岩体的基本力学性能

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1、第四章岩体的基本力学性能第一节概述第二节岩体结构面的分析第三节结构面的变形特性第四节结构面的剪切强度特性第五节结构面的力学效应第六节碎块岩体的破坏第七节岩体的应力—应变效应第八节岩体力学性质的现场测试2021/9/20山东科技大学12教学要求：了解岩体中结构面的基本特性及其对岩体力学性能影响。学时分配：6学时。2021/9/20山东科技大学3第一节　概述天然岩体：多个岩块和多个节理　岩块互相咬合和排列岩体中含有明显的地质遗迹：不整合，褶皱，断层，节理，劈理，解理，层理和片理等。统称节理。节理的存在，导致岩体介质的不连续，节理面又叫不连续面。节理造成岩体的不连续性和各向异性。岩体和

2、完整岩石的差别很大。2021/9/20山东科技大学4岩体的力学属性完整的岩体－连续介质属性。碎屑岩体和糜棱岩体－土力学属性。破裂岩体或节理岩体－地质力学的属性，部分属于非连续力学的范畴。力学强度－和岩块的强度差别很大，以岩块的强度为上限，以节理的强度为下限。节理岩体的强度要考虑３个方面：非节理岩体，节理和节理岩体。2021/9/20山东科技大学一、结构面定量描述的基本参数结构面是没有或有极低抗拉强度的力学不连续面，包括一切地质分离面。结构面的８个描述参数：1．产状：结构面的空间分布状态。由走向，倾向和倾角所组成得三要素描述。一般只用倾向和倾角来描述。走向：节理面与水平面相交的交线

3、方向，用方位角表示。例如N30°E。2021/9/20山东科技大学56倾斜：倾斜角度——水平面与节理面最大夹角，垂直节理面走向的倾角。倾斜方向——与走向成垂直的方向，是节理面上倾斜最陡的方位，也是节理。节理面的走向加上或减去90°而得。２．间距：指同组相邻结构面的垂直距离。间距反映结构面的发育和岩体的完整程度。2021/9/20山东科技大学7３．延展性：在岩体的露头上，所见的结构面迹线的长度。反映结构面的规模大小。4．粗糙度和起伏度（图4-5）相对于结构面平均平面的不平整度，通常用结构面的粗糙度和起伏度表示。起伏度是相对较大一级的表面不平整状态。粗糙度大，抗剪切强度大。５．结构面

4、面壁强度２个表面，与母岩相比较。2021/9/20山东科技大学8６．结构面的开度和充填物结构面２个面壁之间的垂直距离叫开度。处在结构面裂隙中的物质叫充填物。7.结构面的渗透性结构面或岩体见到水流的状态。8.结构面的组数和岩块的尺寸岩体的完整性描述的主要参数。上述参数可以采用现场调查的方法，进行统计分析。2021/9/20山东科技大学2021/9/20山东科技大学910二、结构面分类（一）结构面成因分类工程地质学角度分类1.原生节理：成岩过程中形成的结构面。例如层面。2.构造节理：构造运动形成的节理。例如断层和共轭节理。3.次生节理：成岩后期形成的节理。例如风化节理。（二）结构面的

5、相对分类和绝对分类1．绝对分类：结构面延长长度。（表4-1）2．相对分类：相对工程尺寸而言，结构面长度。2021/9/20山东科技大学2021/9/20山东科技大学1112（三）力学分类：破坏面——大而粗的节理。破坏带——小而密的节理。破坏面+破坏带过度类。2021/9/20山东科技大学13三、岩体破碎程度分类岩体破碎程度的分类，是表达结构面对岩体完整性影响的一种评价。缪勒的半定量和半定性的评价方法。（一）裂隙度K（1）裂隙度K是沿着取样线方向，单位长度上节理的数量。设有一取样线，其长度为l，在沿l长度内出现节理数n，则ｋ＝ｎ／l2021/9/20山东科技大学14（2）节理平均距

6、离ｄｄ＝l／ｎ＝1／ｋ（3）节理走向垂直距离，要求满足取样线垂直节理。（4）单位节理的分类（4类）岩体为整体结构块状结构碎裂结构极碎裂结构2021/9/20山东科技大学15（5）多组节理的分类组别a、b、c取样方向x，x与a、b夹角（锐角）、见图4-3则x方向平均间距……取样线上的裂隙度K=Ka+Kb+……2021/9/20山东科技大学16按K分（4类）K=0～1m-1疏节理（每米0～1条）K=1～10m-1密节理（每米1～10条）K=10～100m-1非常密集节理（每米10～100条）K=100～1000m-1压碎、摩擦带（每米100～1000条）2021/9/20山东科技大学

7、2021/9/20山东科技大学1718（二）切割度Xe评价节理分割岩体的一个参数。有些节理属贯通性节理，切割整个岩体。单位面积的岩体中结构面面积所占的比例。（1）单量节理的切割度设一平直断面，与单一节理重叠，断面模量所考虑的岩面，断面积A，节理面面积a。见图4-4切割度2021/9/20山东科技大学19（2）成组节理同一平直断面上出现节理面积a1、a2a3……an（3）Xe分5类见表4-22021/9/20山东科技大学第三节结构面的变形特性结构面的变形是岩体的变形分析的基础，分为