巖體結(jié)構(gòu)面的變形與強(qiáng)度性質(zhì)

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1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目巖體結(jié)構(gòu)面的變形與強(qiáng)度性質(zhì)指導(dǎo)教師院（系、部）專業(yè)班級學(xué)號姓名日期2011年3月25日教務(wù)處印制一、研究的目的、意義和現(xiàn)狀研究目的和意義結(jié)構(gòu)面及其工程性質(zhì)的復(fù)雜性是造成巖體工程性質(zhì)千差萬別的最根本原因，結(jié)構(gòu)面的研究是分析工程巖體性質(zhì)的基礎(chǔ)性工作。工程實(shí)踐反復(fù)證明，自然巖體和工程巖體的失穩(wěn)源于結(jié)構(gòu)面，巖體的破壞機(jī)制在很大程度上受結(jié)構(gòu)面控制，因結(jié)構(gòu)面而造成失事的工程實(shí)例國內(nèi)外已不鮮見。研究結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)是評價巖體穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題，因此，本文對此進(jìn)行研究。在巖體建造和改造過程中，經(jīng)受了各種復(fù)雜的地質(zhì)作用，因而在巖體中發(fā)育有斷

2、層、節(jié)理和各種裂隙等結(jié)構(gòu)面，實(shí)驗(yàn)題物理性質(zhì)十分復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)面的存在，特別是軟弱夾層的存在，極大地削弱了巖體的力學(xué)性質(zhì)及其穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)面的變形與強(qiáng)度性質(zhì)往往對工程巖體的變形和穩(wěn)定性起著控制性作用。在國內(nèi)外已建和在建的巖體工程中普遍存在有軟弱夾層問題。如黃河小浪底水庫工程左坎肩砂巖中由薄層粘土巖泥化形成的泥化夾層；葛洲壩水利工程壩基的泥化夾層，還有長江三峽自然岸坡中的各種軟弱夾層等。都不同程度地影響和控制著所在工程巖體的穩(wěn)定性。對巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的研究，是巖體力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)中重要的研究課題之一，在工程實(shí)踐中有以下意義：(1)大量的工程實(shí)踐表明：在工程

3、荷載(一般小于10MPa)范圍內(nèi)，工程巖體的失穩(wěn)破壞有相當(dāng)一部分是沿軟弱結(jié)構(gòu)面破壞的。如法國的馬爾帕塞壩壩基巖體、意大利瓦依昂水庫庫岸滑坡、中國拓溪水庫塘巖光滑坡等等，都是巖體沿某些軟弱結(jié)構(gòu)面滑移失穩(wěn)而造成的。這時，結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度性質(zhì)是評價巖體穩(wěn)定性的關(guān)鍵。(2)在工程荷載作用下，結(jié)構(gòu)面及其充填物的變形是巖體變形的主要組分，控制著工程巖體的變形特性。(3)結(jié)構(gòu)面是巖體中滲透水流的主要通道。在工程荷載作用下，結(jié)構(gòu)面的變形又將極大地改變巖體的滲透性、應(yīng)力分布及其強(qiáng)度。因此，預(yù)測工程荷載作用下巖體滲透性的變化，必須研究結(jié)構(gòu)面的變形性質(zhì)及其本構(gòu)關(guān)系。(4)工程荷

4、載作用下，巖體中的應(yīng)力分布也受結(jié)構(gòu)面及其力學(xué)性質(zhì)的影響。由于巖體中的結(jié)構(gòu)面是在各種不同地質(zhì)作用中形成和發(fā)展的。因此，結(jié)構(gòu)面的變形和強(qiáng)度性質(zhì)與其成因及發(fā)育特征密切相關(guān)[1-2]。研究現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)面對工程巖體的完整性、滲透性、物理力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)力傳遞等都有顯著的影響，是造成巖體非均質(zhì)、非連續(xù)、各向異性和非線彈性的本質(zhì)原因之一。因此，全免深入細(xì)致地研究結(jié)構(gòu)面的特征是巖體力學(xué)中的一個重要課題。巖體結(jié)構(gòu)面對工程巖體的地質(zhì)特性有著重要影響。巖體中結(jié)構(gòu)面的分布位置、產(chǎn)狀、規(guī)模、隙寬、充填物特征、結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)以及不同結(jié)構(gòu)面之間的切割與組合關(guān)系等因素不同程度地控制著巖體的工

