巖體工程與巖體力學

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1、巖體工程與巖體力學工程地質(zhì)與巖體力學的關(guān)系工程地質(zhì)：現(xiàn)象、原因、面巖體力學：力學、工程效應、點巖體工程：運用巖體力學，解決巖體工程問題巖體結(jié)構(gòu)不同的巖體結(jié)構(gòu)類型與其對應的破壞模式整體狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)碎裂狀結(jié)構(gòu)散體狀結(jié)構(gòu)巖塊力學特征吸水性——抗凍性滲透系數(shù)——不等于巖體的滲透性巖石熱學性質(zhì)——深埋巖體工程變形模量——彈性模量單軸飽和抗壓強度如何看待抗拉強度剪切強度與抗剪斷強度巖體結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的規(guī)模結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀（走向、傾向、傾角）結(jié)構(gòu)面的連通率結(jié)構(gòu)面密度現(xiàn)場量測方法結(jié)構(gòu)面的隙寬（張開度）Kn，K

2、s結(jié)構(gòu)面強度JRCJRS巴頓公式巖體質(zhì)量的確定現(xiàn)場試驗獲取巖體變形模量與剪切強度方法Heok-Brown強度準則現(xiàn)場滲透系數(shù)量測RQD、Q、RMR巖體質(zhì)量分類（國外）工程巖體分級標準地應力高地應力集中存在的常見地形特征地應力的量測方法地應力在數(shù)值分析中表達與估算5.2.1研究圍巖穩(wěn)定性的意義圍巖的穩(wěn)定性：隧道開挖后，在不支護條件下圍巖的穩(wěn)定性。問題：什么是隧道工程的頭等大事？研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖穩(wěn)定。5.2圍巖的穩(wěn)定性圍巖級別的工程作用：①判斷圍巖穩(wěn)定性。②判斷施工難易程度，投資依據(jù)。

3、③結(jié)構(gòu)分析計算的依據(jù)⑴地質(zhì)因素～客觀因素⑵人為因素～主觀因素、工程因素5.2.2影響圍巖穩(wěn)定性的因素1、地質(zhì)因素從5個方面來分析：⑴巖體結(jié)構(gòu)特征⑵結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合⑶巖石的力學性質(zhì)⑷地下水的影響⑸圍巖的初始應力狀態(tài)⑴巖體結(jié)構(gòu)特征指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)?！衿扑槌潭龋毫严堵省⒘严堕g距。裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面?！裢暾麪顟B(tài)：整塊狀、大塊狀等。按這2個指標有下圖：⑵結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間組合●性質(zhì)1)結(jié)構(gòu)面的成因；2)結(jié)構(gòu)面的光滑程度；3)結(jié)構(gòu)面的物質(zhì)組成；4)結(jié)構(gòu)面的規(guī)模；5

4、)結(jié)構(gòu)面的密集度?！窨臻g組合指結(jié)構(gòu)面的相互位置狀態(tài)。問題：軟弱結(jié)構(gòu)面有怎樣的害處？什么是不利空間組合？⑶巖石的力學性質(zhì)主要指巖石的單軸飽和極限抗壓強度Rb。巖石強度越高，隧道越穩(wěn)定。(4)圍巖的初應力狀態(tài)●初始應力是隧道圍巖變形、破壞的根本作用力?！褚殉醪綄⒊跏紤紤]進圍巖分級之中。在高的初始應力場條件下，圍巖級別應適當降低。⑸地下水的影響●軟化圍巖；●減少層間摩阻力促使巖塊滑動；●具膨脹性的圍巖，遇水后產(chǎn)生膨脹等。超挖5.3.1概述圍巖分級：根據(jù)巖體的若干指標，按照穩(wěn)定性將圍巖分成不同的級別

5、。工程目的：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)（2）施工方法依據(jù)（3）工程造價依據(jù)5.3圍巖分級圍巖分級的發(fā)展過程：土石分類法單一因素分類法綜合物性分類法其它分級法：組合多因素分類法與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分類法總結(jié)：早期～僅巖石強度；現(xiàn)在～綜合多種因素，如巖體構(gòu)造、巖石強度、RQD指標等。5.3.2圍巖分級方法3個基本因素：①巖性：抗壓強度、彈性模量、彈性波速等。②地質(zhì)構(gòu)造：巖體完整性或結(jié)構(gòu)狀態(tài)。③地下水：地下水發(fā)育時，圍巖級別應降低。1個附加因素：④初始地應力：適當考慮。（一）以巖石強度或巖石的物性指標為代表

6、的分級法1.以巖石強度為基礎(chǔ)的分級法代表：土石分類法～堅石、次堅石、松石、土。2.以巖石物性指標為基礎(chǔ)的分級法代表：巖石堅固性系數(shù)(f值)分級法～普氏法f值：一個綜合的物性指標值，如巖石的抗鉆性、抗爆性、強度等。但核心還是巖石強度。(二)以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表的分級方法代表：●泰沙基法～考慮圍巖的完整狀態(tài)和巖性，共9級。●我國交通隧道圍巖分級法～借鑒了泰沙基法，考慮巖體綜合物性，共6級。（三）與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級方法代表：●彈性波速分級法～波速是反映巖性與巖體結(jié)構(gòu)的一項綜合指標，波速越

7、高，圍巖越好。波速Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15完整性完整較完整破碎較破碎極破碎●巖石質(zhì)量指標～RQD指標也是反映巖性與巖體結(jié)構(gòu)的一項綜合指標。RQD指標的具體含義為巖芯復原率:R>0.90.75

8、、節(jié)理含水折減系數(shù)、應力折減系數(shù)。(五)我國鐵路與公路隧道的圍巖分級方法1.鐵路隧道⑴沿革●巖體綜合分類～60年代，成昆線，五類?！袼淼绹鷰r分類～74年版，首部鐵路隧道規(guī)范，六類?！袼淼绹鷰r分類～86年版，加入圍巖彈性波速指標?！袼淼绹鷰r分級～99年版，采用國標分級排序，改稱“圍巖分級”，六級。●隧道圍巖分級～2001年版，不變?！袼淼绹鷰r分級～2005年版，不變。⑵分級的理論基礎(chǔ)●以圍巖的穩(wěn)定性判斷為基礎(chǔ)。屬于“以巖體構(gòu)造和巖性特征為代表”的分級方法。●主要考慮4種因素：①巖石堅硬程度②圍巖完