【工程地质学】第二章 岩体力学.pptx

第二章 岩体力学;第一节 岩石的工程地质性质 ;岩石与土的主要区别：1.岩石矿物颗粒间具有更为牢固的连接；2. 岩体存在结构面；3.岩体具有高地应力。 ;岩石的物理性质;岩石的吸水性：岩石在一定试验条件下吸收水分的能力。 岩石的吸水率：指岩石试件在一个大气压和室温条件下自由吸入水的质量与试件干质量之比。 岩石的饱和吸水率：是指岩石试件在高压（一般为15MPa）或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比。 饱水系数：吸水率与饱和吸水率之比。;岩石的软化性：岩石浸水后强度降低的性质。岩石的软化性取决于它的矿物组成及空隙性。 软化系数为饱和抗压强度与干燥抗压强度之比。;岩石的抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性质。 岩石的抗冻性常用抗冻系数和质量损失率两个指标表示。 抗冻系数是指岩石冻融实验后干抗压强度与冻融前抗压强度之比，以百分数表示。 质量损失率是指冻融前后岩样干质量之差与冻融前干质量之比，以百分数表示。 当抗冻系数大于75%，质量损失率小于2%时，认为岩石抗冻性好，吸水率小于5%，软化系数大于0.75以及饱水系数小于0.8的岩石，具有足够的抗冻能力。;岩石的透水性：岩石能被水透过的性质，用渗透系数表示。它的大小取决于空隙的数量、大小、方向和连通情况。 ;岩石的力学性质;单轴受压下岩石的变形与强度;根据美国学者米勒（1965）对28种岩石的试验成果，可以将岩块峰值前应力-轴向应变曲线分为6类。;岩石的变形参数;泊松比：岩石单向受压时，横向应变与轴向应变之比。在实际工作中常采用抗压强度50%处的横向应变与轴向应变之比计算泊松比。 岩石的变形模量和泊松比往往具有各向异性，当平行于微结构面加载时，变形模量最大；当垂直于微结构面的变形模量最小。;循环荷载条件下岩石变形特征;反复加载卸载应力应变曲线;单向受力条件下的岩石强度;抗拉强度：岩石试件单向受拉时，能承受的最大拉应力，称为岩石的抗拉强度。 影响岩石抗拉强度的因素与抗压强度影响因素相同，但其控制作用的因素是岩石的结构，特别是空隙性的影响尤为严重。 岩石的抗拉强度远小于其抗压强度。;岩石的剪切强度：受剪力作???时抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度。 抗剪断强度：指在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。它反映了岩石的内聚力和内摩擦阻力。 抗剪强度：指在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面再次剪坏时的最大剪应力。它反映了岩石中微结构面（裂隙、层理等）或人工破裂面上的摩擦阻力。 抗切强度：指法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。它反映了岩石的内聚力。;三向应力下岩石的变形与强度;三轴压缩试验可以得出：（1）不同围压 下三轴压缩强度 ；（2）强度包络线及剪切强度参数；（3）压力差（ ）-轴向应变 曲线和变形模量。根据这些成果可以分析岩块在三轴压缩条件下的变形与强度性质。;三轴压缩强度：试件在三向压力下能抵抗的最大轴向应力，称为岩块的三轴压缩强度。通过三轴压缩试验可以得到相应围压的三轴压缩强度、剪切强度参数、单轴抗拉强度。 ;;围压对岩块变形破坏的影响： 岩石破坏前的应变随围压增大而增加； 岩石逐渐由脆性转为延性； 对变形模量的影响；总体说来，变形模量和泊松比随着围压增大都有一定程度的增加。;围压对岩石强度的影响;岩石的蠕变特性;第二节 岩体的工程地质性质及岩体工程分类;结构面特征及其对岩体力学性质的影响： 结构面产状； 结构面连续性； 结构面密度； 结构面形态； 结构面张开度； 结构面冲填胶结程度； 结构面的分级和特征；;结构面分级及特征;结构体：被结构面切割成的岩石块体。 结构体分级，可以分为4级，不同级别的结构面所切割围限的岩石块体（结构体）的规模是不同的。结构体一般分为4级。 Ⅳ级结构面切割的Ⅳ结构体成为岩块，其内部还有微裂隙、隐节理等Ⅴ级结构面。;岩体结构类型;岩体结构控制论;不同结构岩体的变形破坏方式;结构面的变形与强度性质; 法向刚度：法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，数值上等于 某一点的切线斜率。 ;切向变形特征：;结构面的强度，这里重点研究其抗剪强度。 结构面的抗剪强度主要受结构面的形态、连续性、胶结填充特征、壁岩性质、次生变化和受力历史等因素的影响。 根据结构面的形态、填充情况及连续性特征，将其划分为：平直无填充的结构面、粗糙起伏无填充的结构面、非贯通连续的结构面和具有填充物的软弱结构面。; 平直无填充的结构面：特点是面平直、光滑，只有微弱的风化。 ;粗糙起伏无填充的结构面：具有明显的粗糙度，是影响结构面剪切强度的一个重要因素。 ;;非连续贯通的结构面;具有填充物的软弱结构面;岩体的变形;岩体变形参数的测定方法： 一般采用原位测试：