岩体基本力学性质

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岩体力学-第8章岩体的力学性质--贺虎

岩体力学-第8章岩体的力学性质--贺虎

二、岩体变形参数估算
一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。
二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,并用于变形参数估算。
1、层状岩体变形参数估算
层状岩体的地质力学模型 假设各岩层厚度相等为S,且性质
2
A
c
(
c
T )B
Cm
A
c
c
T
B
A
B(
c
T
)
B
1
m
arctg
A
B( c
T
)
B
1
M、S、A、B、T为与岩性及结构面情况有关的常数,根据岩体 性质查表确定。
岩 体
质 量 和
经 验 常
数 之 间
关 系 表
§6.3 岩体的动力学性质
岩体的动力学性质是岩体在动荷载作用下所表 现出来的性质,包括岩体中弹性波的传播规律 及岩体动力变形与强度性质。
vp
Ed (1 d ) (1 d )(1 2d )


卸压曲线较陡,变形大部分为塑

性变形。多为存在软弱夹层的层
种 情
状岩体及裂隙岩体或垂直层面加

压的层状岩体。
1、法向变形曲线
上 曲线方程为p=f(W),dp/dW随p增加而递减,d2p/dW2<0。 凸 结构面发育且有泥质充填的岩体、较深处埋藏有软弱夹层 型 或岩性软弱的岩体常呈这类曲线。

岩体力学性质-岩体结构

岩体力学性质-岩体结构

岩体结构单元排列
精选课件
13
完整结构岩体
岩性:单一且构造变形轻微的巨厚层沉积岩、变质岩和火成岩体;
结构面发育情况:不发育,延展性差,无显结构面切割;
结构面强度:结构面摩擦系数tanφ≥0.6,结构体间结合力强;
完整性:岩体呈完整或基本完整状态,结构面间距dp>1.0m; 水的影响:地下水作用不明显,渗流对岩体特性影响不大;
结构 面
岩体=岩块+结构面 岩块 精选课件
4
3.1 概述
岩体是一种多裂隙介 质,存在各种尺度、规模 不等的结构面。这些结构 面切割的岩体形成多种典型的岩体结构,其两个
极端是裂隙极多的松散碎块,和裂隙较少的整体 结构。在进行矿山工程设计时必须首先确定岩体 结构的类型,然后分别选用适当的力学方法进行 分析。
结构面强度:岩块之间结合力强,一般tanφ=0.4~0.6;
完整性:结构面间距dp=0.5~1.0m; 水的影响:地下水作用主要表现为使较坚硬岩石软化;
工程特性:微小压缩变形,可能出现剪切滑移;块体滑移。
稳定性分析时要注意结构面的特性及组合,在深埋或地震危险区条件
下开挖,由于隐型微裂隙存在,可能出现岩爆;有一定自稳能力,可局部 出现不稳定块体,产生超挖,塌方和崩塌现象。
工程特性:整体结构的岩体,其变形、破坏与工程作用有关;
在深埋或高地应力区的坚硬岩层中开挖,引起应力释放,可能导致岩爆, 而且一般沿裂隙端部产生;

岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重

要的性质之一,也是岩体力学中研究最早、最完善

的力学性质。

岩石密度:天然密度、饱和密度、

质量指标密度、重力密度

岩石颗粒密度

孔隙性孔隙比、孔隙率

含水率、吸水率

水理指标

渗透系数

抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率

抗冻性抗冻性系数

单轴抗压强度

单轴抗拉强度

抗剪强度

三向压缩强度

岩石的基本物理力学性质

◆岩石的变形特性

◆岩石的强度理论

试验方法参照标准:《工程岩体试验方法标准》(GB/T 50266-99)。

第二章岩石的基本物理力学性质

第一节岩石的基本物理性质

第二节岩石的强度特性

第三节岩石的变形特性

第四节岩石的强度理论

回顾----岩石的基本构成

岩石是自然界中各种矿物的集合体,是天然地质作用的产物,一般而言,大部分新鲜岩石质地均坚硬致密,空隙小而少,抗水性强,透水性弱,力学强度高。

岩石是构成岩体的基本组成单元。相对于岩体而言,岩石可看作是连续的、均质的、各向同性的介质。

岩石的基本构成:由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定的。

回顾----岩石的基本构成

一、岩石的物质成分

●岩石是自然界中各种矿物的集合体。

●岩石中主要的造岩矿物有:正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。

●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。

●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响,各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。

