岩体的力学性质及岩体分类.ppt

山东理工大学 土木工程系  岩体的工程地质特性 一、结构面、结构体、岩体 （一）、结构体的大小 （二）、结构体的块度 （三）、结构体的形状 二、 岩体的结构 1、整体结构 2、块状结构 3、层状结构 4、碎裂结构 5、散体结构 三、 岩体的强度 2、岩体强度的各向异性 石墨片岩在三向压缩下强度随加载方向的变化。 岩体中只有一组结构面： 岩体中有多组结构面： 岩体强度的测定（现场测试） (2)、 准岩体强度 2、岩体抗剪强度现场测定 (2) 单千斤顶法 3、现场三轴强度试验 四、 岩体破坏机理及破坏判据 （二）、 岩体破坏机理 （二）、 岩体破坏机理 （三）、岩体破坏判据 耶格尔判据 2、霍克－布朗经验判据 五 岩体的变形特性 3、岩体变形曲线的基本形式 4、岩石与岩体的应力－应变曲线 岩体剪切变形特征 岩体各向异性变形特征 2、变形机制不同： 原位岩体变形参数测定 1、表面承压板试验 2、钻孔承压板法 六、岩体质量评价及其分类 （一）、工程岩体分类的参考影响因素 （一）、工程岩体分类的参考影响因素 （二）、几种有代表性的工程岩体分类方法 2、岩石单轴抗压强度分类 3、按岩体完整性系数Kv（龟裂系数）分类 4、按岩芯质量指标（RQD）分类 5、 以弹性波速度分类 6、宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类（ RMR分级系统） （1）对应岩石强度的岩体评分值R1 （2）对应于岩芯质量指标的岩体评分值R2 （4）对于节理状态的岩体评分值R4 （5）取决于地下水状态的岩体评分值R5 （6）节理方位对RMR的修正值R6 （7）节理走向与倾角对隧道掘进的影响 7、巴顿岩体质量（Q）分类 （1）节理组数影响（Jn) （2）节理粗糙度影响（Jr) （3）节理蚀变程度影响（Ja) （4）裂隙水影响（Ja) （5）地应力影响（SRF) （三）、我国工程岩体分级标准（GB50218-94) B、采用完整性系数Kv划分岩体完整程度 （2）岩体基本质量分级 B、按BQ值进行岩体基本质量分级 （3）基本质量指标BQ值的修正 （A）地下水影响修正系数K1 （B）主要软弱结构面产状影响修正系数K2 （C）初始应力状态修正系数K3 2、工程岩体分类标准的应用 岩体级别与岩体物理力学参数 岩体级别与岩体结构面抗剪强度参数 岩体级别与地下工程岩体自稳能力 挪威巴顿（Barton）等人于1974年根据隧道工程的调查，提出一个用6个参数表达的岩体质量指标Q，作为岩体质量分类的依据。 式中：RQD——岩石质量指标；Jn——节理组数评分；Jr——节理面粗糙度评分；Jw——按裂隙水条件评分；Ja——节理蚀变程度评分；SRF——按地应力影响评分（应力折减系数）。Q反映了岩体质量的三个方面： 为岩体的完整性； 表示结构面的形态、充填物特征及次生变化程度； 表示水与其他应力存在时对岩体质量的影响。 地下开挖当量直径： 根据Q值，可将岩体分为9类，如图： Q分类法考虑的地质因素较全面，而且把定性分析与定量评价结合起来了，软硬岩均适用，在处理极软弱的岩层中推荐采用此分类法。 宾尼奥夫斯基（ Bieniawski，1976)在大量实测统计的基础上，发现Q值与RMR值之间具有如下条件关系： 1、工程岩体分级的基本方法 （1）确定岩体基本质量 《标准》认为岩石的坚硬程度和岩体完整程度决定岩体的基本质量。岩体基本质量好，则稳定性好；反之，稳定性差。 A、采用饱和岩石单轴抗压强度σC划分岩石坚硬程度 极软岩 软岩 较软岩 较坚硬 坚硬 坚硬程度 5 15~5 30~15 60~30 60 σ C (Mpa) σC与点荷载强度指数的关系： 是指直径50mm圆柱试件径向加压时的点荷载强度。 极破碎 破碎 较破碎 较完整 完整 完整程度 0.15 0.35~0.15 0.55~0.35 0.75~0.55 0.75 Kv 0.15 0.35~0.15 0.55~0.35 0.75~0.55 0.75 Kv 35 20~35 10~20 3~10 3 Jv 岩体体积节理数Jv(条/m3)： 式中：Sn——第 n组节理每米长测线上节理的条数； Sk——每立方米岩体非成组节理条数。 Jv与Kv的对照关系： A、岩体基本质量指标（BQ)的计算 注意： 当σC 90Kv+30 时，应以σC=90Kv+30 代入上式计算Q值； 当Kv 0.04 σC+0.4时，应以Kv=0.04σC+0.4代入上式计算Q值； 式中：BQ——岩体基本质量指标； σC——岩石饱和单轴抗压强度(Mpa); Kv——岩体完整性系数。 550~451 坚硬岩，岩体较完整； 较坚硬岩，岩