岩体力学课件--岩体力学(1,2,4,5节).ppt

岩体力学 §1 岩石与岩体 基本要求 1．掌握岩石的基本物理性质，理解岩石的变形性质； 2．掌握岩石的强度特征； 3．理解岩石的破机理了解最大线应变理论，了解格里 菲斯理论； 4．掌握莫尔强度理论、库伦—莫尔强度理论； （二）岩石蠕变的影响因素： 三、格里菲斯强度理论 1、 （二）从现场岩体变形机理求变形模量 沃多尔夫等提出如下模型：岩体被节理切割成近似于立方块，并使得一些地方节理的接触面较分散，而在另一些地方，节是面则脱开。所以每处接触面的面积与整个岩块比较是很小的。 若在岩体中取一个立方块及一条节理，当岩块受到平均应力? 后，岩体的变形可以由两部分所组成：一是岩块的变形?1，二是节理的变形?2 ，当岩块边长为d，弹性模量为E，且在岩体上的平均应力为? 时，则岩块的变形为： （4-74） 第六章 岩体初始应力状态 基本要求 1．掌握初始应力的概念，了解构造应力的概念，掌握自重应力的计算方法； 2．了解原岩应力的一般规律及影响原岩应力分布的因素； 3．了解岩应力的实测方法 第六章 岩体初始应力状态 第一节 初始应力状态的概念与意义 第二节 组成岩体初始应力状态的各种应力场及其计算 二、岩体构造应力场 1．构造应力的确定 3．岩体初始应力状态的现场量测方法 二、水压致裂法 （四）水压致裂法的特点 （一）岩体孔底应力解除法（自学） 四、应力恢复法（自学）  4 岩体初始应力状态分布的主要规律 初始应力: 指岩体在天然状态下所存在的内应力, 在地质学中通常又称它为地应力. 岩体的初始应力主要是由岩体的自重和地质构造运动所引起 一、岩体自重应力场 1．假设岩体为均匀连续价值，并为半无限空间体 在距地表深度H处，岩体的初始应力场为 ?z = ?H ?x = ?y = ??z ?xy=0 式中：H——岩体单元的深度（m） ? ——上覆岩体的平均重力密度（kn/m3） ? ——侧压力系数 若岩体视为各向同性的弹性体，?x = 0，?y = 0，由广义虎克定律 ?x=1/E[?x -?（ ?y + ?z ）]=0 ?y=1/E[?y - ? （ ?x + ?z ）]=0 由此得： ?x = ?y = ? /（1- ? ） ?z = ? /（1- ? ）?H （6-3） 所以，侧压力系数K0= ? /（1- ? ） 2．成层岩体 与土体类似(6-4) 说明:（6-3）、（6-4）岩体在一定深度范围内成立。 如果岩体由松散的碎石，砂及卵石组成，可以近似地认为岩体是理想松散介值，可由松散介质极限平衡条件来建立垂直应力与侧向应力的关系： 对于具有一定粘聚力的松散岩体，侧向应力?x与垂直应力?z之间的关系为 (6-9) 令?x=0，则由上式可得： (6-10) 当HH0时，才开始出现侧向应力?x，并随深度成正比增加。 构造应力尚无法用数学力学的方法进行分析计算，而只能采用现场应力量测的方法来求得，但是构造应力的方向可以根据地质力学的方法加以判断。 （a）正断层（b）逆断层（c）平推断层（d）岩 脉（e） 褶皱 图6-4 由地质特征推断的应力方向（a）~（e）均为平面图 2．地表剥蚀时侧压力系数的影响 设某深度H0的一个岩石单元，该处初始侧压系数?0上覆岩体剥蚀了厚度?H，使岩石单元受到卸载作用，卸载后，垂向应力?v减小了??H，水平应力?n则减少了??H （按弹性卸载考虑）,则此时岩石单元的侧压力系数为： 由于剥蚀后岩石单元埋深H=H0 ??H，所以： 可见，由于上覆岩体被剥蚀，使侧压力系数?有增加的趋势，当深度小于一定数值时，会出现水平应力?n大于垂直应力?v。 三、影响岩体初始应力状态的其他因素 （一）地形 （二）地质条件对自重应力的影响 （三）水压力和热应力 一、岩体应力现场量测方法概述 目的：了解岩体中存在的应力大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支护及岩体加固提供依据. 岩体应力量测分为：岩体初始应力量测和地下工程应力分布量测 常用地应力测量方法表6-1 图4-3 （二）切割度 ? Xe=a/A 式中a : 节理的面积，A: 平直断面面积 。 若在同一平面上出现的节理面积为a1, a2, a3,…, an ,则： Xe=(a1+a2+ a3+…+ an )/A=? ai ? （三）岩体破碎程度分类，表 4-3 四、结 构面的几何特征 1．走向 2．倾向 3．连续性 4．粗糙度 5．起伏度 l a 图 4-5 节理面的起伏度与粗糙度 粗糙度 表 4-3 一、单