巖石力學(xué)課件---4.巖體的力學(xué)性質(zhì)20061106

《巖石力學(xué)課件---4.巖體的力學(xué)性質(zhì)20061106》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四章巖體的力學(xué)性質(zhì)§4-1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)層狀結(jié)構(gòu)薄層狀結(jié)構(gòu)鑲嵌結(jié)構(gòu)層狀碎裂結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)§4-1巖體的結(jié)構(gòu)一、整體結(jié)構(gòu)巖性單一，節(jié)理不發(fā)育，無軟弱結(jié)構(gòu)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?？梢暈榫|(zhì)、各向同性的連續(xù)介質(zhì)。完整性系數(shù)>0.75結(jié)構(gòu)面級別Ⅳ、V結(jié)構(gòu)面間距>1m§4-1巖體的結(jié)構(gòu)二、塊狀結(jié)構(gòu)節(jié)理發(fā)育，有若干軟弱夾

2、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。結(jié)構(gòu)面間距0.5～1m完整性系數(shù)0.35～0.75結(jié)構(gòu)面級別以Ⅳ、V為主§4-1巖體的結(jié)構(gòu)三、層狀結(jié)構(gòu)由中厚（0.1～0.5m）及薄層（<0.1m）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。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)。完整

3、性系數(shù)：層狀0.3～0.6；薄層狀<0.4結(jié)構(gòu)面級別:層狀以Ⅲ、Ⅳ為主；薄層狀Ⅲ、Ⅳ顯著結(jié)構(gòu)面間距：層狀0.3～0.5m；薄層狀<0.3m§4-1巖體的結(jié)構(gòu)四、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，屬不均一的不連續(xù)介質(zhì)。巖體完整性系數(shù)結(jié)構(gòu)面間距結(jié)構(gòu)面級別鑲嵌結(jié)構(gòu)<0.36<0.5mⅣ、Ⅴ級密集層狀碎裂結(jié)構(gòu)<0.4<0.5mⅡ、Ⅲ、Ⅳ發(fā)育破碎結(jié)構(gòu)<0.3<0.5m§4-1巖體的結(jié)構(gòu)五、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(dāng)發(fā)育，呈

4、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。屬松散介質(zhì)。完整性系數(shù)：<0.2§4-2巖體的強(qiáng)度一、巖體強(qiáng)度特征巖體的強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度和巖石的強(qiáng)度。1、巖體的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線介于結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度包絡(luò)線和巖石強(qiáng)度包絡(luò)線之間?！?-2巖體的強(qiáng)度一、巖體強(qiáng)度特征2、巖體強(qiáng)度的各向異性巖體強(qiáng)度受加載方向與結(jié)構(gòu)面夾角θ的控制，因此，表現(xiàn)出巖體強(qiáng)度的各向異性?！?-2巖體的強(qiáng)度一、巖體強(qiáng)度特征2、巖體強(qiáng)度的各向異性石墨片巖在三向壓縮下強(qiáng)度隨加載方向的變化?！?-2巖體的強(qiáng)度一、巖體強(qiáng)度特征2、巖體強(qiáng)度的各向異性巖體中只有一組結(jié)構(gòu)面

5、：（1）當(dāng)σ1與結(jié)構(gòu)面垂直，巖體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)面無關(guān)，為巖石強(qiáng)度；（2）當(dāng)θ＝450－φj/2，巖體將沿結(jié)構(gòu)面破壞，其強(qiáng)度為結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度（3）當(dāng)σ1與結(jié)構(gòu)面平行，結(jié)構(gòu)面的抗拉強(qiáng)度小，巖體將因結(jié)構(gòu)面的橫向擴(kuò)展而破壞?！?-2巖體的強(qiáng)度一、巖體強(qiáng)度特征2、巖體強(qiáng)度的各向異性巖體中有多組結(jié)構(gòu)面：巖體的強(qiáng)度圖像將為各單組結(jié)構(gòu)面巖體強(qiáng)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(qiáng)度大體相同時，則巖體表現(xiàn)出各向同性的特性，但強(qiáng)度卻大大削弱了?！?-2巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）1、巖體單向抗壓強(qiáng)度和準(zhǔn)巖體強(qiáng)度（1）單向抗壓強(qiáng)

6、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巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）1、巖體單向抗壓強(qiáng)度和準(zhǔn)巖體強(qiáng)度（2）準(zhǔn)巖體強(qiáng)度完整性系數(shù)K：式中：V巖體、V巖石分別為彈性波在巖體和巖石中傳播的縱波速度。準(zhǔn)巖體抗壓強(qiáng)度:σcm=Kσc準(zhǔn)巖體抗拉強(qiáng)度:σtm=Kσt式中：σc、σt為巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度和單軸抗拉強(qiáng)度?！?-2巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）2、巖體抗剪強(qiáng)度現(xiàn)場測定（1）雙千斤頂法式中：σ、τ—試件剪切面上的正應(yīng)力

7、和剪應(yīng)力；F—試件剪切面面積；N—法向力；Q—斜向力；α—橫向推力與剪切面的夾角，通常為150。§4-2巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）2、巖體抗剪強(qiáng)度現(xiàn)場測定（2）單千斤頂法現(xiàn)場無法施加垂直荷載的情況下采用單千斤頂法?！?-2巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）3、現(xiàn)場三軸強(qiáng)度試驗試件尺寸：2.8m×1.4m×2.8m,一般h>2a,矩形截面.加壓裝置：千斤頂，應(yīng)力枕。§4-2巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）3、現(xiàn)場三軸強(qiáng)度試驗（1）真三軸試驗（σ1>σ2>σ3)的強(qiáng)度計算在σ1>σ2>σ3狀態(tài)下，某一平

8、面法線的方向余弦為L,M,N。則法向應(yīng)力：剪應(yīng)力：由上三式得：§4-2巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）3、現(xiàn)場三軸強(qiáng)度試驗（1）真三軸試驗（σ1>σ2>σ3)的強(qiáng)度計算分別令L,M,N=0,則在σ-τ平面坐標(biāo)內(nèi)表示時三個應(yīng)力圓?！?-2巖體的強(qiáng)度二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)