岩体的变形性质(共34张PPT).pptx

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第一节岩体的变形性质;基本原理:在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载,并测定岩体的变形值;然后绘制出压力-变形关系曲线,计算出岩体的变形参数。

常用的测试岩体变形参数的静力法原位试验有以下三种:

(1)承压板法;(2)钻孔变形法;(3)狭缝法

(2)动力法

基本原理:用人工方法对岩体发射(或激发)弹性波(声波或地震波),并测定其在岩体中的传播速度,然后根据波动理论求岩体的变形参数。

动力法包括声波试验、地震试验等。

;2.承压板法:(平板载荷试验)

原理:油压千斤顶对承压板下的岩体(平直光滑的表面上)加压,用测微表测变形(表面变形)。

承压板面积:2

加压方式:将预定荷载分若干级采用逐级一次或多次循环加载。

测记变形:用百分表测记各级压力下的变形值。

;浆液进入裂隙,使2方向上的变形大为减弱,另一方面,由于片麻理本来就是闭合或被充填状态,因而灌浆时,浆液很难进入,即灌浆对其无大的影响,变形仍然很大,一直是变形最大的方向。

(2)用岩体质量指标Q值估算纵波速度和岩体平均变形模量

(1)????????????????(2)????????????????(3)?????????????(4)

狭缝法:(刻槽法)开缝——用扁千斤顶加压,通过百分表或电阻应变片观察变形。

p=f(W),dp/dW,E0随p增大而递增,d2p/d2W>0

另一种估算方法是:在岩体质量评价和大量试验资料的基础上,建立岩体分类指标与变形参数之间的经验关系,估算岩体变形参数。

常用的测试岩体变形参数的静力法原位试验有以下三种:

岩体剪切变形曲线类型示意图

(1)??????????????(2)???????????????(3)

加压过程中W随p成正比增加。

岩性、结构面特征、风化程度、试验方法、试件尺寸、加荷条件、温度、湿度等。

当RQD、KV从1~0.;根据布西涅斯克公式:;

它是利用钻孔膨胀计对一定长度的孔壁施加均匀液压,同时通过传感器测量孔壁的径向变形。

用厚壁圆筒理论,可推导出岩体变形模量与径向变形的关系:

;4.狭缝法:(刻槽法)开缝——用扁千斤顶加压,通过百分表或电阻应变片观察变形。;由以上试验结果可知:

(1)岩体的变形模量比岩块的小,而且受结构面发育程度及风化程度等因素影响十分明显。

(2)不同地质条件下的同一类型的岩体,其变形模量相差较大。

(3)试验方法不同、压力大小不同,得到的岩体变形模量不同。

;二、岩体变形参数估算

由于岩体变形试验费用昂贵,周期长,仅在重要或大型工程中使用。因此,对一般工程需要用简单方法估计变形参数。

一种估算方法是:在现场地质调查的基础上,建立适当的岩体地质力学模型,利用室内小试件试验资料来估算岩体变形参数,这里以层状岩体为例进行介绍。

另一种估算方法是:在岩体质量评价和大量试验资料的基础上,建立岩体分类指标与变形参数之间的经验关系,估算岩体变形参数。

1、层状岩体变形参数估算

;针对层状岩体的地质力学模型(见上图),假设:

????各岩层厚度相等为S,且性质相同;??层面的张开度忽略不计;假设岩块变形参数为E,μ和G,层面变形参数为Kn,Ks(法向刚度和剪切刚度)。

取n-t坐标系,n垂直层面,t平行层面。

;(1)法向应力σn作用下的岩体变形参数

1)沿n方向加荷

由岩块和层面组成单元体(b):

;2)沿t方向加荷

沿t向加荷时,岩体的变形主要是岩块引起的,故:;;2、裂隙岩体变形参数的估算

对于裂隙岩体,通常用岩体分类指标与变形模量之间的统计关系求得:

(1)用RMR值估算岩体变形模量

RMR——岩体地质力学分类中,岩块强度、RQD值、节理间距、节理条数和地下水5类指标的总评分值。

;三、岩体变形曲线类型及其特征

1、法向变形曲线

岩体变形曲线有以下一些类型,其特征各不相同。

;(1)直线型:

通过原点的直线,其方程为:

加压过程中W随p成正比增加。岩体岩性均匀、结构面不发育或结构面分布均匀多呈这种状态。根据K及加压退压曲线,又可分为两类:

;缓直线型:

特征:K小,E0小(刚度小)变形系数D较大,有明显的残余变形和回滞环。破裂很发育,且均匀分布的岩体,有明显的塑性变形,不能视为弹性体。

岩体:由多组结构面切割且分布较均匀的岩体;岩性较软弱且均质或平行层面加压的岩体。

;(2)上凹型:曲线方程为:

p=f(W),dp/dW,E0随p增大而递增,d2p/d2W>0

层状及节理岩体多呈这

类曲线。分下面两种情况:;机理:

p⊥层面——夹层压

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