回顾----岩石的基本构成

二、岩石的结构

是指岩石中矿物(及岩屑)颗粒相互之间的关系,包括颗粒的大小、性状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面(即内部缺陷)。其中,以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。

岩石力学基本性质

岩石力学基本性质
(4)当1=2,= 0时,为均压无剪应 力;在 三维状态中,当1= 2 = 3
时,为静水压力。
应力场及其表示方法 应力场-某个地质体(物体) 内部各点的瞬时应力状态在 三维空间上的组成的总体, 称为应力场。
应力场的表示方法: 一般地,用地质体(物 体)内各点的主应力1、2、 3,或最大或最小剪应力 的大小和方位来表示其应力 场的状态和特征。
单向压缩应力作用下的变形特性
• • OA段:裂隙压密阶段。主要特点是在加载初 期,随着载荷的增长,应力-应变曲线向上弯 曲,仿佛岩石随应力增加(作功)而硬化。 AB段:线弹性阶段(线性变形阶段)。基本 特点是,随着载荷的增加,其变形基本上按比 例增长。这个阶段曲线基本保持线性规律,曲 线斜率为常数。 BC段:临近宏观破坏阶段。应力-应变曲线逐 渐偏离线性向下弯曲,曲线斜率逐渐减小。 过了C点(峰值载荷)后,岩石便进入了岩石 破坏的后期阶段。这个阶段岩石力学行为可分 为两种情况。第一种情况,弹性模量和强度逐 渐下降,即岩石表现出渐进劣化的行为(CD 实线段)。第二种情况,弹性模量和强度突然 下降,即岩石表现出显著的脆性破坏行为 (CD虚线段)。 DE段:宏观破坏阶段。岩石的宏观破裂面已 经形成。
图 2-6 四点弯曲测试抗拉强度示意图
MC σt= I
单轴抗拉强度
• 劈裂法(巴西法)
劈裂法也称作径向压裂法,因为是南 美巴西人杭德罗斯(Hondros,1981) 提出的试验方法,故被称为巴西法。 这种试验方法是:用一个实心圆柱形 试件,使它承受径向压缩线荷载至破 坏。解析理论表明,这种加载方式将 在靠近圆柱(或圆盘)中心的垂直方 向上产生最大的拉伸应力,因此可以 据此求出岩石的抗拉强度:

第二章 岩石的基本物理力学性质

第二章  岩石的基本物理力学性质

有水
无水
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第三节 岩石的变形特性
说明变形分析的重要性(直观、易测、建立模型、准则)
一、岩石在单轴压缩应力作用下的变形特性
(一)普通试验机下 的变形特性应力、应变 的变形特性 曲线形状与岩性有关
1、典型的岩石 应力、 应力、应变曲线
a.分三全阶段 (1)原生微裂隙压密阶段(OA级) 特点:① σ 1 − ε 1 曲线 ,应变率随应力增加而减小; ②塑性变形(变形不可恢复) 原因:微裂隙闭合(压密) (2)弹性变形阶段(AB段) 特点:① σ 1 − ε 1 曲线是直线;②弹性模量,E为常 数(变形可恢复) 原因:岩石固体部分变形,B点开始屈服,B点对应的 应力为屈服极限 。 σB
岩石应力3、岩石应力-应变曲线形态的类型
(1)直线型:弹性、脆性 石英英、玄武岩、坚硬砂岩。 (2)下凹型:弹—塑性 石灰岩、粉砂岩;软化效应。 (3)上凹型:塑—弹性 硬化效应,原生裂隙压密,实体部分坚硬的岩石。 例如:片麻岩。 (4)S型:塑—弹—塑型 多孔隙,实体部分较软的岩石:沉积岩(页岩)
• 改变夹具倾角α;α在30度到70度之间 • 做一组(大于5次)不同α的试验,记录所得 的σ ,τ值;由该组值作曲线近似直线得方 程
τ = σ tan ϕ + c
式中
tanφ- tanφ-岩石抗剪切内摩擦系数 岩石的粘结力(内聚力) c -岩石的粘结力(内聚力)

岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质

岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质

p-承受板单位面积上的压力(MPa);
D-承压板直径或边长(cm);
∆、 ∆ e-相应于p下的岩体总变形和弹性变形
(cm);
ω-与承压板形状与刚度有关的系数,对圆形 板=0.785;方形板=0.886;
μm-岩体的泊松比。
2021/8/17
20
2)钻孔变形法
岩体的变形模量(Em)
计算公式:
Em
dp(1m)
(Goodman,1974)
Kn0-结构面的初始刚度
Kn-法向变形刚度
趋势:σn ↑ ,Kn ↑
➢ 当荷载去除时,将引起明显的后滞和非弹
性效应。
12
2. 闭合变形量计算:
Goodman方法:
(1)基本假设
①节理无抗拉强度 ② 极限闭合量δmax <e(节理的厚度)
(2)状态方程
n 0 A(
n
3. 试验5组以上
计算公式:
PTsin
S
T cos
S
P、T-垂直及横向千斤顶施加的荷载;
2021/8/1S7 -试体受剪截面积。
27
(三)岩体三轴强度试验
地下工程的受力状态是三维的,所以三轴力学试验非 常重要。
准三轴(等围压):实用 性更强。
真三轴:中间主应力在岩体
强度中起着重要作用,在多
造成岩体变形各向异性的两个基本因素: ① 物质成分和物质结构的方向性; ② 节理、结构面和层面的方向性。

第四章岩体的基本力学性质

第四章岩体的基本力学性质

影响岩体力学性质的基本因素:结构体(岩石)力学性质、 结构面力学性质、岩体结构力学效应和环境因素特别是水和地应 力的作用。 岩体的赋存环境对岩体的力学性质有重要的影响。其赋存环 境包括地应力、地下水、地温三部分。
地应力对岩体力学性质的影响主要体现在: (1)地应力影响岩体的承载能力; (2)地应力影响岩体的变形和破坏机制; (3)地应力影响岩体中的应力传播的法则。
裂隙度
三、岩体破碎程度分类
(一)裂隙度K
1、单组节理 设勘测线长度为
K n
切割度
实例: k=4/10=0.4/m d=1/k=2.5m
单组结构面
多组结构面
,在
上出现
的节理的个数为n,则 :

节理之间的平均间距为:
d l 1 n K
10m
按垂直间距分类
d>180cm 整体结构 d=30~180 块状结构 d<30 破裂结构 d<6.5 极破裂结构 K=0~1/m K=1~10/m K=10~100/m 疏节理 密节理 很密节理
规律:
1、轴向应力增大,结构面开
度变小,扩容程度降低; 2、轴向应力增大,峰值抗剪 强度强度随之增大,符合 摩尔库伦准则。
(一)结构面剪切位移曲线的本构方程 1、脆断型 应力应变关系直接用直线表示,简单。 常刚度 变刚度
(一)结构面剪切位移曲线的本构方程 2、软弱型 应力应变关系借用土力学成果

