《工程地质学教学课件》CH6.pptVIP

* * * * * * 第四节 风化岩体的工程地质特征 岩体风化：指岩体在各种风化营力，如太阳能、大气、水及动植物有机体等的作用下，发生物理化学变化的过程 岩体经风化后，它的工程地质特征发生以下变化： 　1、岩体的完整性进一步遭到破坏； 　2、岩石的矿物成分和化学成分发生变化； 　3、岩体的工程地质性质发生变化。 总之，从工程建筑的角度来看，岩体经受风化后，其优良性质削弱，不良性质加强，甚至丧失了原来牢固的连结和完整性，变为松软土，从根本上改变了岩体的性质。从而使建筑条件大大恶化。对于重大建筑来说，风化岩体一般不能满足要求，必须对其进行处理。 风化壳：遭受风化的岩石圈表层称为风化壳，是原岩在一定地质历史时期各种因素综合作用的产物 岩体风化总是从地表向岩体内部不断的深入，而风化程度也是地表最为强烈，向岩体深部则逐渐轻微至新鲜岩石，即岩体风化具有垂直分带性 [思考题] 　　　　1. 结构面、结构体、岩体的含义。 　　　　2. 简述岩体结构类型划分。 　　　　3. 简述岩体结构面变形特性。 　　　　4. 简述岩体变形参数的测定方法。 　　　　5. 简述岩体质量指标分类。 　　　　6. 风化壳垂直分带的标志有哪些？　　　　 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * (五)、结构面的张开度 结构面两壁之间一般不是最紧密接触，而是点接触或局部接触 结构面的张开度是指结构面两壁间的平均距离，以mm表示 (六)、结构面的充填胶结特征 结构面经胶结后，力学性质有所改善 改善的程度因胶结物成分的不同而异，以铁质胶结的强度最高，往往与岩石强度差别不大，甚至超过岩石强度；而泥质胶结及易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差 未胶结且具有一定张开度的结构面被外来物质充填 (七)、结构面的分级及其特征 三、软弱夹层 软弱夹层：指岩体中性质软弱、有一定厚度的软弱结构面或软弱带 软弱夹层具有较高压缩性和低强度的特征 泥化夹层 四、结构体特征 结构体：被结构面切割成的岩块，称为结构体 可用规模、形态和产状进行描述 五、岩体的结构类型 岩体结构的复杂性 岩体结构：4大类和8个亚类 不同结构类型的岩体，其工程地质性质不同 第二节 岩体的力学性质 一、岩体的变形性质 岩体的变形是岩块、结构面及其充填物三者变形的总和 一般情况下，结构面及其充填物的变形起着控制性作用 　岩体的定义：岩块+结构面=岩体 　岩体变形=岩块变形+结构面闭合+充填物压缩+其他变形 (一)、结构面的变形特性 　 1、法向变形特性 结构面的变形具有如下特征： 　在法向应力下，开始变形较快，变形量也较大，随后逐渐减慢，变形量趋于常量△Vm(结构面最大闭合量) 法向刚度 　 　2、剪切变形特性 在一定的法向力作用下进行剪切试验，得结构面的剪应力(τ)-剪位移(△uj)关系曲线 结构面的剪切变形有两种基本类型： 　　①、塑性变形型，如:泥化夹层、光滑平直的破裂面具这种特征 　　②、脆性变形型，如:粗糙结构面具这种特征 剪切刚度 (二)、岩体变形参数的测定及变形曲线类型 岩体变形参数的测定方法： 测定方法 静力法 动力法 承压板法 狭缝法 钻孔变形法 水压洞室法 地震法 声波法 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变形关系曲线，计算出岩体的变形参数。 动力法的基本原理：用人工方法对岩体发射(或激发)弹性波(声波或地震波)，并测定其在岩体中的传播速度，然后根据波动理论求岩体的变形参数。 承压板法 　　试验一般在平巷中进行。利用巷道顶板作用力，以油压千斤顶施加压力，通过刚性承压板将压力传至底部平直光滑的岩面上，用百分表测量岩体变形值 承压板法 刚性承压板法 柔性承压板法 钻孔变形法 　　利用钻孔膨胀计对一定长度的孔壁施加均匀压力，同时测量孔壁的径向变形 钻孔变形法 优点：①对岩体扰动小；②可以在地下水位以下和相当深的部位进行；③试验方向基本上不受限制，而且试验压力可以达到很大；④在一次试验中可以同时量测几个方向的变形，便于研究岩体的各向异性。 缺点：试验涉及的岩体体积小，代表性受到局限。 声波法 　　　通过测量岩体中纵波和横波的传播速度，来确定其变形参数。 　　　即： Emd=ρvp2(1+μd)(1-2 μd)/(1- μd) Emd=2ρvs2 (1+μd) Gmd= ρvs2 μd =(vp2 -2vs2)/2(vp2 -vs2) 　　　式中：Emd-岩体的动弹性模量(Gpa)；μd-岩体的泊松比；Gmd-岩体的动剪切模量(Gpa) ρ-岩体密度(g/cm3)；Vp-纵波速度(m/s) ；vs-横波速度(m/s) （