本發(fā)明屬于砂質(zhì)泥巖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度曲線的建立方法。

背景技術(shù)：

泥巖在我國分布較廣，由于物理參數(shù)、結(jié)構(gòu)特征及礦物成分等因素的影響，其抗壓強(qiáng)度差異較大，國內(nèi)許多研究人員對此進(jìn)行了較多的研究。受所處地區(qū)自然和地理環(huán)境的影響，各地區(qū)泥巖的物理力學(xué)特征存在較大差異，我國寧夏地區(qū)第三系砂質(zhì)泥巖分布較廣，區(qū)域內(nèi)已發(fā)生的大量工程事故表明砂質(zhì)泥巖遇水后干密度和含水量會發(fā)生變化，但是，卻很難給出抗壓強(qiáng)度與上述干密度及含水量關(guān)系的測試方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種科學(xué)的砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度曲線的建立方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度曲線的建立方法，該建立方法包括如下步驟：

步驟一、選取待測區(qū)域的砂質(zhì)泥巖，制作成圓柱形砂質(zhì)泥巖試樣；

步驟二、測得步驟一中所述的砂質(zhì)泥巖試樣的破壞極限加載值，作為砂質(zhì)泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度；

步驟三、采用最小二乘法對步驟二中測得的單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)值進(jìn)行擬，含水量與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系；

采用最小二乘法對測得的單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)值進(jìn)行擬合，得干密度與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系；

步驟四：運(yùn)用最小二乘法對不同干密度和含水量比值(exp(ρd/w))與砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行擬合，然后依據(jù)干密度和含水量比值(exp(ρd/w))與砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線圖，通過matlab線性回歸分析法建立基于含水量和干密度的砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)學(xué)表達(dá)式：即frk＝a·exp(ρd/ω)+b·lnw，其中：a，b為試驗(yàn)參數(shù)，通過計(jì)算其值分別為6370.5和-2185.5)，ρd為泥巖干密度，w為含水量。

進(jìn)一步地，該泥巖試樣至少選擇9組，每組的試樣數(shù)為3個(gè)。

進(jìn)一步地，在上述步驟二之前，還測試所述步驟一中的砂質(zhì)泥巖試樣天然和破壞狀態(tài)下的密度、比重、孔隙率、飽和吸水率及自由膨脹率參數(shù)，采用三倍標(biāo)準(zhǔn)差法對上述參數(shù)進(jìn)行篩選統(tǒng)計(jì)，去除異常的砂質(zhì)泥巖試樣。

進(jìn)一步地，該步驟一中的取樣過程如下：在待測場地的中間位置鉆探取樣，每回次進(jìn)尺不大于取樣間距2.0m，取芯長度不小于0.8m，選取新鮮完整的砂質(zhì)巖芯。

進(jìn)一步地，該步驟一中的砂質(zhì)泥巖試樣，其直徑為50～55mm，高度為95～100mm。

進(jìn)一步地，該步驟三中的含水量與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系為：其中：y1為砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度，w為含水量，r1為相關(guān)性系數(shù)；

所述步驟三中的干密度與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系為：其中：y2為砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度，ρd為泥巖干密度，r2為相關(guān)性系數(shù)。

本發(fā)明砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度曲線的建立方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：建立了以含水量和干密度為變量的砂質(zhì)泥巖抗壓強(qiáng)度數(shù)學(xué)表達(dá)式，其對類似地區(qū)工程設(shè)計(jì)與施工參數(shù)的選取提供了科學(xué)依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中砂質(zhì)泥巖含水量與單軸抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線；

圖2是本發(fā)明中砂質(zhì)泥巖干密度與單軸抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線；

圖3是本發(fā)明中砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度與exp(ρd/w)關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度曲線的建立方法，該建立方法包括如下步驟：

