巖體的力學(xué)性質(zhì)及巖體分類.ppt

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1、第四章巖體的力學(xué)性質(zhì)及巖體分類§4-1結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體、巖體§4-2巖體的結(jié)構(gòu)§4-3巖體的強度§4-4巖體破壞機理及破壞判據(jù)§4-5巖體的變形特性§4-6巖體質(zhì)量評價及其分類本章內(nèi)容：授課學(xué)時：4本章重點難點：1、巖體結(jié)構(gòu)；2、巖體的強度特征3、巖體的破壞機理4、巖體分類。關(guān)鍵術(shù)語：巖體結(jié)構(gòu)，巖體強度，準巖體強度；巖體變形，巖石RQD質(zhì)量指標；完整性系數(shù)；巖石堅固性系數(shù)要求：1、掌握本課程重點難點內(nèi)容；2、了解幾種有代表性的巖體分類方法；3、了解我國工程巖體分級標準（GB50218－94）。§4-1結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體、巖體結(jié)構(gòu)面：是指巖體中存

2、在著的各種不同成因和不同特性的地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面、不連續(xù)面如節(jié)理、片理、斷層、不整合面等。結(jié)構(gòu)體：由結(jié)構(gòu)面在巖體中切割而成的幾何體稱為結(jié)構(gòu)體（巖石）。巖體：結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)統(tǒng)一體。一、結(jié)構(gòu)體的大小按規(guī)模結(jié)構(gòu)體可分為：I級結(jié)構(gòu)體：由I級結(jié)構(gòu)面切割成的結(jié)構(gòu)體(地質(zhì)體)。II級結(jié)構(gòu)體：由I級結(jié)構(gòu)體經(jīng)II級結(jié)構(gòu)面切割而成的結(jié)構(gòu)體(山體)。III級結(jié)構(gòu)體：II級結(jié)構(gòu)體再經(jīng)III級結(jié)構(gòu)面切割而成的結(jié)構(gòu)體。IV級結(jié)構(gòu)體：III級結(jié)構(gòu)體再經(jīng)IV級結(jié)構(gòu)面切割而成的結(jié)構(gòu)體（完整巖石或巖塊）。二、結(jié)構(gòu)體的塊度結(jié)構(gòu)體的塊度通常指最小結(jié)構(gòu)體的尺寸。在巖

3、體工程穩(wěn)定性分析中，結(jié)構(gòu)體的塊度決定了巖體工程圍巖的破壞方式，從而決定了支護和加固方法。在開挖過程中結(jié)構(gòu)體的塊度影響施工及臨時支護。二、結(jié)構(gòu)體的形狀1、板狀結(jié)構(gòu)體：2、柱狀結(jié)構(gòu)體：3、錐形結(jié)構(gòu)體：結(jié)構(gòu)體的形狀與巖石類型有關(guān)；與區(qū)域構(gòu)造運動強度有關(guān)；與工程圍巖的破壞方式有關(guān)。§4-2巖體的結(jié)構(gòu)巖體的結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的形態(tài)和組合特征。按巖體被結(jié)構(gòu)面分割的程度或結(jié)構(gòu)體的形態(tài)特征，可將巖體結(jié)構(gòu)劃分為以下幾種基本類型：巖體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)鑲嵌結(jié)構(gòu)層狀碎裂結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)1、整體結(jié)構(gòu)巖性單一，節(jié)理不發(fā)育，無軟弱結(jié)構(gòu)

4、面或夾泥，層面結(jié)合良好，滲流對巖體特性影響不大，結(jié)構(gòu)尺寸大于工程尺寸。完整性系數(shù)>0.75結(jié)構(gòu)面間距>1.5m巖土工程特征：整體性強度高，巖體穩(wěn)定，可視為均質(zhì)、各向同性的連續(xù)介質(zhì)。2、塊狀結(jié)構(gòu)節(jié)理發(fā)育，有若干軟弱夾層或貫通微張裂隙將巖體切割成柱狀、塊狀或菱形等結(jié)構(gòu)體。工程范圍內(nèi)，有兩組以上節(jié)理明顯發(fā)育，構(gòu)成影響工程穩(wěn)定性的危險巖塊，其尺寸小于工程幾何尺寸。完整性系數(shù)0.35～0.75結(jié)構(gòu)面間距0.7～1.5m巖土工程特征：整體性強度高，結(jié)構(gòu)面相互牽制，巖體基本穩(wěn)定，接近彈性各向同性體。3、層狀結(jié)構(gòu)由中厚（0.25～0.5m）及薄層（<0.

