岩体工程与岩体力学

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1、岩体工程与岩体力学工程地质与岩体力学的关系工程地质：现象、原因、面岩体力学：力学、工程效应、点岩体工程：运用岩体力学，解决岩体工程问题岩体结构不同的岩体结构类型与其对应的破坏模式整体状结构块状结构层状结构碎裂状结构散体状结构岩块力学特征吸水性——抗冻性渗透系数——不等于岩体的渗透性岩石热学性质——深埋岩体工程变形模量——弹性模量单轴饱和抗压强度如何看待抗拉强度剪切强度与抗剪断强度岩体结构面结构面的规模结构面产状（走向、倾向、倾角）结构面的连通率结构面密度现场量测方法结构面的隙宽（张开度）Kn，K

2、s结构面强度JRCJRS巴顿公式岩体质量的确定现场试验获取岩体变形模量与剪切强度方法Heok-Brown强度准则现场渗透系数量测RQD、Q、RMR岩体质量分类（国外）工程岩体分级标准地应力高地应力集中存在的常见地形特征地应力的量测方法地应力在数值分析中表达与估算5.2.1研究围岩稳定性的意义围岩的稳定性：隧道开挖后，在不支护条件下围岩的稳定性。问题：什么是隧道工程的头等大事？研究围岩的稳定性，如何促使围岩稳定。5.2围岩的稳定性围岩级别的工程作用：①判断围岩稳定性。②判断施工难易程度，投资依据。

3、③结构分析计算的依据⑴地质因素～客观因素⑵人为因素～主观因素、工程因素5.2.2影响围岩稳定性的因素1、地质因素从5个方面来分析：⑴岩体结构特征⑵结构面性质和空间的组合⑶岩石的力学性质⑷地下水的影响⑸围岩的初始应力状态⑴岩体结构特征指岩体的破碎程度或完整状态。●破碎程度：裂隙率、裂隙间距。裂隙是广义的：包括层理、节理、断裂及夹层等结构面。●完整状态：整块状、大块状等。按这2个指标有下图：⑵结构面性质和空间组合●性质1)结构面的成因；2)结构面的光滑程度；3)结构面的物质组成；4)结构面的规模；5

4、)结构面的密集度。●空间组合指结构面的相互位置状态。问题：软弱结构面有怎样的害处？什么是不利空间组合？⑶岩石的力学性质主要指岩石的单轴饱和极限抗压强度Rb。岩石强度越高，隧道越稳定。(4)围岩的初应力状态●初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作用力。●已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。⑸地下水的影响●软化围岩；●减少层间摩阻力促使岩块滑动；●具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。超挖5.3.1概述围岩分级：根据岩体的若干指标，按照稳定性将围岩分成不同的级别

5、。工程目的：（1）结构设计依据（2）施工方法依据（3）工程造价依据5.3围岩分级围岩分级的发展过程：土石分类法单一因素分类法综合物性分类法其它分级法：组合多因素分类法与地质勘探手段相联系的分类法总结：早期～仅岩石强度；现在～综合多种因素，如岩体构造、岩石强度、RQD指标等。5.3.2围岩分级方法3个基本因素：①岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。②地质构造：岩体完整性或结构状态。③地下水：地下水发育时，围岩级别应降低。1个附加因素：④初始地应力：适当考虑。（一）以岩石强度或岩石的物性指标为代表

6、的分级法1.以岩石强度为基础的分级法代表：土石分类法～坚石、次坚石、松石、土。2.以岩石物性指标为基础的分级法代表：岩石坚固性系数(f值)分级法～普氏法f值：一个综合的物性指标值，如岩石的抗钻性、抗爆性、强度等。但核心还是岩石强度。(二)以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法代表：●泰沙基法～考虑围岩的完整状态和岩性，共9级。●我国交通隧道围岩分级法～借鉴了泰沙基法，考虑岩体综合物性，共6级。（三）与地质勘探手段相联系的分级方法代表：●弹性波速分级法～波速是反映岩性与岩体结构的一项综合指标，波速越

7、高，围岩越好。波速Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15完整性完整较完整破碎较破碎极破碎●岩石质量指标～RQD指标也是反映岩性与岩体结构的一项综合指标。RQD指标的具体含义为岩芯复原率:R>0.90.75

8、、节理含水折减系数、应力折减系数。(五)我国铁路与公路隧道的围岩分级方法1.铁路隧道⑴沿革●岩体综合分类～60年代，成昆线，五类。●隧道围岩分类～74年版，首部铁路隧道规范，六类。●隧道围岩分类～86年版，加入围岩弹性波速指标。●隧道围岩分级～99年版，采用国标分级排序，改称“围岩分级”，六级。●隧道围岩分级～2001年版，不变。●隧道围岩分级～2005年版，不变。⑵分级的理论基础●以围岩的稳定性判断为基础。属于“以岩体构造和岩性特征为代表”的分级方法。●主要考虑4种因素：①岩石坚硬程度②围岩完