岩体的工程地质研究03z.ppt

第3章 岩体的工程地质 研究 第1节 岩石和岩体的基本特性 第2节 岩石的物理性质指标 第3节 岩石和岩体的力学性质 第4节 岩体工程地质研究 3.岩体变形影响因素的分析 岩体的变形模量及泊松比并非 常数：①因为岩体是各向异性的；②变形特性指标的数值取决于作用在岩体上力的大小及作用时间的长短。 影响岩体变形特性指标的因素包括： ①岩体本身的因素 岩体本身的因素，主要为岩体结构、构造的影响，一般是指岩层层理及裂隙等对岩体变形的影响。 层理的影响主要表现为岩体变 形的各向异性。 裂隙对岩体变形也有很大影响，岩体的变形主要是闭合、张开裂隙的变形，且与裂隙的产状、性质及充填物质有关。 ②试验时岩体状态的因素 岩体状态对变形模量的影响也很大，例如，风化岩石比新鲜岩石变形模量小得多；岩石含水量的增加，会使变形模量减小。 某工程垂直于层理的高压饱水 试样与烘干样变形模量之比为0.55； 而平行于层理的变形模量，其相应的比值为0.71。 ③试验条件的因素（如历时长短、应力大小及加荷方式等） 试验方法对变形模量的影响，明显地表现在静力法和动力法所得结果的差异上。如前所述，一般动力法所得Ed值比静力法的Es值要大1~2倍，风化岩体则相差更大。 两个方法的主要差别是：①静 力法反映的是小范围内的岩体性状， 而动力法反映的岩体范围较大，可以包括宽度较大的裂隙；②静力法的载荷常达岩体极限强度的25~100%，作用的时间长（数分钟内测出），而动力法为冲击力，应力小，作用的时间很短（约0.01秒）。 目前，生产中一般以静力法所得E值作为主要设计选值依据，而以动力法结果作为参考。 此外，加荷速度和试验压力的 大小对变形模量也是有影响的，E 值随加荷速度的增加而增大；试验压力大时，所得E值要小一些。 二、岩体的强度 岩体抵抗外荷作用的极限能力称为强度。广义强度包括抗压强度、抗剪强度、抗拉强度等。 岩体通常是一个不连续体，不 连续面由宏观的断层、节理、裂隙 和微观的晶面、微裂隙组成。小型试件测得的岩体强度，称为岩体的材料强度——岩石强度；包括不连续面的试件测得的岩体强度，则称之为岩体强度，可以通过大型的岩体试验测得。显然，岩体的材料强度是岩体可能的最大强度。 1.抗压强度 岩体的抗压强度或单轴抗压强 度就是在单向压力作用下使试样破坏的单位面积的极限荷载。 岩体的抗压强度多在室内测定，将一定尺寸的试样放在压力机上，逐渐增加垂直压力，至岩体开始破坏为止。 按下式计算岩体的抗压强度R 测定岩体抗压强度的试样有圆柱体及立方体两种形状。圆柱体即为钻孔岩芯，圆柱体的高和直径应保持2:1的比例，标准试样的直径为5cm，高度为10cm。立方体的尺寸一般取5×5×5（cm3）、7×7×7（cm3）或 10×10×10（cm3）。岩体的非均 匀性愈大，试样也应愈大。 建筑物基础传递给地基的压力，一般都小于2MPa。因此，岩体的抗压强度在绝大多数情况下，是完全可以满足要求的。由于抗压强度的测定较为方便，并由它引出了不少求其他指标的经验近似公式，所以作为岩体的力学特性指标，抗压强度被广泛采用。 影响岩体抗压强度的主要因素 : a.岩体的结构、构造 b.裂隙和风化作用 c.试验条件（含水情况、加荷速率、试件尺寸、岩体所处的应力状态） 2.抗剪强度 岩体抵抗剪切破坏的极限能力，称为抗剪强度。岩体的抗剪强度决定着建筑物的抗滑稳定性。由于剪切情况不同，故有3种强度，即抗剪断强度、抗剪强度和抗切强度。 1-抗剪断试验；2-抗切试验；3-抗剪试验 a.抗剪断强度 岩体的抗剪断强度，是指在一 定压力下，岩体被剪断时剪破面上的最大剪应力。它常用来确定混凝土与岩石胶结面或岩石本身所能承受的最大剪应力。 压应力与抗剪断强度的关系式为 与土体一样，摩擦系数 及粘 聚力c是决定岩体抗剪断强度的实质 性指标。在计算水工建筑物的抗滑稳定性时，岩体的摩擦系数是一个决定性指标。 岩体的抗剪断试验，还可以在三轴压缩状况下进行。岩体三轴试验的目的在于了解岩体在复杂应力状态下的强度，常采用等围压（即 ）的压缩方式，需要具备专门的岩体三轴应力试验机。 对同一组岩体试样的试件，可 求得不同侧向压力条件下岩体的极 限强度。根据相应的 和 可绘制数个莫尔破坏圆，然后作这些圆的包络线，以求得c、 值。 常