巖體力學(xué)性質(zhì)-巖體結(jié)構(gòu)

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1、巖石力學(xué)與工程ROCKMECHANICSANDENGINEERING巖體結(jié)構(gòu)ROCKMASSSTRUCTURE12.5巖石的強(qiáng)度理論1Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則2Mohr強(qiáng)度理論3Griffith強(qiáng)度理論上次課內(nèi)容2巖體力學(xué)性質(zhì)——巖體結(jié)構(gòu)1巖體結(jié)構(gòu)要素2結(jié)構(gòu)面類型3結(jié)構(gòu)面分級(jí)及其特性4結(jié)構(gòu)面狀態(tài)5巖體結(jié)構(gòu)類型3巖石與巖體巖石與巖體：巖石是構(gòu)成巖體的物質(zhì)。巖體是由結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體(被結(jié)構(gòu)面所包圍的巖塊)兩個(gè)基本單元組成；巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和水理性質(zhì)取決于巖石的礦物成分，而巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，既取決于結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)，又取決于巖體的力學(xué)性質(zhì)。

2、與巖石相比，巖體具有以下性質(zhì)：巖體是地殼的一部分，對(duì)巖體的研究不能脫離它所處的環(huán)境:地質(zhì)環(huán)境，包括地應(yīng)力、水、空氣、地溫等.巖體結(jié)構(gòu)面巖塊巖體=巖塊+結(jié)構(gòu)面4巖體是一種多裂隙介質(zhì)，存在各種尺度、規(guī)模不等的結(jié)構(gòu)面。這些結(jié)構(gòu)面切割的巖體形成多種典型的巖體結(jié)構(gòu)，其兩個(gè)極端是裂隙極多的松散碎塊，和裂隙較少的整體結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行礦山工程設(shè)計(jì)時(shí)必須首先確定巖體結(jié)構(gòu)的類型，然后分別選用適當(dāng)?shù)牧W(xué)方法進(jìn)行分析。3.1概述53.1概述巖體力學(xué)性質(zhì)與巖體中的結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體及其賦存環(huán)境密切相關(guān)；結(jié)構(gòu)面：各種界面,物質(zhì)分界面和不連續(xù)面，假整合、褶皺、斷層、層理、

3、節(jié)理和片理.巖體結(jié)構(gòu)單元（或要素）包括:結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面巖體的力學(xué)性質(zhì)：巖體抵抗外力作用的能力，包括穩(wěn)定性特性、強(qiáng)度特性和變形特性，是由組成巖體的巖石、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)所決定的；影響巖體力學(xué)性質(zhì)的因素有：結(jié)構(gòu)體（巖石）的力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)、巖體的結(jié)構(gòu)力學(xué)效應(yīng)和環(huán)境因素；6結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面切割成的結(jié)構(gòu)體巖體巖體結(jié)構(gòu)是研究巖體力學(xué)的基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)控制巖體的變形、破壞等力學(xué)效應(yīng)分析巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面特征、對(duì)工程巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工程應(yīng)用3.1概述7結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面切割成的結(jié)構(gòu)體巖體巖體結(jié)構(gòu)是研究巖體力學(xué)的基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)控制巖體的變形、破壞等力學(xué)效應(yīng)分析巖體結(jié)構(gòu)、