步驟一、選取待測區(qū)域的砂質(zhì)泥巖，制作成圓柱形砂質(zhì)泥巖試樣；

步驟二、測得步驟一中所述的砂質(zhì)泥巖試樣的破壞極限加載值，作為砂質(zhì)泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度；

步驟三、采用最小二乘法對步驟二中測得的單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)值進(jìn)行擬，含水量與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系；

采用最小二乘法對測得的單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)值進(jìn)行擬合，得干密度與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系；

步驟四：運(yùn)用最小二乘法對不同干密度和含水量比值(exp(ρd/w))與砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行擬合，然后依據(jù)干密度和含水量比值(exp(ρd/w))與砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線圖，通過matlab線性回歸分析法建立基于含水量和干密度的砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)學(xué)表達(dá)式：即frk＝a·exp(ρd/ω)+b·lnw，其中：a，b為試驗(yàn)參數(shù)，通過計(jì)算其值分別為6370.5和-2185.5)，ρd為泥巖干密度，w為含水量。

上述泥巖試樣至少選擇9組，每組的試樣數(shù)為3個(gè)。

在上述步驟二之前，還測試所述步驟一中的砂質(zhì)泥巖試樣天然和破壞狀態(tài)下的密度、比重、孔隙率、飽和吸水率及自由膨脹率參數(shù)，采用三倍標(biāo)準(zhǔn)差法對上述參數(shù)進(jìn)行篩選統(tǒng)計(jì)，去除異常的砂質(zhì)泥巖試樣。

上述步驟一中的取樣過程如下：在待測場地的中間位置鉆探取樣，每回次進(jìn)尺不大于取樣間距2.0m，取芯長度不小于0.8m，選取新鮮完整的砂質(zhì)巖芯。

上述步驟一中的砂質(zhì)泥巖試樣，其直徑為50～55mm，高度為95～100mm。

上述步驟三中的含水量與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系為：其中：y1為砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度，w為含水量，r1為相關(guān)性系數(shù)；步驟三中的干密度與單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系為：其中：y2為砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度，ρd為泥巖干密度，r2為相關(guān)性系數(shù)。

工程實(shí)例驗(yàn)證

選取文獻(xiàn)中的數(shù)值作為參照值，文獻(xiàn)為在本文研究區(qū)所在本場地進(jìn)行的樁基靜載荷試驗(yàn)，該試驗(yàn)通過在試樁樁身埋設(shè)測試元件，并與樁的靜載荷試驗(yàn)同步進(jìn)行樁身荷載傳遞性狀測試，以分析樁周土層側(cè)阻力和樁底端阻力特征，測試技術(shù)和方法成熟，結(jié)果可靠，文獻(xiàn)中四組試樁主要技術(shù)參數(shù)見表1。根據(jù)勘察現(xiàn)場樁基承載力實(shí)測值和嵌巖樁嵌巖段承載力計(jì)算方法及嵌巖段側(cè)阻和端阻綜合系數(shù)取值方法(計(jì)算取綜合系數(shù)值為1.39)，反算出研究區(qū)內(nèi)砂質(zhì)泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度；基于試樁成孔時(shí)測得的砂質(zhì)泥巖含水量和干密度值，根據(jù)建立的砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)學(xué)表達(dá)式frk＝a·exp(ρd/ω)+b·lnw計(jì)算出與不同含水量和干密度值對應(yīng)的砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度，并與實(shí)測單軸抗壓強(qiáng)度值進(jìn)行對比，如表2所示。

表1各試樁技術(shù)參數(shù)

表2實(shí)測數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)對比

由表1可知，根據(jù)公式frk＝a·exp(ρd/ω)+b·lnw計(jì)算的砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度與實(shí)測值較為接近，二者最大差值百分比為5.9％，表明基于含水量和干密度建立的砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)學(xué)表達(dá)式能夠較好地反應(yīng)三者間的關(guān)系，其對區(qū)域內(nèi)類似工程設(shè)計(jì)和施工參數(shù)的選取提供了計(jì)算依據(jù)。