2015第3章地质构造及其对工程的影响选编.ppt

* 3.6.3岩体的力学性质 结构体（岩石）力学性质 结构面力学性质 岩体的赋存环境因素(地下水和地应力) 3.6.3.1 影响岩体力学性质的基本因素 * （1）地应力对岩体力学性质的影响 1）地应力影响岩体的承载能力，地应力对岩体形成的围压越大，其承载能力越大。 2）地应力影响岩体的变形和破坏机制，许多低围压下呈脆性破坏的岩石在高围压下呈剪塑性变形，使岩体的本构关系也不同。 3）地应力影响岩体中的应力传播的法则,地应力可以使不连续变形的岩体转化为连续变形的岩体。 * （2）地下水对岩体力学性质的影响 1）地下水对岩体的物理作用主要是软化、分割、润滑、泥化、崩解、冻融和热融等。 2）地下水对岩体的化学作用主要是指地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用(岩溶) 、水化作用(膨胀岩的膨胀) 、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用等。 3）地下水对岩体的力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩体的力学性质施加影响。 * 3.6.3.2岩体的变形特性 （1）岩体的变形特特征 实测的岩体应力—应变曲线，是这两种变形迭加的结果。 岩体的变形组成 * （2）影响岩体变形的因素 影响岩体变形的因素主要包括组成岩体的岩性、结构面发育特征及荷载条件，试件尺寸、试验方法和温度等。 结构面特征方面： 结构面方位 结构面密度 结构面的张开度及充填特征 * 3.6.3.3岩体的强度特性 岩体强度是指岩体抵抗外力破坏的能力。 包括：抗压强度、抗拉强度和剪切强度。 （1）岩体的剪切强度 剪切强度：岩体内任一方向剪切面，在法向应力作用下所能抵抗的最大剪应力。 岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。 1）岩体的抗剪强度包络线介于结构面强度包络线和岩石强度包络线之间，如下图。 2）岩体的剪切强度特征 岩体的剪切强度主要受结构面、应力状态、岩块性质、风化程度及其含水状态等因素的影响。 * 岩石、结构面与岩体的抗剪强度 I—岩石； II—岩体； III—节理 （2）岩体的抗压强度 岩体的压缩强度分为单轴抗压强度和三轴压缩强度。 * 3.6.3.4岩体的流变特性 流变性质就是指材料的应力—应变关系与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。 岩体的流变 蠕变：当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象 松弛：当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象 弹性后效 * 3.6.3.5岩体的水力学性质 岩体的水力学性质指岩体与水共同作用所表现出来的力学性质。 水在岩体中的作用归纳起来表现在两种效应：一是水对岩石的物理化学作用，表现为综合软化效应，可以用软化系数来衡量；二是水与岩体相互耦合作用下的力学效应，包括空隙水压力与渗流动水压力等力学效应。 * 3.6.4岩体的工程分类 3.6.4.1岩体工程分级与分类的目的 分类与分级的目的是对各类岩体的承载力及稳定性作出评价，以指导建筑物的设计、施工及基础处理。根据用途不同，岩体的工程分级有通用的分级与专用的分级两类。 * 3.6.4.2岩体工程分级与分类 （1）简易分类 在现场凭经验和观察就可以确定的，大致可以分为三类。 * （2）岩石质量指标（RQD）分类 岩石质量指标RQD（Rock Quality Designation）是指钻探时岩芯的复原率，或称岩芯采取率，RQD定义为单位长度的钻孔中10cm以上的岩芯占有的比例。 * （3）巴顿岩体质量（Q）分类 式中 —节理组数； —节理的粗糙度系数、蚀变影响系数及节理水折减系数； SRF—应力折减系数； * 表示岩体的完整性， 表示结构面的形态、充填物特征及其次生变化程度， 表示水与其它应力存在时对岩体质量的影响。 * （4）我国通用规范分级分类 1）《工程岩体分级标准》 按照我国《工程岩体分级标准》（GB50218-94）的方法，工程岩体分级分两步进行。首先从定性判别与定量测试两个方面分别确定岩石的坚硬程度和岩体的完整性，并计算出岩体基本质量指标BQ： 式中，Rc为岩石饱和单轴抗压强度，Kv为完整性系数 考虑地下水、初始应力场以及软弱结构面走向与工程 轴线的关系等因素，对岩体基本质量指标BQ加以修正 。 * 考虑地下水、初始应力场以及软弱结构面走向与工程轴线的关系等因素，对岩体基本质量指标BQ加以修正 * 2.《岩土工程勘察规范》(GB50021) 根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度: 0.15 0.35 0.55 0.75 完整性指数 极破碎 破碎 较破碎 较完整 完整 岩体压缩