岩体力学特性及其参数确定解说.pptVIP

第三节 岩石(体)力学参数的合理确定 六、粘聚力和内摩擦角等效值的确定 (2)已知σ3的值。 岩体的粘聚力由式(5-31)确定，单轴抗压强度和单轴抗拉强度由式(5-32)和式(5-26)求得。该方法专用于地下开挖工程附近的应力分析。 第三节 岩石(体)力学参数的合理确定 六、粘聚力和内摩擦角等效值的确定 (3)已知摩尔-库仑准则和霍克-布朗破坏准则的岩体单轴抗压强度相等，则由式(5-25)可求得单轴抗压强度σc，其余计算如下： 岩体的粘聚力由式(5-31)确定。 * 第五章 岩体力学特性及其参数确定 为了合理地进行岩土工程及地下工程设计和施工，必须确切了解岩土特性及其由于自重、外部荷载或边界条件的变化而引起的岩体应力、变形及破坏的发展规律，对岩体的稳定性做出正确的评价。 研究岩土力学问题，应以固体力学原理为基础，充分考虑其多相构造、加载途径、时间效应、温度效应、胶结性质、节理裂隙、各向异性等特殊性质。但由于岩体是含有大量裂隙、多相介质的复合体，含有地层形成过程中产生的层理、节理、破碎带等异常地质结构，此外还有在采动过程中产生的裂隙以及岩体的破碎等。要准确地把握这种材料的力学性能是异常艰难的。这就严重制约着人们准确地获得问题的条件及岩体应力应变本构关系并建立相应的力学模型，因此常常无法获得问题的精确解。 目前的处理方法大多只能是从宏观上来把握这种材料的力学特性，即把握岩体的宏观力学特性，并在某种假定下对问题进行简化，如简化为平面应变问题，或开展大量的现场试验研究。 第一节 岩体的力学特性 岩体破坏可以分为脆性破坏和塑性破坏两种形式。 由于岩体赋存环境的变异性，不能期望得到岩体参数的精确值，只能通过实验室试验或通过对岩体宏观特性的统计分析来预测或估算岩体强度和变形的可能范围。 经过试验对比，一般都认为诸如弹性模量、粘聚力和抗拉强度等煤岩体力学性质的参数取值往往只有煤岩块相应参数值的1／5~1／3，有的差别可能更大，比值达到1／20～1／10，而煤岩体的泊松比一般为煤岩块泊松比的1．2～1.4倍。 第一节 岩体的力学特性 岩石与岩体力学参数的关系，岩体力学参数与围压的关系，是岩石力学中尚未很好解决的难题。 如何评价受采动影响岩体的力学特性是数值模拟结果可靠与否的关键。 一般都从岩体受力后表现的宏观表征来描述，即利用试验得出的岩体应力一应变关系，应用曲线拟合或弹塑性理论及其他理论建立本构模型。这样可以忽略岩块之间接触的所有细节，而采用状态参数来描述岩体力学特性，根据状态参数建立起岩体应力一应变之间的联系。 第一节 岩体的力学特性 岩石的力学特性是通过实验室的三轴压缩试验获得的，实验室三轴压缩试验可分为常规试验和真三轴试验，其中常规三轴试验是在径向压力(围压)σr(σr=σ2=σ3)不变的情况下，增加轴向压力σ1直到岩石试件破坏，得到某一围压作用下的应力-应变曲线，通过改变围压大小，得到一组不同围压作用下的全应力-应变曲线。而真三轴压缩试验是在不同的侧压作用下，即σ2≠σ3时，获得的全应力一应变曲线。 第一节 岩体的力学特性 一、岩石单轴压缩试验 图5-1 不同岩性岩石单轴压缩试验的全应力-应变曲线 (a)泥岩；(b)砂质页岩；(c)细砂岩；(d)中砂岩 第一节 岩体的力学特性 二、岩石三轴压缩试验 图5-2 岩石全应力-应变曲线及体积应变曲线 (a)应力-应变曲线；(b)体积应变曲线 大量的岩石三轴试验表明：岩石的塑性软化特性和剪胀性是岩石材料的特有性质，研究煤矿巷道围岩稳定性时，尤其要充分考虑这两大特性。 第二节 岩石与岩体力学参数的关系 由于数值模拟结果的可靠性很大程度上依赖于岩体力学参数的选取，选取不同的力学参数将会产生不同的计算结果。若岩体力学参数选取不当，有时会产生错误的结果，对工程实践会起误导作用。 然而由于岩体材料的复杂性，目前在力学参数选取方面还没有一套成熟的方法。现场原位试验得到的参数固然准确可靠，但试验代价却很昂贵，只能在一些相当重要的大型工程中进行。因此，对一般岩体工程来说，往往在室内岩块试验基础上，通过折减的办法来估计岩体的力学参数，但这种方式主观性比较强，选择的随意性大。由于岩体的力学参数表现出明显的随机性，且获得这些参数十分困难，通常都采用数理统计方法来研究岩体的力学特性。 如何选取节理岩体的力学参数，一个值得研究的问题。 第二节 岩石与岩体力学参数的关系 图5-3 岩体与岩石力学参数关系的统计分析 (a)杨氏模量；(b)单轴抗拉强度；(c)单轴抗压强度；(d)泊松比 第二节 岩石与岩体力学参数的关系 (1)现场测试的杨氏模量(y)和实验室测试的