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喀斯特层状岩体物理力学参数取值合理与否,不仅关系到工程的安全性和经济性,而且是目前岩土工程勘察设计的重点和难点之一。本文针对贵州普遍存在的喀斯特层状岩体,总体遵循“地质调查—取样试验—理论研究—数值模拟”的技术路线,系统研究了喀斯特层状岩体物理力学参数取值方法,取得以下结论和认识。(1)碳酸盐岩的溶解度随岩石中方解石含量的增加而提高,随白云岩含量的增加而减少,即CaO含量与MgO含量比值越大,岩石越易溶解,喀斯特也较发育。根据地层单元中碳酸盐岩层与非碳酸盐岩层之间的组合关系和厚度比例关系,可将碳酸盐岩层组分为连续状碳酸盐岩系、互层状碳酸盐岩系和夹层状碳酸盐岩系3种类型。(2)在Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则的基础上,介绍了根据岩石单轴抗压强度预测各向同性岩体、含一组结构面及含两组结构面岩体强度预测公式;在工程岩体分类标准的基础上,介绍了由工程岩体分类预测岩体综合抗剪强度公式和岩体变形参数计算公式。(3)通过对碳酸盐岩的基本物理力学参数取值的研究,主要介绍碳酸盐岩的重度、孔隙性、吸水性、饱水性、渗透性等的测试方法;介绍了基本力学参数单轴抗压强度、单轴抗拉强度、抗剪强度、三轴抗压强度等的测试方法;介绍了变形参数主要有变形模量和泊松比的测试方法。(4)应用FLAC3D软件模拟岩体三轴压缩试验,用应变控制试验测定岩体抗剪强度参数,用应力控制试验测定岩体的变形参数。然后在层状岩体模型上“溶蚀”一定体积的溶孔,得到含有溶孔的均质岩体模型,同时考虑岩体的喀斯特发育情况,用FLAC3D数值软件计算得出了喀斯特层状岩体力学参数。(5)通过某算例,对隧道穿越的不同岩层通过室内试验和原位试验测定了软弱岩体泥岩和泥质白云岩的抗剪强度,测定了岩层面和节理面的抗剪强度;用RMR指标预测了岩体的变形模量;用Hoek-Brown强度理论预测了岩体单轴抗拉、抗压强度及岩体潜在破坏面的抗剪强度。本论文通过理论分析、数值模拟和工程实例,较系统地研究了喀斯特环境下层状岩体物理力学参数取值方法。这些成果对喀斯特地区工程建设中的岩体物理力学参数取值具有一定的参考价值。