岩石力学与工程-岩体力学性质.ppt

本节主要内容 1概述 2 岩体结构的基本类型 3岩体结构面及其充填特征 4 结构面的力学性质 5 岩体的变形特性 6 岩体的强度特性 2.1 概述 2.2 岩体结构基本类型 1）岩体结构分类依据 ①第一依据——结构面类型，它规定结构级序： 软弱结构面 切割的岩体结构 Ⅰ级岩体结构 坚硬结构面 切割的岩体结构 Ⅱ级岩体结构 ②第二依据——结构面切割程度及结构体类型，它规定岩体结构基本类型： Ⅰ级岩体结构 块状结构体——块裂解构 板状结构体——板裂解构 Ⅱ级岩体结构 结构面贯通切割——碎裂结构 结构面断续切割——断续结构 无明显结构面的切割——完整结构 过渡型岩体结构：软硬结构面混杂，结构面无序状排列——散体结构 ③第三依据——亚类划分依据 岩体原生结构（块状、层状） 2.2 岩体结构基本类型 2）岩体结构类型 2.2 岩体结构基本类型 2.2 岩体结构基本类型(各类岩体结构的地质特征） 2.2 岩体结构基本类型(各类岩体结构的地质特征） 2.2 岩体结构基本类型(各类岩体结构的地质特征） 2.2 岩体结构基本类型(各类岩体结构的地质特征） 2.2 岩体结构基本类型(各类岩体结构的地质特征） 2.2 岩体结构基本类型 4）岩体结构的相对性及工程岩体结构的唯一性 ①岩体结构的相对性 ②工程岩体结构的唯一性 ③工程岩体结构不同 岩体力 学机制不同 稳定性分析方 法也不同 2.3 岩体结构面及其充填特征 2.3 岩体结构面及其充填特征（类型及特征） 2）构造结构面 2.3 岩体结构面及其充填特征（类型及特征） 3）次生结构面 2.3 岩体结构面及其充填特征 2.3.2 岩体结构面的分级 2.3 岩体结构面及其充填特征 2.3.3 结构面状态 1）贯通行分类（相对于工程岩体范围） 2.3 岩体结构面及其充填特征（结构面状态） 2.3 岩体结构面及其充填特征（结构面状态） 3）裂隙度（K） a.一组节理裂隙 裂隙度（K）：沿取样线方向单位长度的节理数 K＝n/L L——取样线长度，m n——取样线上的节理数量 沿取样线方向上平均间距d d=1/K=L/n 2.3 岩体结构面及其充填特征（结构面状态） b.多组节理裂隙 K＝0～1 疏节理 K＝1～10 密节理 K＝10～100 非常密节理 K＝100～1000 压碎、糜棱化 2.3 岩体结构面及其充填特征（结构面状态） 4）切割度Xe a.（面）切割度Xe：沿节理面在岩体中取一个贯通整体的假想平直断面，设面积为A，节理面面积为a。则节理面积与该断面面积之比称为切割度。 Xe＝a/A b.（体）切割度Xv：对一组节理切割的程度 Xv=Xe·K 2.4 结构面的力学性质 2.4.1 法向变形与法向刚度 1）法向应力与法向变形的关系 式中： ：原位压力 ：最大可能闭合量 s，t：与结构面几何特征、岩石力学性质有关的两个参数 2.4 结构面的力学性质（法向变形与法向刚度） 2）法向刚度kn 式中Kn0：结构面的初始刚度 2.4 结构面的力学性质 2.4.2 剪切变形与剪切刚度 a.粗糙结构面（无充填物），剪应力上升较快，当剪应力达到峰值后抗剪能力下降较大，并产生不规则的峰后变形或滞滑现象。 b.平坦结构面（有充填物），初始阶段剪切变形曲线斜率逐渐减小，曲线没有明显的峰值出现，最恒定。 2.4 结构面的力学性质（剪切变形与剪切刚度） 2）剪切刚度Kt 剪切刚度： 1974年Goodman提出： 式中：Kt0－初始剪切刚度 ts－产生较大剪力位移时的剪应力渐近值 2.4 结构面的力学性质 2.4.3 结构面的抗剪强度 1）剪胀现象与剪断现象 ①岩石强度↑，爬坡角i↓，法向力N↓，发生剪胀现象。 ②岩石强度↓，爬坡角i↑，法向力N↑，发生剪断现象。 2.5 岩体的变形特性 2.5.1 岩体的单轴和三轴压缩变形特征 （1）岩体应力－应变全过程曲线 ①在加载过程，结构面压密与闭合，应力－应变曲线，呈上凹型。 ②中途卸载有弹性后效现象和不可恢复残余变形。这是结构面闭合、滑移、错动造成的。 ③完全卸载，再加载形成形式上的“开环型”曲线，这也是弹性后效造成的。 ④峰值强度后，岩体开始破坏，应力下降较缓慢，仍有残余应力，这是岩体结构效应。 2.5 岩体的变形特性（单轴和三轴压缩变形特征） （2）卸载时荷载不降至零时的应力－应变曲线 ①卸荷不降至零时的循环加载应力－应变曲线呈“闭环型”。 ②随着外荷加大、循环次数增多，闭环后