4岩体的力学性质(阅读).pptVIP

第4章 岩体的力学性质及岩体分类 §4-1 岩体的结构 1、整体结构 2、块状结构 3、层状结构 4、碎裂结构 5、散体结构 §4-2 岩体的强度 2、岩体强度的各向异性 4.2.2 岩体强度的测定（现场测试） 2、岩体抗剪强度现场测定 (2) 单千斤顶法 3、现场三轴强度试验 4.2.3 岩体强度估算 2、霍克－布朗经验判据 §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，充分发挥岩体自身强度，维持工程稳定性。 §4-4 岩体质量评价及其分类 一、工程岩体分类的参考影响因素 一、工程岩体分类的参考影响因素 二、几种有代表性的工程岩体分类方法 2、岩石单轴抗压强度分类 3、按岩体完整性系数Kv（龟裂系数）分类 4、按岩芯质量指标（RQD）分类 5、 以弹性波速度分类 6、宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类（ RMR分级系统） （1）对应岩石强度的岩体评分值R1 （2）对应于岩芯质量指标的岩体评分值R2 （4）对于节理状态的岩体评分值R4 （5）取决于地下水状态的岩体评分值R5 （6）节理方位对RMR的修正值R6 （7）节理走向与倾角对隧道掘进的影响 7、巴顿岩体质量（Q）分类 （1）节理组数影响（Jn) （2）节理粗糙度影响（Jr) （3）节理蚀变程度影响（Ja) （4）裂隙水影响（Ja) （5）地应力影响（SRF) 三、我国工程岩体分级标准（GB50218-94) B、采用完整性系数Kv划分岩体完整程度 （2）岩体基本质量分级 B、按BQ值进行岩体基本质量分级 （3）基本质量指标BQ值的修正 （A）地下水影响修正系数K1 （B）主要软弱结构面产状影响修正系数K2 （C）初始应力状态修正系数K3 2、工程岩体分类标准的应用 岩体级别与岩体物理力学参数 岩体级别与岩体结构面抗剪强度参数 岩体级别与地下工程岩体自稳能力 3 8 13 17 20 评分值 25 26~50 51~75 76~90 91～100 RQD（％） （3）对应于最有影响的节理组间距的岩体评分值R3 5 10 20 25 30 评分值 0.05 0.05~0.3 0.3~1 1~3 3 节理间距（m） 0 由厚度5mm的断层泥充填的张开节理;张开度5mm的节理，延伸超过数米 6 光滑表面；由断层泥充填厚度为1～5mm；张开度1～5mm ，节理延伸超过数米 12 略粗糙的表面、张开度1mm，软岩壁 20 略粗糙的表面、张开度1mm，硬岩壁 25 尺寸有限的粗糙的表面、硬岩壁 评分值 说明 7 湿 0.1～0.2 10～25 125 25～125 10 无 每米隧道的涌水量（L/min） 0.5 0.2～0.5 0.1 0 节理水压力与最大主应力的比值 0 有严重地下水问题，流水 4 有中等压力水，滴水 10 潮湿 15 完全干燥 评分值 总的状态 －25 －15 －7 －2 0 地基 －50 －25 －5 0 边坡 －2 有利 很不利 不利 一般 很有利 方位对工程的影响评价 －12 －10 －5 0 隧道 节理走向平行于隧道轴线 倾角 00～200 很不利 450～900 不利 200～450 有利 200～450 一般 200～450 一般 不考虑走向 逆倾向掘进 顺倾向掘进 很有利 倾角 450～900 节理走向