结构面效应又相对弱化。其中红层相当一 部分为软岩，本发明中的软岩长期强度值确定方法以及软岩承载力确定尤其可以适用于红 层软岩。 1)现有规范普遍采用饱和单轴抗压强度进行经验折减的方法确定软岩承载力，如 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)、《水力发电工程地质勘察规范》(GB50287-2006) 等规范以及一些地方规范。规范经验取值仅考虑了岩体强度及岩体完整性，它没有考虑坝 基岩体的原位三维围压效应；也没有考虑到软岩成岩新，强度低，构造作用相对弱，构造裂 隙较少，岩体相对较完整，没必要再对其进行完整程度的折减。由于软岩在取样过程中存在 卸荷、失水、与空气接触等过程，岩芯样会沿着内部隐微裂隙迅速风化、崩解，因此室内单轴 抗压强度要低于现场试验值，不能像坚硬岩体能代表原位抗压强度。大量工程实践和研究 表明，根据规范确定的岩体承载力值取值过于保守，不利于发挥软岩地基承载力潜力，并不 能满足高度增加的建筑物荷载要求，使得工程难以处理。 2)现有确定软岩承载力的方法如室内单轴抗压强度法、原位载荷试验法、旁压试 验法及重力触探试验法实际上均为测定岩体的瞬时强度，而软岩又具有蠕变性，其实际的 长期强度要比瞬时强度低；故需要对瞬时强度进行流变折减。现有确定软岩长期强度的方 法主要包括过渡蠕变法及等时曲线法。其中过渡蠕变法只能确定长期强度的区间范围，不 能给定一具体的长期强度值；而等时曲线法拐点变化多呈现多样性，操作性不强，不易准确 确定长期强度。另外，也有采用复杂计算方式，得出蠕变速率为0的长期强度；但这种方式一 方面计算过于繁琐，不易操作，另一方面，限定蠕变速率为0不利于发挥软岩的时效强度，相 对偏保守。因此，有必要提出一种简单易行，同时又利于发挥软岩时效强度，并能够计算确 定一具体的长期强度值的确定方法。 综上，目前软岩承载力确定方法存在较多问题：或利用室内单轴抗压强度折减方 法，但未考虑原位及围压效应，导致确定的软岩承载力取值偏低；或现场原位试验方法，但 未考虑软岩流变特性。因此一直未形成一套稳定且合理的方法；另外，由于水电工程的饱水 问题，目前还没有一种综合考虑三维围压效应、软岩流变特性以及软化效应的综合确定软 岩承载力的方法。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供一种简单易行，同时又利于发挥软岩时效强度，并 4 CN 111595677 A 说　明　书 2/7 页 能够计算确定一具体的长期强度值的确定方法。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：软岩长期强度值确定方法，包括如 下步骤： 步骤一、进行软岩岩体的干燥单轴抗压试验，以测定岩体干燥单轴抗压强度Q1和 破坏变形量S1； 其中，Q1的单位为MPa；S1的单位为mm； 步骤二、进行软岩岩体蠕变试验测得不同应力作用下的蠕变曲线，并通过过渡蠕 变法确定岩体长期强度区间，采用如下公式①对上述确定的岩体长期强度区间的上限应力 和下限应力所分别对应的蠕变曲线进行拟合，并分别求出两条蠕变曲线各自所对应的系数 A、B、C和D，进而得到两条蠕变曲线各自所对应的拟合公式；其中，对岩体长期强度区间的下 限应力所对应的蠕变曲线进行拟合时，所对应的拟合公式中的系数D取值设置为0； u＝A(B-e-Ct) Dt……①； 其中，u为变形量，单位mm；t为试验时间，单位s；A、B、C和D为系数； 步骤三、通过对步骤二中两条蠕变曲线所对应的拟合公式进行线性插值法计算， 以计算得到岩体长期强度区间内任一应力作用下所对应的A、B、C和D系数，进而得到岩体长 期强度区间内任一应力作用下的蠕变曲线所对应的计算公式； 步骤四、将设计使用寿命t0分别带入步骤三中得到的岩体长期强度区间内各应力 作用下的蠕变曲线所对应的各自的计算公式中替换试验时间t，进而计算得到各应力作用 在设计使用寿命t0条件下所对应的各寿命终了变形量u0； 步骤五、根据步骤一中测得的破坏变形量S1，取步骤四中计算得到的各寿命终了 变形量u0中小于所述S1的所有寿命终了变形量u0中的最大值所对应的应力值作为最终确定 的软岩长期强度值Q2； 其中，Q2的单位为MPa。 