4岩体的力学性质及工程分类详解.ppt

第4章 岩体的力学性质及岩体分类 一、结构体的大小 二、结构体的形状 §4-2 岩体的结构 §4-3 岩体的强度 2、岩体强度的各向异性 4.3.2 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 4.3.3 岩体强度估算 2、霍克－布朗经验判据 §4-4 岩体的变形特性 承压板法 二、岩体变形曲线类型及其特征 直线型 通过原点的直线，其方程为p＝f(W)＝KW 加压过程中W随p成正比增加 岩体岩性均匀、结构面不发育或结构面分布均匀 上凹型 曲线方程为p＝f(W)，dp/dW随p增大而递增，dp/dW＞0 层状及节理岩体多呈这类曲线 剪切变形曲线 峰值前曲线平均斜率小，破坏位移大；峰值后应力降很小或不变。多为沿软弱结构面剪切。 峰值前曲线平均斜率较大，峰值强度较高。峰值后应力降较大。多为沿粗糙结构面、软弱岩体及剧风化岩体剪切。 峰值前曲线斜率大，线性段和非线性段明显，峰值强度高，破坏位移小。峰值后应力降大，残余强度较低。多为剪断坚硬岩体。 §4-5 岩体质量评价及其分类 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 式中：Vpm、Vpr—岩体、岩石弹性纵波速度（m/s)。 极破碎 破碎 较破碎 较完整 完整 完整程度 0.15 0.35~0.15 0.55~0.35 0.75~0.55 0.75 Kv 蒂尔（Deer,1968)提出根据钻探时岩芯完好程度来判断岩体的质量，对岩体分类。 式中：li —所取岩芯中≥10cm长度的岩芯段的长度； L—钻进岩芯的总程度，m。 Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 等级 很好 良好 较好 差 很差 分类 90～100 75~90 50~75 25~50 0～25 RQD（％） 例 某钻孔的长度为250cm，其 中岩芯采取总长度为200cm,而 大于10cm的岩芯总长度为 157cm(如图所示)， 则岩芯采取率： 200/250=80% RQD=157/250=63% 岩体分类为：Ⅲ类、中等岩体 宾尼奥夫斯基（ Bieniawski，1976)提出的分类指标RMR(Rock Mass Rating)，由下列6种指标组成： （1）岩块强度(R1) （2）RQD值(R2) （3）节理间距(R3) （4）节理条件(R4) （5）地下水(R5) （6）节理方向对工程的影响的修正参数（R6） 即： 4 25 ~ 50 1~2 2 5 ~ 25 不采用 1 1 ~ 5 不采用 0 1 不采用 7 50~100 2~4 12 100~250 4~8 15 250 10 评分值 岩石单轴抗压强度Rc(Mpa) 点荷载指标（Mpa） 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