第4章岩体的力学性质ppt课件.ppt

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1、第四章岩体的力学性质及岩体分类§4-1结构面、结构体、岩体§4-2岩体的结构§4-3岩体的强度§4-4岩体破坏机理及破坏判据§4-5岩体的变形特性§4-6岩体质量评价及其分类本章内容：授课学时：4本章重点难点：1、岩体结构；2、岩体的强度特征3、岩体的破坏机理4、岩体分类。关键术语：岩体结构，岩体强度，准岩体强度；岩体变形，岩石RQD质量指标；完整性系数；岩石坚固性系数要求：1、掌握本课程重点难点内容；2、了解几种有代表性的岩体分类方法；3、了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）。§4-1结构面、结构体、岩体结构面：是指岩体中存在

2、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。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、结构体的块度结构体的块度通常指最小结构体的尺寸。在岩体工

3、程稳定性分析中，结构体的块度决定了岩体工程围岩的破坏方式，从而决定了支护和加固方法。在开挖过程中结构体的块度影响施工及临时支护。二、结构体的形状1、板状结构体：2、柱状结构体：3、锥形结构体：结构体的形状与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关；与工程围岩的破坏方式有关。§4-2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镶嵌结构层状碎裂结构碎裂结构1、整体结构岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹

4、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）

5、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<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，

6、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。§4-3岩体的强度一、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

7、向异性。石墨片岩在三向压缩下强度随加载方向的变化。岩体中只有一组结构面：(1).当σ1与结构面垂直，岩体强度与结构面无关，为岩石强度；(2).当θ＝450－φj/2，岩体将沿结构面破坏，其强度为结构面强度；(3).当σ1与结构面平行，结构面的抗拉强度小，岩体将因结构面的横向扩展而破坏。岩体中有多组结构面：岩体的强度图像将为各单组结构面岩体强度图像的叠加，如图中阴影部分。如果结构面分布均匀、且强度大体相同时，则岩体表现出各向同性的特性，但强度却大大削弱了。二、岩体强度的测定（现场测试）1、岩体单向抗压强度和准岩体强度（1）单向抗压强度σc试件

8、: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)、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