岩体力学03-岩体的力学性质

岩体力学03-岩体的力学性质

的危害,影响到区域稳定性,并影响山体稳定性和岩体 稳定性。一般工程应尽量避开,如不能避开,则应进行 研究并采取适当的处理措施。
Ⅱ级结构面:
延伸长而宽度有限的区域性地质界面,如较大的断
层、层间错动、接触破碎带、不整合面、原生软弱 夹层、风化夹层等。
贯穿整个工程岩体,长度一般数百米~数千米,破
Ⅴ级 结构面: 又称微结构面,包括隐节理、微层面、微裂
隙及不发育的片理、劈理等。 规模小,连续性差,常包含在岩块中。 主要影响岩块的物理力学性质。
结构面分级及其特性
级序 I 分级依据 地质类型 力学属性 对岩体稳定性的作用 延伸数十千米,深度 影响区域稳定性,山体稳定, 属于软弱结构面,构 可切穿一个构造层, 主要指区域性深大断 如直接通过工程区,是岩体变 成独立的力学介质单 破碎带宽度在数米至 裂或大断裂 形或破坏的控制体结,形成岩 元 数十米 体力学作用边界 主要包括补正河面、 延伸数百米至数千米,假整合面、原生软弱 控制山体稳定性,与I级结构面 属于软弱结构面,形 破碎带宽度比较窄, 夹层、层见错东带、 可形成大规模的块体破坏,即 成块裂边界 数十厘米至数米 侵入接触带、风化夹 控制岩体变形和破坏方式 层等 延伸数十米至数百米, 破碎带数厘米至,面 控制岩体的稳定性,与I、II级 内不含泥,有的具泥 各类型的断层、原生 多数属于坚硬结构面,结构面组合可形成不同规模的 膜,仅在一个地质时 软弱夹层、层间错动 少数属软弱结构面 块体破坏,划分II类岩体结构 代的地层中分布,有 带等 的重要依据 时仅仅在某一岩性中 分布 划分II类岩体结构的基本依据, 延展数米,未错动, 节理、劈理、片理、 是岩体力学性质、结构效应的 不夹泥,有的呈弱结 层理、卸荷裂隙、风 坚硬结构面 基础。破坏岩体的完整性,与 合状态,统计结构面 化裂隙等 其他结构面形成不同类型的边 坡破坏方式 分布随机,降低岩块强度,是 连续性极差,刚性接 微小结构面,隐微裂 岩块力学性质效应基础。若十 触的细小或隐微裂面, 硬性结构面 隙和线理等 分密集,又因风化,可形成松 统计结构面 散介质 (结构面内夹有软弱物质者属于软弱结构面,无充填物者则属于坚硬结构面)

岩土体的一些性质

岩土体的一些性质

2.2 力学参数
2.2.1 强度参数 (1)抗剪强度(峰值、残余)
(2)抗压强度
(3)抗拉强度(岩体)
岩、土体的抗剪强度指岩、土体抵抗剪切破坏的 极限能力,是岩、土体的主要力学性质之一。
多数岩、土体(尤其是土体)的破坏通常部是剪切 破坏。
加拿大Transcona谷仓
设计承载力为352kPa
实际承载力为193.8 ~ 276.6kPa
(1)粒度组成 (2)密实度 (3)粘性土的稠度
(4)粘性土的结构性
(5)应力历史、环境及应力路径
2.5 工程岩体分类
岩体三要素:岩体结构、岩性、地应力 2.5.1 按结构类型分 5大类
2.5.2 按完整程度分
5大类
2.5.3 一些部门隧道围岩分类 铁路、公路、矿山、国防 6大类
Fra Baidu bibliotek
思考题 (其中2-3、2-5、2-7、2-10为作业题) 2-1 土体可分为哪几大粒组?砂土又可细分为几类? 粘土又可细分为几类? 2-2 粘性土及无粘性土的分类标准各是什么?为什 么? 2-3 岩体的弹性模量和变形模量间的区别是什么? 2-4 什么是土体的压缩模量? 2-5 粘性土及无粘性土的主要特征各是什么? 2-6 试验室内用岩块试件测得的岩石强度为什么不 能视为现场岩体强度? 2-7 工程岩体按结构可分为哪几类?各相应有怎样 的完整程度? 2-8 影响土体工程性质的因素有哪些? 2-9 岩土体有哪些重要的力学指标? 2-10 岩土工程勘察主要包括哪些内容?

