Quantifying Rock Strength Variability Under Different Tests and Failure Modes

C. Butcher

doi:10.1007/s00603-025-04952-4

2025-09-19

C. Butcher

Olivier Buzzi *

DOI：10.1007/s00603-025-04952-4

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摘要

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岩石强度变异性对不连续面稳定性的影响通常未被考虑，因为边坡稳定性与不连续面剪切强度模型通常假设均匀强度条件。此外，预算不足和材料获取受限往往使工程师难以通过广泛的实验室测试充分表征岩石变异性。岩石强度具有高度变异性，边坡稳定性分析必须考虑变异性以确保准确性，并减少设计中的过度保守性。针对三种岩石类型（石灰岩、砂岩和花岗岩），实施了一项广泛的实验室测试方案，包括无侧限和三轴抗压强度测试、施密特锤测试以及倾斜测试。对这些材料进行广泛测试的目的是比较各类测试的变异性，以寻找确定变异性的经济方法，并比较不同测试对材料强度变异性的响应。研究发现，施密特锤测试和倾斜测试分别适用于预测无侧限抗压强度（UCS）测试和高围压下三轴测试的变异性。当围压足够增加时，观察到三轴抗压强度的变异性随着破坏机制从脆性破坏过渡到脆-韧性破坏过渡区而减小。虽然部分参数的变异性通过多项测试得到表征，但霍克-布朗完整材料常数的变异性是通过单一数据集的统计自助法分析确定的。最后，对当前文献的简要回顾发现，在边坡稳定性分析中，基本摩擦角、霍克-布朗完整抗压强度以及霍克-布朗完整材料常数可假设彼此独立，尤其是在无法通过广泛的现场特定校准或抗拉测试验证各参数间关系的情况下。

Keyword:

Rock strength

Variability

Material characterisation

Mechanical testing

Geophysics/Geodesy

Civil Engineering