4、結(jié)構(gòu)面特征、對(duì)工程巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工程應(yīng)用3.1概述8巖體結(jié)構(gòu)要素塊狀板狀9結(jié)構(gòu)體分類塊狀結(jié)構(gòu)體，包括柱狀、楔錐狀結(jié)構(gòu)體，各向尺寸接近相等，力學(xué)表現(xiàn)以壓碎、滾動(dòng)、滑動(dòng)為主；板狀結(jié)構(gòu)體，板的厚度與延展長(zhǎng)度（或?qū)挾龋┍刃∮?：15，力學(xué)表現(xiàn)主要為彎曲變形和潰折破壞。結(jié)構(gòu)體塊度：可以用1立方米巖體內(nèi)含有的結(jié)構(gòu)體數(shù)表示，也可以用單個(gè)結(jié)構(gòu)體尺寸表示。結(jié)構(gòu)體產(chǎn)狀：以結(jié)構(gòu)體表面上最大結(jié)構(gòu)面的長(zhǎng)軸方向的產(chǎn)狀說(shuō)明103.1概述巖體賦存環(huán)境對(duì)于巖體力學(xué)性質(zhì)的影響地應(yīng)力的作用（地應(yīng)力既是賦存條件，又在巖體之內(nèi)）影響巖體的承載力、變形與破壞機(jī)制；影響巖體中應(yīng)力

5、的傳播地下水的作用（巖體水力學(xué)）因此，巖體力學(xué)性質(zhì)的研究必須考慮巖性、結(jié)構(gòu)面、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力以及地下水的影響；113.2巖體結(jié)構(gòu)的基本類型結(jié)構(gòu)面：分為軟弱結(jié)構(gòu)面和堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體：分為塊狀結(jié)構(gòu)體和板狀結(jié)構(gòu)體按照巖體結(jié)構(gòu)的互相包容和級(jí)序關(guān)系，分為I級(jí)結(jié)構(gòu)、II級(jí)結(jié)構(gòu)和過(guò)渡型巖體結(jié)構(gòu)；12巖體結(jié)構(gòu)定義：不同類型的巖體結(jié)構(gòu)單元在巖體內(nèi)組合和排列形式.結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體巖體結(jié)構(gòu)單元巖體結(jié)構(gòu)單元組合巖體結(jié)構(gòu)單元排列巖體結(jié)構(gòu)三要素堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面軟弱結(jié)構(gòu)面塊狀結(jié)構(gòu)體板狀結(jié)構(gòu)體13完整結(jié)構(gòu)巖體巖性：?jiǎn)我磺覙?gòu)造變形輕微的巨厚層沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖體；結(jié)構(gòu)面發(fā)

6、育情況：不發(fā)育，延展性差，無(wú)顯結(jié)構(gòu)面切割；結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)面摩擦系數(shù)tanφ≥0.6，結(jié)構(gòu)體間結(jié)合力強(qiáng)；完整性：巖體呈完整或基本完整狀態(tài)，結(jié)構(gòu)面間距dp>1.0m;水的影響：地下水作用不明顯，滲流對(duì)巖體特性影響不大；工程特性：整體結(jié)構(gòu)的巖體，其變形、破壞與工程作用有關(guān)；在深埋或高地應(yīng)力區(qū)的堅(jiān)硬巖層中開(kāi)挖，引起應(yīng)力釋放，可能導(dǎo)致巖爆，而且一般沿裂隙端部產(chǎn)生；較堅(jiān)硬巖層中可能產(chǎn)生微弱的塑性變形。14塊裂結(jié)構(gòu)巖體巖性：?jiǎn)我换蛴蓮?qiáng)度相近的巖層共同組成的構(gòu)造變形輕微的中厚層沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖體；結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況：只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙

7、,一般為2～3組．結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度：巖塊之間結(jié)合力強(qiáng)，一般tanφ＝0.4～0.6；完整性：結(jié)構(gòu)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(jiān)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(shí)要注意結(jié)構(gòu)面的特性及組合，在深埋或地震危險(xiǎn)區(qū)條件下開(kāi)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，產(chǎn)生超挖，塌方和崩塌現(xiàn)象。15板裂結(jié)構(gòu)巖體巖性：發(fā)育于經(jīng)過(guò)褶皺作用的層狀巖體內(nèi)。結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況：延展性較好，受一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割，層面居多；結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度：層間結(jié)合力較差，tanφ＝0

8、.3～0.5；水的影響：要注意地下水滲透壓力所引起的問(wèn)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度控制巖體