进一步的是：在步骤二中，各蠕变曲线所对应的应力值成等差设置，且公差的取值 范围为0.2Mpa至0.5Mpa之间。 进一步的是：在步骤二中，各蠕变曲线所对应的应力值成等差设置，且公差的取值 为0.4Mpa。 进一步的是：在步骤三中，进行线性插值法计算时，对岩体长期强度区间内的各个 插值应力的精度取值范围0.001Mpa至0.01MPa之间。 进一步的是：在步骤三中，进行线性插值法计算时，对岩体长期强度区间内的各个 插值应力的精度取值为0.005MPa。 上述本发明所述的软岩长期强度值确定方法的有益效果是：在传统的过渡蠕变法 所确定的软岩长期强度区间的基础上，通过拟合曲线以及采用插值法计算，并基于设计使 用寿命所对应的允许变形量最终实现了确定出一具体的长期强度值的目的；不仅解决了过 渡蠕变法无法给出具体的长期强度值的问题，而且所确定的长期强度值由于考虑了允许变 形量的因素，因此能更利于发挥软岩时效强度。而且本方法可在室内进行，简便易行，并且 相对准确，能够克服过渡蠕变法以及等时曲线法结果相对模糊的缺点。另外，由于实际蠕变 破坏变形量要比常规试验破坏时对应的破坏变形量S1要大，因此本发明所述的方法实际上 又留有一定的安全余度，使工程既充分利用了岩体的时效强度又确保了工程安全。 5 CN 111595677 A 说　明　书 3/7 页 另外，本发明还提供一种综合考虑了三维围压效应、软岩流变特性以及软化效应 的综合性的软岩承载力确定方法，其包括上述本发明所述的软岩长期强度值确定方法，还 包括如下步骤： 步骤六、进行至少三组不同试验围压σ3条件下的围压试验，并测得各组试验所对 应的极限轴向压力σ1；根据各组试验的数据，采用如下公式②进行最小二乘法拟合以计算 出R0和F， σ1＝R0 σ3×F……②； 其中，σ1的单位为MPa；σ3的单位为MPa；R0为三维围压效应下围压为0时的岩体承载 力，单位为MPa；F为围压系数； 步骤七、将软岩实际所处地基处的实际围压σ3实带入上述公式②中替换试验围压 σ3，计算得实际围压条件下对应的软岩瞬时承载力qf＝σ1实＝R0 σ3实×F； 其中，qf单位为MPa； 步骤八、根据步骤一中测得的岩体干燥单轴抗压强度Q1，采用如下公式③计算得 到流变折减系数η流； η流＝Q2÷Q1……③； 步骤九、根据如下公式④，计算确定最终的软岩承载力R， R＝qf×η流×η……④； 其中，R的单位为MPa；η为岩体软化系数。 进一步的是：在步骤六中，围压试验采用室内三轴试验、原位载荷试验、旁压试验 或重力触探试验。 进一步的是：在步骤六中，各组试验围压σ3均小于10MPa。 进一步的是：在步骤六中，各组试验围压σ3的取值区间位于0至10σ3实之间。 进一步的是：在步骤六中，进行4-6组围压试验，各组围压试验的试验围压σ3不同。 进一步的是：在步骤七中，软岩实际所处地基处的实际围压σ3实通过如下公式⑤计 算获得： σ3实＝γ×z……⑤； 其中，γ为上覆岩体容重，单位为N/mm3；z为上覆岩体厚度，单位为mm。 进一步的是：在步骤一中，还包括进行岩体的饱和单轴抗压试验，以测定岩体饱和 单轴抗压强度Q3；并根据如下公式⑥，计算岩体软化系数η， η＝Q3÷Q1……⑥。 上述本发明所述的软岩承载力确定方法的有益效果是：本发明的软岩承载力确定 方法，其考虑了软岩所处的地基对应的实际三维围压效应，因此克服了传统方法中依赖单 轴抗压强度进行折减计算而导致所确定的岩体承载力偏低的缺点；同时，本发明也考虑了 软岩的流变特性的影响，而且通过结合本发明所提出的一种新的软岩长期强度值确定方法 所确定的软岩长期强度值，并计算得到流变折减系数η流，并将其引入到最终确定的软岩承 载力计算公式中，因而具有简单易行，既充分利用了岩体的时效强度又确保了工程安全；同 时，本发明也考虑了软岩的软化效应影响。综上所述，本发明所述的软岩承载力确定方法实 际为一种综合考虑了三维围压效应、软岩流变特性以及软化效应的综合性确定方法，克服 了传统方法中依赖岩体单轴抗压强度进行折减计算而导致所确定岩体承载力偏低的缺点， 6 CN 111595677 A 说　明　书 4/7 页 本发明既能较大幅度提高软岩承载力，又能确保工程安全，能够较大幅度地促进软岩上工 程建设的技术发展。 附图说明 图1为一示例工程中软岩不同应力作用下的蠕变曲线图；