5、25m）的均一、堅硬、軟弱或軟硬相間的沉積巖或沉積變質(zhì)巖形成的巖體。結(jié)構(gòu)面以層理、片理、節(jié)理為主，往往有層間錯動，結(jié)構(gòu)體呈板狀、片狀互相緊密疊合。完整性系數(shù)：層狀0.3～0.6;薄層狀<0.4結(jié)構(gòu)面間距：層狀0.25～0.5m；薄層狀<0.25m巖土工程特征：工程范圍內(nèi)，一組節(jié)理明顯發(fā)育，在層內(nèi)具有均一的地質(zhì)特征與力學(xué)特性，屬各向異性、層內(nèi)均質(zhì)的連續(xù)介質(zhì)。其變形和強度特征受層面及巖層組合控制，巖體穩(wěn)定性較差。4、碎裂結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)育，各種結(jié)構(gòu)面與斷裂交叉發(fā)育，且多為泥質(zhì)充填。巖體破碎，呈塊狀或片狀，局部裹有堅硬的大塊或條塊狀巖石，屬不均一的不

6、連續(xù)介質(zhì)，穩(wěn)定性很差。巖體完整性系數(shù)結(jié)構(gòu)面間距鑲嵌結(jié)構(gòu)<0.36<0.5m層狀碎裂結(jié)構(gòu)<0.4<0.5m破碎結(jié)構(gòu)<0.3<0.5m5、散體結(jié)構(gòu)主要為各種劇烈風(fēng)化或擠壓破碎的巖體或土體。結(jié)構(gòu)面相當發(fā)育，呈網(wǎng)狀，巖體極度破碎，并混有斷層泥，呈松散堆積或壓密堆積。完整性系數(shù)：<0.2巖土工程特征：穩(wěn)定性極差，巖體屬性接近松散體介質(zhì)?！?-3巖體的強度一、巖體強度特征巖體的強度取決于結(jié)構(gòu)面的強度和巖石的強度。1、巖體的抗剪強度包絡(luò)線介于結(jié)構(gòu)面強度包絡(luò)線和巖石強度包絡(luò)線之間。2、巖體強度的各向異性巖體強度受加載方向與結(jié)構(gòu)面夾角θ的控制，因此，表現(xiàn)出

7、巖體強度的各向異性。石墨片巖在三向壓縮下強度隨加載方向的變化。巖體中只有一組結(jié)構(gòu)面：(1).當σ1與結(jié)構(gòu)面垂直，巖體強度與結(jié)構(gòu)面無關(guān)，為巖石強度；(2).當θ＝450－φj/2，巖體將沿結(jié)構(gòu)面破壞，其強度為結(jié)構(gòu)面強度；(3).當σ1與結(jié)構(gòu)面平行，結(jié)構(gòu)面的抗拉強度小，巖體將因結(jié)構(gòu)面的橫向擴展而破壞。巖體中有多組結(jié)構(gòu)面：巖體的強度圖像將為各單組結(jié)構(gòu)面巖體強度圖像的疊加，如圖中陰影部分。如果結(jié)構(gòu)面分布均勻、且強度大體相同時，則巖體表現(xiàn)出各向同性的特性，但強度卻大大削弱了。二、巖體強度的測定（現(xiàn)場測試）1、巖體單向抗壓強度和準巖體強度（1）單向抗

8、壓強度σc試件:邊長(0.5～1.5）m，高度不小于邊長的立方塊。式中:P—試件破壞時的作用力，N;A—試件橫截面面積，m2。(2)、準巖體強度完整性系數(shù)K：式中：V巖體、V巖石分別為彈性波在