巖體力學性質-巖體結構

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1、巖石力學與工程ROCKMECHANICSANDENGINEERING巖體結構ROCKMASSSTRUCTURE12.5巖石的強度理論1Coulomb強度準則2Mohr強度理論3Griffith強度理論上次課內容2巖體力學性質——巖體結構1巖體結構要素2結構面類型3結構面分級及其特性4結構面狀態(tài)5巖體結構類型3巖石與巖體巖石與巖體：巖石是構成巖體的物質。巖體是由結構面及結構體(被結構面所包圍的巖塊)兩個基本單元組成；巖石的物理力學性質和水理性質取決于巖石的礦物成分，而巖體的物理力學性質，既取決于結構面的力學性質，又取決于巖體的力學性質。與巖石相比，巖體具有以下性質：巖體是地殼的一部分，對巖體的研

2、究不能脫離它所處的環(huán)境:地質環(huán)境，包括地應力、水、空氣、地溫等.巖體結構面巖塊巖體=巖塊+結構面4巖體是一種多裂隙介質，存在各種尺度、規(guī)模不等的結構面。這些結構面切割的巖體形成多種典型的巖體結構，其兩個極端是裂隙極多的松散碎塊，和裂隙較少的整體結構。在進行礦山工程設計時必須首先確定巖體結構的類型，然后分別選用適當?shù)牧W方法進行分析。3.1概述53.1概述巖體力學性質與巖體中的結構面、結構體及其賦存環(huán)境密切相關；結構面：各種界面,物質分界面和不連續(xù)面，假整合、褶皺、斷層、層理、節(jié)理和片理.巖體結構單元（或要素）包括:結構體和結構面巖體的力學性質：巖體抵抗外力作用的能力，包括穩(wěn)定性特性、強度特性和

3、變形特性，是由組成巖體的巖石、結構面性質所決定的；影響巖體力學性質的因素有：結構體（巖石）的力學性質、結構面的性質、巖體的結構力學效應和環(huán)境因素；6結構面結構面切割成的結構體巖體巖體結構是研究巖體力學的基礎巖體結構控制巖體的變形、破壞等力學效應分析巖體結構、結構面特征、對工程巖體穩(wěn)定性評價工程應用3.1概述7結構面結構面切割成的結構體巖體巖體結構是研究巖體力學的基礎巖體結構控制巖體的變形、破壞等力學效應分析巖體結構、結構面特征、對工程巖體穩(wěn)定性評價工程應用3.1概述8巖體結構要素塊狀板狀9結構體分類塊狀結構體，包括柱狀、楔錐狀結構體，各向尺寸接近相等，力學表現(xiàn)以壓碎、滾動、滑動為主；板狀結構體

4、，板的厚度與延展長度（或寬度）比小于1：15，力學表現(xiàn)主要為彎曲變形和潰折破壞。結構體塊度：可以用1立方米巖體內含有的結構體數(shù)表示，也可以用單個結構體尺寸表示。結構體產(chǎn)狀：以結構體表面上最大結構面的長軸方向的產(chǎn)狀說明103.1概述巖體賦存環(huán)境對于巖體力學性質的影響地應力的作用（地應力既是賦存條件，又在巖體之內）影響巖體的承載力、變形與破壞機制；影響巖體中應力的傳播地下水的作用（巖體水力學）因此，巖體力學性質的研究必須考慮巖性、結構面、巖體結構、地應力以及地下水的影響；113.2巖體結構的基本類型結構面：分為軟弱結構面和堅硬結構面結構體：分為塊狀結構體和板狀結構體按照巖體結構的互相包容和級序關系

5、，分為I級結構、II級結構和過渡型巖體結構；12巖體結構定義：不同類型的巖體結構單元在巖體內組合和排列形式.結構面結構體巖體結構單元巖體結構單元組合巖體結構單元排列巖體結構三要素堅硬結構面軟弱結構面塊狀結構體板狀結構體13完整結構巖體巖性：單一且構造變形輕微的巨厚層沉積巖、變質巖和火成巖體；結構面發(fā)育情況：不發(fā)育，延展性差，無顯結構面切割；結構面強度：結構面摩擦系數(shù)tanφ≥0.6，結構體間結合力強；完整性：巖體呈完整或基本完整狀態(tài)，結構面間距dp>1.0m;水的影響：地下水作用不明顯，滲流對巖體特性影響不大；工程特性：整體結構的巖體，其變形、破壞與工程作用有關；在深埋或高地應力區(qū)的堅硬巖層中

6、開挖，引起應力釋放，可能導致巖爆，而且一般沿裂隙端部產(chǎn)生；較堅硬巖層中可能產(chǎn)生微弱的塑性變形。14塊裂結構巖體巖性：單一或由強度相近的巖層共同組成的構造變形輕微的中厚層沉積巖、變質巖和火成巖體；結構面發(fā)育情況：只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙,一般為2～3組．結構面強度：巖塊之間結合力強，一般tanφ＝0.4～0.6；完整性：結構面間距dp＝0.5～1.0m;水的影響：地下水作用主要表現(xiàn)為使較堅硬巖石軟化；工程特性：微小壓縮變形，可能出現(xiàn)剪切滑移；塊體滑移。穩(wěn)定性分析時要注意結構面的特性及組合，在深埋或地震危險區(qū)條件下開挖，由于隱型微裂隙存在，可能出現(xiàn)巖爆；有一定自穩(wěn)能力，可局部出現(xiàn)不穩(wěn)定塊體，

7、產(chǎn)生超挖，塌方和崩塌現(xiàn)象。15板裂結構巖體巖性：發(fā)育于經(jīng)過褶皺作用的層狀巖體內。結構面發(fā)育情況：延展性較好，受一組軟弱結構面切割，層面居多；結構面強度：層間結合力較差，tanφ＝0.3～0.5；水的影響：要注意地下水滲透壓力所引起的問題，地下水的軟化、泥化作用明顯；工程特性：巖體變形受巖層組合和結構面控制；在緩傾斜和陡立巖層中，拱頂和邊墻可出現(xiàn)彎曲拗折現(xiàn)象；軟弱面特別是軟弱夾層面的抗剪強度控制巖體