5、程地質(zhì)特性。巖體結(jié)構(gòu)面是影響工程巖體穩(wěn)定性的決定性因素。谷德振教授[1]，對巖體結(jié)構(gòu)面與工程巖體穩(wěn)定性的關(guān)系作了科學(xué)概括，即巖體的完整性取決于結(jié)構(gòu)面的數(shù)量多少和性質(zhì)；巖體的穩(wěn)固性取決于結(jié)構(gòu)面的幾何形態(tài)和軟弱結(jié)構(gòu)面的泥化程度即結(jié)構(gòu)面的抗滑阻力。二十世紀(jì)五、六十年代法國瑪爾帕塞薄拱壩和意大利瓦依昂薄拱壩失事，使得人們對工程巖體的結(jié)構(gòu)特征、巖體的力學(xué)屬性、巖體的變形破壞機(jī)制與過程愈來愈重視，各國學(xué)者通過許多大型工程實(shí)踐和一系列災(zāi)害性的巖體失穩(wěn)時間逐步總結(jié)和認(rèn)識到了巖體中的各種結(jié)構(gòu)面對巖體變形及穩(wěn)定性所引起的重要作用。二十世紀(jì)世紀(jì)五十年代以來，人們對巖體結(jié)構(gòu)面

6、的地質(zhì)特征、幾何要素及力學(xué)特性進(jìn)行了廣泛且深入的研究。由于巖體結(jié)構(gòu)面大多深埋于巖體內(nèi)部，其分布又多是隨機(jī)的，因此對結(jié)構(gòu)面特征的研究受到很大的限制。通過大量的工程實(shí)踐表明，巖體結(jié)構(gòu)面的幾何要素具有較好的統(tǒng)計(jì)分布特征，可以用統(tǒng)計(jì)特征表征巖體的結(jié)構(gòu)面各幾何要素，如結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、分布、性質(zhì)及規(guī)模。通過對揭露的結(jié)構(gòu)面地質(zhì)特征、工程特性、幾何要素參數(shù)的研究，對工程區(qū)內(nèi)的巖體結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分組，求取優(yōu)勢產(chǎn)狀，可以獲得科學(xué)有效的結(jié)構(gòu)面幾何要素參數(shù)，認(rèn)識、了解一般情況下難以觀測、深埋巖體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)面的組合特征，進(jìn)而深入的研究巖體結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)，有利于巖體破壞機(jī)理的分析及對工程

7、區(qū)域內(nèi)的巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行直觀而有效的整體把握[2]。同時也有利于獲得一系列重要的巖體物理、力學(xué)參數(shù)，用于評價巖體的質(zhì)量、物理力學(xué)性質(zhì)，有利于對巖體結(jié)構(gòu)特征進(jìn)據(jù)化管理、模擬及再現(xiàn)。由于巖體結(jié)構(gòu)面對工程巖體的工程地質(zhì)特性有著重要影響，國內(nèi)外關(guān)于巖體結(jié)構(gòu)面地質(zhì)特征及幾何要素的許多方面都進(jìn)行了較為深入的研究。在分析工程地區(qū)結(jié)構(gòu)面的工程特性時，需要首先對巖體結(jié)構(gòu)面進(jìn)行科學(xué)合理的分組，近些年不少學(xué)者將聚類分析、模糊數(shù)學(xué)等理論運(yùn)用到優(yōu)勢組劃分的研究中。二十世紀(jì)五十年代，以L．Muller為代表的奧地利學(xué)派最早認(rèn)識到結(jié)構(gòu)面對巖體力學(xué)特征和工程穩(wěn)定性引起控制作用，并認(rèn)為結(jié)構(gòu)

8、面是構(gòu)成巖體和巖塊力學(xué)與工程特性差異的根本原因，從此開辟了結(jié)構(gòu)面研究的先河。六十年代谷德振、孫