岩石物理力学性质-知识归纳整理

岩石物理力学性质-知识归纳整理

1 岩石的物理力学性质

岩石是由固体相、液体相和蔼体相组成的多相体系。理论以为,岩石中固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用决定了岩石的性质。在研究和分析岩石受力后的力学表现时,必然要联系到岩石的某些物理性质指标。

岩石物理性质:岩石由于其固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用所表现出来的性质。主要包括基本物理性质和水理性质。

岩石在受到外力作用下所表现出来的性质称为岩石的力学性质。岩石的力学性质主要有变形性质和强度性质,在静荷载和动荷载作用时,岩石的力学性质是有所不同的,表如今性质指标的差异上。

岩石的物理力学性质通常经过岩石物理力学性质测试才干确定。

1.1 岩石的基本物理性质指标 反映岩石组分及结构特征的物理量称为岩石的物理性质指标,这里主要是指一些基本属性:密度、比重、孔隙性、水理性等。反映了岩石的组分和三相之间的比例关系。

为了测定这些指标,一股都采用岩样在室内作试验,,必要时也可以在天然露头上或探洞(井)中举行现场试骀。在选用岩样时应思量到它们对所研究地质单元的代表性并尽可能地保持其天然结构。最好采用同一岩样逐次地测定岩石的各种物理性质指标。下面分述各种物理性质指标。

1.1.1 岩石的密度和重度(容重)

1、定义

密度:单位体积岩石(包括岩石内空隙体积在内)所具有的质量。

重度(容重):单位体积岩石所受的重力。

2、计算式

密度:V M =ρ(g/cm 3,t/m 3)

容重度:V Mg

V W ==ρ(kN/m 3)

密度与重度的关系:γ=ρg。

上述各式中,M —岩石质量;W —岩石分量;V —岩石体积(包括空隙在内);g 为重力加速度,g=9.8m/s 2,工程上普通取10m/s 2。

岩石的主要物理性质和力学性质

岩石的主要物理性质和力学性质
衡量岩石透水性的指标为渗透系数(K)。一般来说, 完整密实的岩石的渗透系数往往很小。岩石的渗透系数 一般是在钻孔中进行抽水或压水试验而测定的。
八、 岩石的变形特性
弹性:指物体在外力作用下发生变形,当外力撤出后变形 能够恢复的性质。
塑性:指物体在外力作用下发生变形,当外力撤出后变形 不能恢复的性质。
(3) 风化对岩石力学性能的影响
风化程度不同,对岩石力学性质的影响程度也不同: 1、降低岩体结构面的粗糙程度并产生新的裂隙,使 岩体分裂成更小的碎块,进一步破坏岩体的完整性。 2、岩石在化学风化过程中,矿物成分发生变化,原 生矿物受水解、水化、氧化等作用,逐渐为次生矿物所 代替,特别是产生粘土矿物,并随着风化程度的加深, 这类矿物逐渐增多。
强度越高; 沉积岩中,砂岩的弹性及强度随石英含量的增加而
增高;石灰岩的弹性和强度随硅质物含量的增加而增高。 变质岩中,含硬度低的矿物(如云母、滑石、蒙脱
石、伊利石、高岭石等)越多,强度越低。
(2)岩石的结构构造对岩石力学性质的影响
岩石结构的影响 岩石的结构——指岩石中晶粒或岩石颗粒的大小、形
状以及结合方式。 岩浆岩:粒状结构、斑状结构、玻璃质结构; 沉积岩:粒状结构、片架结构、斑基结构; 变质岩:板理结构、片理结构、片麻理结构。 岩石的结构对岩石力学性质的影响主要表现在结构的
差异上。例如:粒状结构中,等粒结构比非等粒结构强 度高;在等粒结构中,细粒结构比粗粒结构强度高。

4岩体的力学性质及工程分类

4岩体的力学性质及工程分类

岩体结构
整体结构 块状结构 层状结构 碎裂结构
散体结构
岩体结构控制论
工程实践表明,岩体的应力传播、变形破坏以 及岩体力学介质属性无不受控于岩体结构。岩体结 构对工程岩体控制作用主要表现在三方面:
岩体的应力传播特征 岩体的变形与破坏特征
工程岩体的稳定性
岩体变形与连续介质变形明显不同,发育于岩体中的 结构面,是抵抗外力的薄弱环节。软弱结构面是岩体变形 破坏的重要控制因素或边界。
结构体的块度通常指最小结构体的尺寸。在岩 体工程稳定性分析中,结构体的块度决定了岩体 工程围岩的破坏方式,从而决定了支护和加固方 法。在开挖过程中结构体的块度影响施工及临时 支护。
三、结构体的形状
§4-2 岩体的结构
按岩体被结构面分割的程度或结构体的形态特征,可将岩体结构 划分为以下几种基本类型:
0
(5)取决于地下水状态的岩体评分值R5
每米隧道的涌水 节理水压力与最 量(L/min) 大主应力的比值

