岩体的力学性质ppt课件.ppt

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1、第4章岩体的力学性质及岩体分类§4-1岩体的结构岩体的结构是指岩体中结构面和结构体的形态和组合特征。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1、整体结构岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹泥，层面结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构尺寸大于工程尺寸。完整性系数>0.75结构面间距>1.5m岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视为均质、各向同性的连续介质。2、块状结构节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、块状或

2、菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显发育，构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸小于工程几何尺寸。完整性系数0.35～0.75结构面间距0.7～1.5m岩土工程特征：整体性强度高，结构面相互牵制，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体。3、层状结构由中厚（0.25～0.5m）及薄层（<0.25m）的均一、坚硬、软弱或软硬相间的沉积岩或沉积变质岩形成的岩体。结构面以层理、片理、节理为主，往往有层间错动，结构体呈板状、片状互相紧密叠合。完整性系数：层状0.3～0.6;薄层状<0.4结构面间距：层状0.25～0.5m；薄层状<

3、0.25m岩土工程特征：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具有均一的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的连续介质。其变形和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳定性较差。4、碎裂结构构造发育，各种结构面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。岩体破碎，呈块状或片状，局部裹有坚硬的大块或条块状岩石，属不均一的不连续介质，稳定性很差。岩体完整性系数结构面间距镶嵌结构<0.36<0.5m层状碎裂结构<0.4<0.5m破碎结构<0.3<0.5m5、散体结构主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。结构面相当发育，呈网状，岩体极度破

4、碎，并混有断层泥，呈松散堆积或压密堆积。完整性系数：<0.2岩土工程特征：稳定性极差，岩体属性接近松散体介质。§4-2岩体的强度4.2.1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。4.2.2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

5、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。4.2.3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=

6、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；§4-3岩体的变形特性1岩体的单轴和三轴压缩变形特征（1）岩体应力－应变全过程曲线①在加载过程，结构面压密与闭合，应力－应变曲线，呈上凹型。②中途卸载有弹性后效现象和不可恢复残余变形。这是结构面闭合、滑移、错动造成的。③完全卸载，再加载形成形式上的“开环型”曲线，这也是弹性后效造成的。④峰值强度后，岩体开始破坏，应力

7、下降较缓慢，仍有残余应力，这是岩体结构效应。（2）卸载时荷载不降至零时的应力－应变曲线①卸荷不降至零时的循环加载应力－应变曲线呈“闭环型”。②随着外荷加大、循环次数增多，闭环后移，这是结构面逐级被压密与啮合，这是结构面逐级被压密与啮合所致。③闭环逐渐变窄→演变呈一条线，这是压密程度越来越高，弹性后效变小的原因。④当卸荷至零并持续一定时间后，有较大回弹变形，这是弹性后效的表现。⑤变形模量2岩体剪切变形特征①在屈服点前，变形曲线与抗压变形相似，上凹型。②屈服点后，某个结构面或结构体首先剪坏，随之出现一次应力下降。峰值前可能发

8、现多次应力升降。升降程度与结构面或结构体强度有关，岩体越破碎，应力降反而不明显。③当应力增加到一定应力水平时，岩体剪切变形已积累到一定程度，没剪破的部位以瞬间破坏方式出现，并伴有一次大的应力降。④随后产生稳定滑移3岩体各向异性变形①岩体力学性质具有各向异性，变形、破坏机制、强度特征不同。②工程布置要考虑如何扬长避短，