岩体的力学性质及工程分类详解ppt课件.ppt

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1、第4章岩体的力学性质及岩体分类结构面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。结构体：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为结构体（岩石）。岩体：结构面和结构体的地质统一体。§4-1结构面、结构体、岩体一、结构体的大小按规模结构体可分为：I级结构体：由I级结构面切割成的结构体(地质体)。II级结构体：由I级结构体经II级结构面切割而成的结构体(山体)。III级结构体：II级结构体再经III级结构面切割而成的结构体。IV级结构体：III级结构

2、体再经IV级结构面切割而成的结构体（完整岩石或岩块）。二、结构体的形状按岩体被结构面分割的程度或结构体的形态特征，可将岩体结构划分为以下几种基本类型：岩体结构整体结构层状结构块状结构碎裂结构散体结构§4-2岩体的结构岩体结构控制论工程实践表明，岩体的应力传播、变形破坏以及岩体力学介质属性无不受控于岩体结构。岩体结构对工程岩体控制作用主要表现在三方面：岩体的应力传播特征岩体的变形与破坏特征工程岩体的稳定性岩体变形与连续介质变形明显不同，发育于岩体中的结构面，是抵抗外力的薄弱环节。软弱结构面是岩体变形破坏的重要

3、控制因素或边界。岩体的变形主要它由结构体变形与结构面变形两部分构成。块状结构岩体变形主要沿贯通性结构面滑移形成；碎裂状结构岩体变形则由Ⅲ、Ⅳ级结构面滑移及部分岩块变形构成；只有完整岩体的变形才受控于组成岩体的岩石变形特征。岩体变形破坏方式：a.块状及层状结构岩体的块体滑移；b.薄层状结构岩体的弯曲倾倒；c.碎裂结构岩体的剪切破坏及塑性变形；d.松散及破碎结构岩体的塑性变形§4-3岩体的强度4.3.1岩体强度特征岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。1、岩体的抗剪强度包络线介于结构面强度包络线和岩石强度包

4、络线之间。2、岩体强度的各向异性岩体强度受加载方向与结构面夹角θ的控制，因此，表现出岩体强度的各向异性。4.3.2岩体强度的测定（现场测试）1、岩体单向抗压强度（1）单向抗压强度σc试件:边长(0.5～1.5）m，高度不小于边长的立方块。式中:P—试件破坏时的作用力，N;A—试件横截面面积，m2。2、岩体抗剪强度现场测定（1）双千斤顶法式中：σ、τ—试件剪切面上的正应力和剪应力；F—试件剪切面面积；N—法向力；Q—斜向力；α—横向推力与剪切面的夹角，通常为150。(2)单千斤顶法现场无法施加垂直荷载的情况下

5、采用单千斤顶法。3、现场三轴强度试验试件尺寸：2.8m×1.4m×2.8m,一般h>2a,矩形截面.加压装置：千斤顶，应力枕。4.3.3岩体强度估算1、准岩体强度完整性系数K：式中：V岩体、V岩石分别为弹性波在岩体和岩石中传播的纵波速度。准岩体抗压强度:σcm=Kσc准岩体抗拉强度:σtm=Kσt式中：σc、σt为岩石试件的单轴抗压强度和单轴抗拉强度。2、霍克－布朗经验判据式中:σc——完整岩石单轴抗压强度；σ3——作用在岩石试样上的最小主应力；m，s——为与岩性及结构面情况有关的常数，可查表；§4-4岩体

6、的变形特性一、岩体变形试验及其变形参数确定原位岩体变形试验静力法动力法承压板法狭缝法钻孔变形法水压洞室法单(双)轴压缩试验法声波法地震波法承压板法ω是与承压板形状与刚度有关的系数。对于圆形板ω＝0.785；对于方形板ω＝0.886二、岩体变形曲线类型及其特征法向变形曲线直线型上凸型上凹型复合型法向变形曲线直线型通过原点的直线，其方程为p＝f(W)＝KW加压过程中W随p成正比增加岩体岩性均匀、结构面不发育或结构面分布均匀上凸型曲线方程为p＝f(W)，dp/dW随p增加而递减，d2p/dW2＜0。结构面发育且有

7、泥质充填的岩体、较深处埋藏有软弱夹层或岩性软弱的岩体常呈这类曲线。曲线方程为p＝f(W)，dp/dW随p增大而递增，dp/dW＞0层状及节理岩体多呈这类曲线上凹型p-W曲线呈阶梯或“S”型。结构面发育不均或岩性不均匀的岩体，常呈此类曲线。复合型峰值前曲线平均斜率小，破坏位移大；峰值后应力降很小或不变。多为沿软弱结构面剪切。峰值前曲线平均斜率较大，峰值强度较高。峰值后应力降较大。多为沿粗糙结构面、软弱岩体及剧风化岩体剪切。峰值前曲线斜率大，线性段和非线性段明显，峰值强度高，破坏位移小。峰值后应力降大，残余强度

8、较低。多为剪断坚硬岩体。剪切变形曲线根据曲线形状及残余强度与峰值强度的比值分为3类§4-5岩体质量评价及其分类岩体分类是对影响岩体稳定性和影响工程设计、施工和维护的各种因素建立一些评价指标，对工程辖区岩体进行评价，划分出不同的的级别或类别。分类的目的：为岩体工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。按分类目的，可分为综合性和专题性两种；按其所涉及的因素多少，可分为单因素分类法和多因素分类法两种。一、