0
总的状态 完全干燥
评分值 15
<10
<0.1
潮湿
10
10~25 25~125
>125
0.1~0.2 0.2~0.5
>0.5
湿
7
有中等压力水, 滴水
4
有严重地下水 问题,流水
0

岩体力学性质

岩体力学性质

yx xy
1 3 1 3 cos 2 2 2 1 3 sin 2 2 2 ( 1 3 ) 2 ( 1 3 ) 2 2 2
10
•强度、刚度 岩 块 的 变 形 与 强 度 性 质 •变形弹性变形、塑性变形弹性、塑性 •破坏脆性破坏、塑性破坏脆性、塑性 •粘性 、延性
o
E
(1 e

E

t
)
30
其他模型
31
§ 1.3 岩 块 的 强 度 性 质
岩块强度:岩块抵抗外力破坏的能力。
脆性破坏 拉破坏
岩块破 坏方式
剪切破坏
塑性破坏(延性破坏)
受 力 状 态
一、单轴抗压强度 二、单轴抗拉强度
三、剪切强度
四、三轴压缩强度
32
一、单轴抗压强度σ
c
1、定义:在单向压缩条件下,岩块能承受的最 大压应力,简称抗压强度(MPa) 。 2、意义:衡量岩块基本力学性质的重要指标 岩体工程分类、建立岩体破坏判据的 重要指标 用来大致估算其他强度参数 p A pc 3、测定方法:抗压强度试验 c A 试
39
点荷载试验是将试件放在点荷载仪中的球面 压头间,加压至试件破坏,利用破坏荷载求 岩块的点荷载强度。
点荷载强度 Is=pt/D2 抗拉强度σt= kIs
40

8 岩体的力学性质

8 岩体的力学性质

二、结构面的分级
结构面的发育程度、规模大小、组合形式等是决定结构体 的形状、方位和大小,控制岩体稳定性的重要因素。尤以结 构面的规模是最重要的控制因素。按结构面发育程度和规模 可以划分为如下五级: I 级结构面 Ⅱ Ⅲ 级结构面 级结构面

