(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221071915 3.6 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 中国电建集团成 都勘测设计 研究院 有限公司 地址 610072 四川省成 都市青羊区浣花北 路1号 (72)发明人 曲海珠　邓卫东　甘东科　赵小平　 苏建明　苏星　姚鹏程　张青宇　 徐敬武　胡亚东　 (74)专利代理 机构 成都虹桥专利事务所(普通 合伙) 51124 专利代理师 杨长青 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 抗剪强度参数计算方法及其评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种抗剪强度参数计算方法 及其评估方法， 涉及岩土工程领域， 目的在于快 速、 准确抗剪强度参数。 本发明采用的技术方案 是： 抗剪强度参数计算方法， 通过至少两组三轴 试验数据， 按照约束条件一和约束条件二计算粘 聚力和内摩擦角。 约束条件一： 待求破坏强度线 或待求破坏强度线的平行线与各个摩尔应力圆 的切点到待求破坏强度线的矢量距离之和为0。 约束条件二： 待求破坏强度线或待求破坏强度线 的平行线与各个摩尔应力圆的切点到待求破坏 强度线的距离之和最小。 本发明还提供一种抗剪 强度参数计算方法的评估 方法， 先按上述方法确 定粘聚力和内摩擦角， 再通过最大距离比δ进行 质量评价。 本发 明用于根据三轴试验 数据计算及 评价抗剪强度参数。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115270407 A 2022.11.01 CN 115270407 A 1.抗剪强度参数计算方法， 其特征在于： 通过n组三轴试验数据， 按照约束条件一和约 束条件二直接计算粘聚力c和内摩擦角 n≥2且为整数； 约束条件一： 待求破坏强度线或待 求破坏强度线的平行线与各个摩尔应力圆的切 点到待求破坏强度线的矢量距离之和 为0； 约束条件二： 待求破坏强度线或待求破坏强度线的平行线与各个摩尔应力圆的切点到待求 破坏强度线的距离之和最小。 2.如权利要求1所述的抗剪强度参数计算方法， 其特征在于： 约束条件一的计算式为 其中： σ i3、 σ i1为第i组试样三轴试验 测定的应力值， 单位 kPa； 为内摩擦角， 单位 °； c为粘聚力， 单位 kPa。 3.如权利要求1所述的抗剪强度参数计算方法， 其特征在于： 约束条件二的计算式为 的取值最小， 其中： σ i3、 σ i1 为第i组试样三轴试验测定的应力值， 单位 kPa； 为内摩擦角， 单位 °； c为粘聚力， 单位 kPa。 4.如权利要求1所述的抗剪强度参数计算方法， 其特 征在于： n的取值 为3、 4或5 。 5.如权利要求1～4任一项所述的抗剪强度参数计算方法， 其特征在于： 对于按照约束 条件一和约束条件二直接计算得到的粘聚力c和内摩擦角 进行下述修正： 若粘聚力c＜0， 取粘聚力 c＝0， 并按约束条件一获取内摩擦角 若内摩擦角 取内摩擦角 并 按约束条件二获取粘聚力c 。 6.抗剪强度参数计算方法的评估方法， 其特征在于： 先按上述权利要求1～5任一项所 述抗剪强度参 数计算方 法确定粘聚力c和内摩擦角 再通过最 大距离比δ进行质量评 价， 最 大距离比δ的大小与试验成果质量的优劣为负相关关系， 最大距离比δ的计算式为 7.如权利 要求6所述的抗剪强度参数计算方法的评估方法， 其特征在于： 当δ≤0.05时， 试验成果质量优； 当0.0 5＜ δ≤0.15时， 试验成果质量 一般； 当δ ＞0.15时， 试验成果质量差 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115270407 A 2抗剪强度参数计算方 法及其评估方 法 技术领域 [0001]本发明涉及岩土工程领域， 具体是一种通过三轴试验数据计算抗剪强度参数粘聚 力c和内摩擦角 的方法， 以及对抗剪强度参数计算成果 值进行质量评估的方法。 背景技术 [0002]三轴试验是岩土工程中获取岩土体抗剪强度的基本方法之一。 三轴试验获得抗剪 强度参数的标准理论方法如下： 对三个或更多的岩 土体试样分别采用不同的围压σ i3， 逐步 增大轴向压力， 直至岩土体试样破坏或变形过大， 获得此时对应的轴向应力σ i 1， 其中i代表 试样编号， 通过各个岩土体试样的试验测试数据， 在平面坐标系中可以绘制摩尔应力圆， 再 绘制各摩尔应力圆的公切线， 即可获得破坏强度线： 其中摩擦力c和内 摩擦角 即为所求的抗剪强度参数。 [0003]三轴试验获得抗剪强度的岩土体试样一般为3～5个， 试验后可绘得对应数量的摩 尔应力圆。 例如， 岩土体试样为三个时， 可以在平面坐标系中可以绘制出三个摩尔应力圆， 三个摩尔应力圆的公切线即为破坏强度线， 如图1所示。 [0004]由于各岩土体试样的自身存在差异， 抑或试验设备、 操作等原因， 实际上同一批的 各个岩土体试样所得 的摩尔应力圆很难有一条公切线。 当各个摩尔应力圆没有公切线时， 而获得抗剪强度参数又必须绘制出一条破坏强度线， 以确定粘聚力c和内摩擦角 的取值， 就存在难以确定抗剪强度参数的问题。 目前， 该问题的解决方法可以概括为下述三种， 三种 方法都有自己的优缺 点。 [0005]第一种方法是根据经验进行手工绘制。 该方法在实际工作 中最为常用， 优点是速 度快， 缺点是成果值与绘制人员的经验相关， 成果值不确定， 即使根据相同的三轴试验数 据， 若绘制人员不同， 也可能得到不同的抗剪强度参数。 [0006]第二种方法是对每两个摩尔应力圆作公切线， 获得多个摩擦力c和内摩擦角 数 据， 再分别求平均值。 该方法实际应用不多， 虽然 可获得唯一的成果值， 且操作简 便， 但取值 所使用的方法在数 学意义上并不明晰， 成果 值被认为有明显误差， 甚至错 误。 [0007]第三种方法是数学解法。 第三种方法种类多， 包括最优解法、 最小二乘法、 非线性 规划法等。 第三种 方法一般理论基础优， 也可获得唯一的成果值， 但大多较为复杂， 涉及偏 微分方程、 偏差分析等复杂推导计算过程， 在简便方面无优势， 所以在实际中很少使用。 同 时， 第三种方法可能得出明显不合理的成果值， 例如得出c＜0kPa或 的成果值， 对于 这样的成果值， 该类方法 并无法进行相关修正。 此外， 该类方法得到的结果还存在不能反映 试验质量的问题。 例如， 有两个试验， 如图2和图3所示， 两个试验通过数学解法获得的抗剪 强度参数完全相同， 但其各自的三轴试验数据明显不同， 两个试验成果质量有明显差别， 因 此有必要对成果 值进行评估， 以便 工程师合理评估及选用。 发明内容 [0008]针对按照现有方法通过三轴试验数据计算抗剪强度参数所得成果值不唯一、 计算说　明　书 1/5 页 3 CN 115270407 A 3