学习资料三：认识围岩的稳定性.pptVIP

学习资料三 认识围岩的稳定性;上节课回顾;2.明洞是用明挖法修建的隧道，那么明洞根据地形地质情况和危害情况的不同，通常采用哪两种明洞形式？ 拱式明洞和棚式明洞 ;为什么要研究围岩的稳定性？;坑道开挖后，围岩会有那些情形？;第一部分 概念; ; ; ;2.围岩：隧道周围一定范围内，受隧道工程施工和车辆荷载影响的那部分岩体。 ;围岩和岩体的关系;*;概念疑点;第二部分 岩体的工程性质;一、岩体的变形特性;弹性阶段（AB）：岩体充分压密后便进入弹性阶段。所表现出的弹性变形是岩体的结构面和结构体共同产生的，应力-应变关系呈直线。同时，岩体的弹性模量也趋近于整体岩石的数值。;塑性阶段（BC）：岩体继续受力，变形发展到弹性极限后便进入到塑性阶段，此时岩体的变形特征受结构面和结构体的变形特性共同制约。整体性好的岩体延性小，塑性变形不明显，达到强度极限后变迅速破坏。破裂岩体塑性变形大，有甚至的从压密阶段直接发展到塑性阶段，而不经过弹性阶段。;破裂和破坏阶段（CD）：应力达到峰值后，岩体即开始破裂和破坏。破坏开始时，应力下降比较缓慢，说明破裂面上仍具有一定的摩擦力，岩体还能承受一定的荷载。而后，应力急剧下降，岩体全面崩溃。; 通过单轴受压图，比较岩石、岩体和软弱结构面的受压变形特性： ①岩石在大部分时间应力-应变呈线性关系，故以弹性变形为主。 ②软弱结构面应变增长远大于应力增长，呈非线性关系，故以塑性变形为主。 弹性体：在外力作用下，内部各点的应变和应力一一对应，当外力除去后能恢复到原来状态的物体。 塑性体：受力能变形，外力消失后不再恢复原来形状的材料。 弹塑性体：物体在外力施加的同时立即产生全部变形，而在外力解除的同时，只有一部分变形立即消失，其余部分变形在外力解除后却永远不会自行消失的性能。 ; 3、岩体的受剪变形特性 ①结构体不参与作用，沿结构面滑动。 ②结构面不参与作用，沿结构体断裂。 ③结构面和结构体同时参与作用，结构体被剪断。 4.岩体的流变特性：岩体在受压或受剪的情况下，岩体的变形随着时间的增长达到终值，并不是瞬间完成的。 图a）：应力不变，应变随时间增长。“蠕变” 图b）：应变不变，应力随时间降低。“松弛” 具有流变特性的岩体：①极度软弱破碎的岩层②含有大量泥质软弱填充物的一般破碎岩体。 ;二、岩体的强度特性;2、岩体的抗剪强度 ①剪切力使得岩体主要沿结构面滑移时，岩体表现为塑性破坏，抗剪强度低。②剪切力使得岩体主要沿结构体滑移时，岩体表现为脆性破坏，抗剪强度高。③剪切力使得岩体沿结构体和结构面滑移，其抗剪强度介于上述两者之间。 ;塑性破坏：岩体、土体在外力作用下出现明显的塑性变形后发生的破坏。事先有明显的变形和裂缝预兆，可以及时采取措施予以补救，危险性相对于脆性破坏稍小。 脆性破坏：加载后，无明显变形，因此破坏前无预兆，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。 ;三、岩体的结构特性;岩体工程性质的特点？;上节课回顾;第三部分 岩体的原始应力状态;一、岩体原始应力组成; (一)自重应力场 在自重应力场中，地表以下任一深度H处的垂直应力等与其上覆岩体的重量;式中 — 第 i 层岩体的容重 — 第 i 层岩体的厚度;(二)构造应力场 地质力学认为：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是地应力作用的结果。因而地质力学就把构造体系和构造形式在形成过程中的应力状态称为构造应力场。 我国大陆初始应力场(包括自重应力场和构造应力场)的变化规律大致可以归纳为如下几点： ① 地质构造形态不仅改变了重力应力场，而且除以各种构造形态获得释放外，还以各种形式积蓄在岩体内，这种残余构造应力将对地下工程产生重大影响。 ② 垂直应力的量值随深度增加而增大，而且水平应力普遍大于垂直应力。;二、围岩初始应力场的影响因素;第四部分 岩体的应力历程及稳定性分析; 地下开挖后由于应力重新分布，引起洞周产生应力集中现象。①当围岩应力小于岩体强度极限（脆性岩石）或屈服极限（塑性岩石）时，洞室围岩稳定；②当围岩应力超过了岩体屈服极限时，围岩就由弹性状态转化为塑性状态，形成一个塑性松动圈。在此过程中，原来洞室周边高应力逐渐向外转移，形成新的应力升高区。该区岩体挤压得紧密，尤如一圈天然加固体，故称为承载圈。;二、围岩的破坏失稳状态：;岩爆渐进破坏过程示意图 A、劈裂；B、剪断；C、弹射 ;层状岩体围岩;在水平层状围岩中，洞顶岩层可视为两端固定的板梁，在顶板压力下，将产生下沉弯曲、开裂。