V
级结构面
级结构面
① I级结构面 一般泛指对区域构造起控制作用的断裂带,它包括大小构 造单元接壤的深大断裂带,是地壳或区域内巨型的构造断裂面, 走向上延展一般数十公里以上,而且破碎带的宽度至少也在数 米以上.I级结构面沿纵深方向至少可以切穿一个构造层,它的 存在直接关系到工程区域的稳定性.
泥化夹层是含泥质的软弱夹层经一系列地质作 用演化而成的。泥化夹层具有以下特性: ①由愿岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或 泥质定向结构; ②粘粒含量很高; ③含水量接近或超过塑限,密度比原岩小; ④常具有一定的胀缩性; ⑤力学性质比原岩差,强度低,压缩性高; ⑥由于其结构疏松,抗冲刷能力差,因而在渗透水流 作用下,易产生渗透变形。 对泥化夹层的研究,应着重于研究其成因类型, 存在形态、分布及所夹物质的成分和物理性质及其在 条件改变时的变化趋势。
②Ⅱ级结构面 一般指延展性强而宽度有限的地质界面,如不整合面、假整合面、原生软弱 夹层以及延展数百米至数千米的断层、层间错动带、接触破碎带、风化夹层等。 它们的宽度一般是几厘米至数米.Ⅱ级结构面主要是在一个构造层中分布,可能 切穿几个地质时代的地层.它与其他结构面组合,会形成较大规模的块体破坏. ③Ⅲ级结构面 一般为局部性的断裂构造,主要指的是小断层,延展十米或数十米,宽度半 米左右.除此以外,还包括宽度在数厘米的,走向和纵深延伸断续的原生软弱夹 层、层间错动等.这种断层,往往仅在一个地质时代的地层中分布,有时仅仅在 某一种岩性中分布.它与Ⅱ级结构面相组合,会形成较大的块体滑动,如果它自 身组合,仅能形成局部的或小规模的破坏. ④Ⅳ级结构面 一般延展性较差,无明显的宽度,主要指的是节理面,仅在小范围内分布, 但在岩体中很普遍.这种结构面往往受上述各级结构面控制,其分布是比较有规 律的.其存在使岩体被切割成岩块,破坏了岩体的完整性,并且与其它结构面组 合可形成不同类型的岩体破坏方式,大大降低岩体工程的稳定性.这种结构面不 能直接反映在地质图上,只能进行统计了解其分布规律. ⑤V级结构面 延展性甚差,无宽度之别,分布随机,是为数甚多的细小的结构面,主要包 括微小的节理、劈理、隐微裂隙、不发育的片理、线理、微层理等.它们的发育 受上述诸级结构面所限制.这些结构面的存在,降低了由V级结构面所包围的岩 块的强度.若十分密集,又因风化,可形成松散介质。
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第四章 岩体的基本力学性质 4.1 岩体结构面分析
一、结构面:断层、节理、褶皱……统称
完整性很好——连续介质力学方法
岩体 非常破碎——土力学方法
两者之间——裂隙体力学方法
结构面影响
岩体不连续性,各向异性 反映区域性地质构造 降低岩体强度
2020/5/6
1
岩体强度=岩块强度+节理强度
图4-1节理岩体的强度特征与岩石强度的区别 Ⅰ-岩石;Ⅱ-节理化岩体:Ⅲ-节理
切割度为
Xe
a A
多处不连续切割叠加:
n
a ai
i
实例
2020/5/6
9
表4-2 按切割度分类 切割度与裂隙度的关系
Xr XeK 式中: X r -岩体体积内部被某组节理切割
的程度,单位m2/m3.
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(三)岩体破碎程度分类(表4-3)
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四、结构面的几何特征
d l 1
nk
10m
实例: k=4/10=0.4/m d=1/k=2.5m
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按间距分类
d>180cm 整体结构 d=30~180 块状结构 d<30 破裂结构
按裂隙度分类
d<6.5 极破裂结构
K=0~1/m
疏节理
K=1~10/m 密节理
K=10~100/m 很密节理
K=100~1000/m 糜棱节理
2.多组节理 K K 1 K 2 m 1 1 m 1 2 cd 1 o 1 scd o 22s
K n cosi
i1
di
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图4-3两组节理的裂隙度计算图
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(二)切割度 x e
节理并非在岩体内全部贯通,用“切割度”来
描述节理贯通度,在岩体中取一平直断面,总
截面积为A,其中被节理面切割的面积为a;则
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二、结构面的分类
按照工程的要求分类
细小结构面 延长 ≤1m
1.绝对分类
中等结构面 巨大结构面
≤1~10m ≥10m
2.相对分类——相对工程而言的分类见表4-1。
破坏面
3.按力学观点分类 破坏带 行两者之间
充填
非充填 见表4-2
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表4-1结构面的相对分类
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羽毛状 单节理 节理组 节理群 节理 破碎带 无 充 填 有 充 填 充有 填粘 物性
图4-2 按力学观点的破坏面和破坏带分类
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三、岩体破碎程度分类
裂隙度 切割度
单组结构面
(一)裂隙度K 多组结构面
1.单组节理
设勘测线长度为 ,在 源自文库
上出现的节理的个数为n,

k
n
节理之间的平均间距为
反映节理的外貌—几何要素
1.走向 例如:N30oE
倾向 2.倾斜
倾角
3.连续性
沿走向 沿倾角 (切割度为依据)
4.粗糙度:节理表面粗糙程度
5.起伏度
幅度a
长度
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图4-5 节理面的起伏度与粗糙度
A↑和 ↓的节理表面起伏越急峻。
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