一种考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法

1.一种考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，包括步骤：S1、钻取待研究工程处的岩体制备多个标准试样，并对所有的标准试样进行真空饱水，之后擦干真空饱水后的标准试样的表面水分；S2、对多个饱水后的标准试样开展饱和花岗岩单轴试验及热-水-力耦合正交试验，得到岩石饱和单轴强度和多场耦合岩石理论单轴强度；S3、采用多场耦合岩石理论单轴强度与岩石饱和单轴强度的商作为围岩分级修正系数；S4、根据围岩分级修正系数，对基于BQ分级、Q系统和/或RMi岩体质量的多场耦合环境围岩分级进行修正：[BQ] THM ＝100+3αR c +250K v -100(K 1 +K 2 +K 3 )其中，[BQ] THM 、Q THM 和RMi THM 分别为岩体基本质量指标BQ、Q及RMi；α为围岩分级修正系数；R c 为岩石饱和单轴强度；K 1 为地下工程地下水影响修正系数；K 2 为地下工程主要结构面产状影响修正系数；K 3 为初始应力状态影响修正系数；K v 为分级因素定量指标；RQD为岩石质量指标；J n 为节理组数量的等级；J r 为节理表面粗糙度的等级；J a 为蚀变程度或粘土填充节理组的等级；J w 为地下水流入和压力影响的等级；SRF为应力折减系数；J c 为结构面条件系数；V b 为被结构面切割成的块体的体积；D为过渡参数，D＝0.37J c -0.2 。 2.根据权利要求1所述的考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，开展饱和花岗岩单轴试验得到岩石饱和单轴强度的方法包括：S21、将标准试样放置于GCTS系统的试验机加载台上，并分别安装轴向位移传感器、环向位移传感器和声发射探头于标准试样的热缩膜表面；S22、以预设的轴向变形速率对试样进行测试，并记录测试过程中的岩体基本力学参数；S23、当所有标准试样均执行完成步骤S21和步骤S22后，根据标准试样的截面面积，计算标准试样在每次荷载下的应力：其中，σ为应力；P为载荷；A为标准试样截面面积；S24、根据每次荷载下的应力，得到标准试样在加载过程中的应力演变曲线，选取应力演变曲线中的最大值作为岩石饱和单轴强度。 3.根据权利要求1所述的考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，开展热-水-力耦合正交试验得到多场耦合岩石理论单轴强度的方法包括：A1、对饱水后的标准试样施加围压，当达到设定围压后施加渗透压，之后加温至目标温度时维持预设时长，并进行加载试验直至标准试样发生破坏；A2、当多个饱水后的标准试样均完成步骤A1时，采用步骤A1试验过程中记录的围压和对应围压下的岩石抗压强度，计算有效围压和有效峰值强度：其中，变量i＝1和3，σ 3 为记录的围压；σ 1 为σ 3 对应下的岩石抗压强度； 和 分别为有效峰值强度和有效围压；P w 为空隙水压；A3、对多个标准试样的有效围压和有效峰值强度进行拟合，得到拟合式：A4、根据拟合式的直线斜率和截距，计算岩石的内摩擦角 和黏聚力c：其中，m和b分别为直线斜率和截距；A5、根据岩石的内摩擦角 和黏聚力c，计算多场耦合岩石理论单轴强度：其中， 为多场耦合岩石理论单轴强度。 4.根据权利要求1所述的考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，开展热-水-力耦合正交试验得到多场耦合岩石理论单轴强度的方法包括：B1、对饱水后的标准试样施加围压，当达到设定围压后施加渗透压，之后加温至目标温度时维持预设时长，并进行加载试验直至标准试样发生破坏；B2、采用多场耦合试验阶段得到的温度增量和岩石弹性模量，计算多场耦合岩石理论单轴强度：其中， 为多场耦合岩石理论单轴强度；C v 为岩石材料的定容比热；ΔT和E分别为多场耦合试验阶段的温度增量和岩石弹性模量；R c 为岩石饱和单轴强度；k为第一拟合参数；E 0 为单轴条件下岩石的弹性模量。 5.根据权利要求4所述的考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，步骤B2中多场耦合岩石理论单轴强度的表达式构建方法包括：B21、构建热水力耦合条件下可释放弹性能模型：其中，U e 为岩石可释放弹性能； 和 分别为有效峰值强度、有效主应力和有效围压；μ为泊松比；B22、根据岩石饱和单轴强度，构建最大能量释放率临界值G c ：其中，K 3 为材料常数；B23、确定热水力耦合条件下岩石整体破坏时强度准则：B24、将可释放弹性能模型代入岩石整体破坏时强度准则，可得表达式：B25、采用应变能分散系数对步骤B24中的表达式进行修正，得到热水力耦合条件下的岩石能量型强度准则：其中，N为应变能分散系数， n为第二拟合参数；B26、令岩石能量型强度准则中的 令 得到多场耦合岩石理论单轴强度表达式： 6.根据权利要求1-5任一所述的考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，对BQ分级进行校正时，岩石饱和单轴强度R c 和分级因素定量指标K v 满足的条件为：当R c >90K v +30时，R c ＝90K v +30；当K v >0.04R c 时，K v ＝0.04R c +0.4。 7.根据权利要求1-5任一所述的考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，所述标准试样为花岗岩试样。 8.根据权利要求1-5任一所述的考虑热、水、力耦合作用的围岩分级修正方法，其特征在于，当得到岩体基本质量指标BQ、Q及RMi后，还包括：根据岩体基本质量指标BQ、Q及RMi与其对应的岩体质量等级的分级标准，得到待研究工程处的岩体的岩体质量等级。