岩石力学教案2009-22.ppt

岩体强度的各向异性－单一结构面： 岩体强度的各向异性－多结构面： C 按岩体空隙的表现形式 准孔隙结构 裂隙网络结构 孔隙－裂隙双重结构 溶隙－管道（或暗河）双重结构 D 按岩体结构面的连续性 连续介质 等效连续介质 非连续介质 3) 岩体的渗流问题 岩体的渗透性 岩体的渗透率 岩体的渗透系数 岩体的渗透张量和渗透张量场 渗透系数张量和渗透系数张量场 A.岩体的渗透性 B.岩体的渗透率 单裂隙介质的渗透率： 岩体裂隙系统的渗透率： C 岩体的渗透系数 渗透系数 正常温度 异常温度 第2章 岩体力学性质 概述 岩体结构基本类型 岩体结构面及其充填特征 结构面的力学特性 岩体的变形特性 岩体的强度特性 岩体的水力学性质 岩体质量评价及其分类 6. 岩体的强度特性 1) 概述 2) 岩体强度的现场测定 3) 结构面的强度效应 4) 岩体强度的估算 1) 概述 岩体强度：岩体抵抗外力破坏的能力。 岩体强度的分类：抗压、抗拉和抗剪 控制裂隙岩体强度的因素： 岩石材料 结构面特征：数量、方向、间距和性质等 赋存条件：地应力、地下水和地温等 2) 岩体强度的现场测定 岩体单轴抗压强度的测定 岩体抗剪强度的测定 原位岩体三轴压缩强度试验 岩体单轴抗压强度的测定： 岩体抗剪强度的测定： 原位岩体三轴压缩强度试验 3) 结构面的强度效应 单一结构面强度效应 多结构面岩体强度 A 单一结构面强度效应 岩体破坏的条件 岩体强度与结构面倾角的关系 a 岩体破坏的条件 岩体产生破坏的两种可能性 岩体破坏的条件 岩体产生破坏的两种可能性： 沿结构面破坏 岩石材料自身破坏 岩体破坏的条件： 沿结构面产生剪切破坏的条件： 岩石材料自身破坏的条件： b 岩体强度与结构面倾角的关系 b 岩体强度与结构面倾角的关系 莫尔圆在结构面抗剪强度曲线之下：稳定 莫尔圆与结构面抗剪强度曲线相切：沿某特殊方向的结构面破坏 莫尔圆介于岩石材料抗剪强度曲线与结构面抗剪强度曲线之间：沿某方向范围结构面破坏 莫尔圆与岩石材料抗剪强度曲线相切：沿某方向范围结构面破坏或岩石材料破坏 b 岩体强度与结构面倾角的关系 岩体强度受加载方向与结构面夹角θ的控制，因此，表现出岩体强度的各向异性。 (1)当σ1与结构面垂直，岩体强度与结构面无关，为岩石强度； (2)当θ＝450－φj/2， 岩体将沿结构面破坏， 其强度为结构面强度； (3)当σ1与结构面平行， 结构面的抗拉强度小， 岩体将因结构面的横向扩展而破坏。 B 多结构面岩体强度 多结构面强度效应 岩体的强度图像将为各单组结构面岩体强度图像的叠加，如图中阴影部分。如果结构面分布均匀、且强度 大体相同时， 则岩体表现出 各向同性的特 性，但强度却 大大削弱了。 4) 岩体强度的估算 准岩体强度 Hoek-Brown经验方程 A 准岩体强度 龟裂（完整性）系数： 式中：Vml为岩体中弹性纵波传播速度 Vcl为岩块中弹性纵波传播速度 准岩体强抗压（拉）强度： B Hoek-Brown经验方程 岩块三轴抗压强度： 岩体单轴抗压强度： 岩体单轴抗拉强度： 岩体抗剪强度： 第2章 岩体力学性质 概述 岩体结构基本类型 岩体结构面及其充填特征 结构面的力学特性 岩体的变形特性 岩体的强度特性 岩体的水力学性质 岩体质量评价及其分类 7. 岩体的水力学性质 1) 岩体与土体渗流的区别 2) 岩体空隙的结构类型 3) 岩体的渗流问题 4) 地下水渗流对岩体力学性质的影响 1) 岩体与土体渗流的区别 土体的渗流特点： 岩体的渗流特点： 2) 岩体空隙的结构类型 按岩体空隙结构分布 按岩体空隙形成机理 按岩体空隙的表现形式 按岩体结构面的连续性 A 按岩体空隙结构分布 多孔连续介质 裂隙网络介质 狭义双重介质 广义双重介质 岩溶管道网络介质 B 按岩体空隙形成机理 原生空隙结构 次生空隙结构 4. 结构面的力学性质 1) 法向变形 2) 剪切变形 3) 抗剪强度 4) 影响结构面力学特性的主要因素 1) 法向变形 法向变形曲线 Goodman法向应力与结构面闭合量间的关系式 Bandis法向应力与结构面法向变形间的关系式 法向变形曲线: Goodman法向应力与结构面闭合量间的关系式： 基本关系式： 其中： 法向变形刚度： 基本关系式： 法向刚度表达式： 初始法向刚度与最大变形量表达式： Bandis法向应力与结构面法向变形间的关系式： 2) 剪切变形 结构面剪切变形曲线 结构面剪切变形曲线的分区 剪切刚度 结构面剪切凸台力学模型 结构面剪切变形曲线： 　在一定的法向应力作用下，结构面在剪切力作用下将产生切向变形，且通常有以下两种基本形式： 对非充