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第一节概述地面结构体系:结构和地基组成,地基在结构底部起约束作用,(除自重)荷载来自外部。地下结构体系:地层和支护结构组成,支护约束地层,荷载来自地层(地层压力或围岩压力)。隧道工程地质环境:地层特征,地下水状况,开挖隧道前就存在于地层中的原始地应力状态,地温梯度。(最关心:成隧后的稳定程度)隧道围岩的稳定性问题:⒈隧道围岩破坏或稳定的规律;⒉影响围岩稳定的主要因素;⒊标志围岩稳定性的指标和判断准则;⒋分析围岩稳定性的方法;⒌为维护围岩稳定而必须采取的工程措施第二节围岩的工程性质一、围岩的定义:围岩:指地壳中受开挖隧道影响的那一部分岩体。二、围岩的工程性质:⒈物理性质;⒉水理性质;⒊力学性质(即围岩抵抗变形和破坏的性质)。⑴岩体的结构特征;⑵结构体岩石的特性;⑶结构面的特性。岩体:由结构面和结构体组合而成的具有结构特征的地质体。①明显的非均质性;②不连续性;③各向异性。岩石:均质、连续和各向同性的介质。三、岩体的力学性质:(变形破坏特性和强度)㈠岩体的变形特性⒈抗拉变形:很低或没有;⒉抗压变形:(应力—应变曲线)岩体的全应力—应变曲线⑴压密阶段:结构面的闭合和充填物的压缩产生⑵弹性阶段:弹性变形是岩体的结构面和结构体共同产生⑶塑性阶段:变形特性受结构面和结构体的变形特性共同制约⑷破裂和破坏阶段:破裂面仍具有一定摩擦力,岩体还能承受一定荷载。总结:岩体既不是简单的弹性体,也不是简单的塑性体,而是较为复杂的弹塑性体。整体性好的岩体接近弹性体,破裂岩体和松散岩体则偏向于塑性体。⒊剪切变形(结构面控制):⑴沿结构面滑动;⑵结构面不参与作用,沿结构体岩石断裂;⑶在结构面影响下,沿岩石剪断。⒋流变(岩体变形的时间效应):⑴蠕变:应力不变,应变随时间增长;⑵松驰:应变不变,应力随时间衰减。㈡岩体的强度岩体破坏机理受宏观的结构面控制;岩石受岩石的微裂隙所制约.一般情况下,岩体的抗压强度只有岩石的70%~80%,结构面发育的岩体,仅有5~10%。岩体的抗剪强度取决于:⑴岩体内结构面的状态:a.力学性质;b.充填状况;c.产状;d.分布和规模。⑵剪切破坏方式:a.岩体沿结构面滑移,属于塑性破坏;b.沿岩石剪断属脆性破坏。四、岩体结构分类及其破坏特征:⒈分类岩体结构类型对岩体力学性质和围岩稳定性的影响将岩体划为四种类型:整体结构Ⅰ.整体结构块状结构层状结构Ⅱ.层状结构板状结构镶嵌结构Ⅲ.碎裂结构层状碎裂结构碎裂结构Ⅳ.散体结构⒉破坏特征Ⅰ.整体结构:⑴变形:结构体的变形。⑵特征:a.横向应变与纵向应变之比小于0.5;b.变形是连续的;c.在低围压作用下多为脆性破裂,高围压作用时为塑性剪切破坏;d.应力传播遵循连续介质中应力传播规律Ⅱ.块状和层状结构:⑴变形:结构面的变形。⑵特征:a.破坏沿软弱结构面滑动;b.应力传播具有明显的不连续性。Ⅲ.碎裂和散体结构:⑴变形:先是将裂隙或孔隙压密,然后是结构体的变形,并伴随有结构面张开
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