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水 利 学 报

２０２３年 １月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０１ － ００１３ － １１

岩体工程力学参数取值方法研究Ⅰ：原位试验与定量类比

汪小刚
（流域水循环模拟与调控国家重点实验室，中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８）

摘要：针对合理确定岩体工程力学参数的难题，在原位试验技术、定量类比方法和数值仿真试验等方面开展了系
统研究，形成了包含 “一设备、一库、一平台” 综合确定岩体工程力学参数的方法体系。本文研发了适用于常规
地质钻探的岩体质量随钻测试和岩体力学参数原位试验设备，建立了依据随钻实测参数评价岩体质量的方法以及
岩体强度、耐磨性指标与随钻参数的定量关系，提出了通过孔内弹模剪切试验快速获取不同岩层岩体抗剪强度和
弹性模量的技术和方法；同时，构建了包含 ８１个工程 ６８１组不同类型岩体抗剪强度试验资料数据库，深入研究
了不同类型岩体抗剪强度参数的统计特性，提出了基于 Ｂａｙｅｓ方法和可靠度理论，利用大样本数据库资料和少量
具体工程试验成果来确定岩体参数的定量类比方法。
关键词：岩体力学参数；岩体质量随钻测试；钻孔剪切弹模试验；抗剪强度参数数据库；定量类比方法
中图分类号：ＴＵ４５２ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０９４３
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

合理确定岩体工程力学参数是岩土工程中开展其它一切工作的前提和基础，直接关系到工程的经
济和安全。作为经受长期地质作用的自然产物，岩体是由大量不连续结构面（如：断层、节理、层理、
裂隙等）相互切割形成的复杂结构体，这种复杂的结构特征使得岩体工程力学性参数的确定变得十分
困难 ［１ － ３］ 。
目前，岩体工程力学参数确定方法主要包括物理试验方法、经验类比方法和数值试验方法三类。
物理试验方法是确定岩体工程力学参数最直接的方法，但由于受试验条件、试样尺寸、试样数量和试
验经费等限制，通过少量现场试验和一定数量的小尺寸室内试验，很难获得满足工程需求的岩体力学
参数 ［４ － ７］ ；经验类比方法是目前确定岩体工程力学参数最常用的方法，但这类方法缺少严密的理论基
础和科学合理的定量依据，带有很强的人为主观性 ［８ － ９］ ；随着计算机技术的飞速发展和数值仿真方法
的进步，数值仿真试验为确定岩体工程力学参数提供了一条新的途径，但该类方法尚处于探索阶段，
离实际工程应用还有较大距离 ［１０ － １１］ 。因此对岩体工程力学参数确定方法的研究，一直是工程界和学术
界广泛关注的热点和难点问题。
针对岩体工程力学参数合理确定的难题，从原位试验技术、定量类比方法和数值仿真试验三个方
面开展了系统研究，形成了包含 “一设备、一库、一平台” 综合确定岩体工程力学参数的方法体系，
如图 １所示。
本文研发了岩体质量随钻测试和岩体力学参数原位试验的设备和技术，为通过原位试验快速获取
岩体工程力学特性参数提供了新的手段；同时，提出了基于大样本岩体力学试验资料和数理统计理论
确定岩体力学参数的定量类比法，使工程中常用的经验类比法具备了更为严密的理论基础。

收稿日期：２０２２ － １１ － １６；网络首发日期：２０２３ － ０１ － １７
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０１１６．１３１５．００３．ｈｔｍｌ
基金项目：中国水利水电科学研究院人才基金项目（ＧＥ０１９９Ａ０８２０２１）；中国长江三峡集团有限公司科研项目（ＪＧ?１９０５５Ｊ）
作者简介：汪小刚（１９６５ － ），正高级工程师，博士生导师，主要从事岩土力学与水利水电工程研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｗａｎｇｘｇ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
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