岩体力学习题

根据下面对某边坡内片麻岩岩块强度、岩体结构面的特征及赋存环境的描述，分别利用RMR及Q分类法对岩体进行分级，并估算岩体变形模量、经验抗剪强度参数。然后，利用Hoek-Brown估算法求岩体强度参数，绘制岩体Hoek-Brown强度包络线。（在EXCEL表中完成所有的计算和制图）

表岩体描述表

作业二

利用2组岩石三轴压缩实验数据，求两组岩石泊松比μ、在不同围

σ

3压条件下的弹性模量E，岩石抗剪强度参数C、φ，绘制

σ-E关系

3

图，绘制摩尔应力曲线和强度包络线。（在EXCEL表和CAD中完成所有的计算和制图）

采石边坡1潜在崩塌体稳定性分析

气象条件

采石场属亚热带季风气候区，雨量充沛，全年降雨量年平均雨量为1530.2mm，降水多集中在5、6、7、8月份，占全年总降水量的70%，最大年降雨量达2350mm。

在降雨集中的季节，雨水大量入渗，岩质斜坡中部、后缘的拉张裂隙和陡倾张节理充水，裂隙两侧的岩土体将承受静水压力。

地形地貌

矿点处地形陡峻，自然坡形可分为多段，594.0m山峰以下为陡坡，平均坡度约50°，594.0m山峰以上坡度稍缓，坡角约40°，局部谷地内为陡坡。

采石边坡岩性及结构特征

采石边坡内地层为C3的灰白色、灰色微晶-细晶灰岩夹白云岩，巨厚层状，岩质坚硬。岩层倾向NW50°，倾角约24°。

采取岩石样10件，在室内试验完成了天然和饱和条件下容重和单轴抗压强度试验、饱和抗拉强度试验，成果见表1。

采石边坡分区

根据工程地质岩组、岩石的完整程度等，将该采石边坡分为10个区（图2-1），各区内岩体特征和地质环境问题现状描述如下：

120(m)

80

90

100

110

120

10

20

30

40

50

60

70

100

110

120

130

140

分区界线

图2-1 采矿点地质环境现状分布图

1、Ⅰ区：卸荷破碎带

分布在二级平台以上开采掌子面的北侧，受构造节理、爆破和卸荷的综合影响，岩体破碎、裂隙十分发育。卸荷松动带厚度约1.5m ，表面分布有松动危岩体，危岩体块径0.5-1.0m 。该区主要矿山地质环境问题为危岩体和潜在不稳定斜坡。

2、Ⅱ区：块状-整块结构完整岩分布区

分布在二级平台以上的开采掌子面，北侧为表层卸荷带，南侧边界为泥质充填的溶隙。区内分布2~3组节理，其中，掌子面上部节理相对密集，普遍被3组节理切割成块状岩体；掌子面下部节理相对较少，仅见2组节理，呈整块结构。

开采掌子面由节理面构成，该节理面倾向118°，倾角约78°，与坡面相比，略呈反倾。 除组成坡面的节理外，其他主要节理的产状为： ① 倾向358°，倾角78°，节理间距100-200cm ，节理平直。

② 倾向240°，倾角26°，节理间距80-120cm ，节理平直。

该区岩体相对较完整，天然条件下，开采掌子面整体稳定性好，仅顶部的块状岩体局部存在崩塌的可能性，在后面将进行稳定性的详细计算。

3、Ⅲ区：条状破碎岩分布区

分布在二级平台以上的开采掌子面，东侧为泥质充填的溶隙。区内以构造节理为主，但掌子面顶部有部分卸荷节理。构造节理多为垂向节理，节理产状：

①倾向130°-140°，倾角80°-85°，节理间距50-100cm。

②倾向210°-220°，倾角80°-86°，节理间距80-100cm。

③倾向82°，倾角6°，节理间距100-150cm。

该区主要的矿山地质环境问题是潜在崩塌体。

4、Ⅳ区：块状—整块结构完整岩分布区

分布在二级平台以上的开采掌子面。普遍发育2~3组构造节理，其中，掌子面顶部节理3组，掌子面下部2组，主要节理产状：

①倾向130°-140°，倾角80°-85°，节理间距80-150cm。

②倾向210°-220°，倾角80°-86°，节理间距100-200cm。

③倾向40°，倾角43°，偶可见。

自然条件下，该区开采掌子面整体处于稳定状态。

5、Ⅴ区：整块结构完整岩分布区

分布在二级平台以上的开采掌子面，发育2~3组节理，除顶部节理切割成块状外，中部岩体完整，呈整块状。主要节理的产状如下：

①倾向190°-195°，倾角81°，为开采掌子面的壁面。

②倾向130°-135°，倾角80°-85°，节理间距80-150cm。

③倾向210°-220°，倾角80°-86°，节理间距100-200cm。

该区顶部存在松动危岩和溶蚀裂隙。

下部接近二级平台的部分，存在较破碎的岩体，除发育有上述的三组节理外，还存在一组缓倾的节理，节理产状：倾向55°，倾角26°。

Ⅳ区与Ⅴ区分界处发育有垂向节理，形成两面临空的转折段，存在发生整体倾倒崩塌的可能性，后续将进行详细计算。

6、Ⅵ区：块状结构岩体分布区

分布在二级平台以上的开采掌子面，受3组节理切割为块状岩体。主要节理产状为：

①倾向185°-195°，倾角81°，为开采掌子面的壁面。

②倾向305°-310°，倾角80°-85°，节理间距80-150cm。

③倾向55°-60°，倾角80°-86°，节理间距100-200cm。

开采掌子面的表面存在板状危岩体，危岩体受第一组节理控制，掌子面西侧分布有大量危岩。

7、Ⅶ区：条状—整块结构岩体分布区

分布在二级平台以上掌子面，发育有3组节理，以垂向节理为主，节理产状同Ⅵ区，局部存在危岩体，以垂直条状危岩为主。

8、Ⅷ区：块状结构岩体分布区

分布在一级平台和二级平台间的开采掌子面，被3组节理切割为块状岩体，局部受爆破和卸荷作用影响，块体已松动。主要节理的产状：

①倾向220°-232°，倾角80°-86°，节理间距100-200cm。

②倾向130°-140°，倾角80°-85°，节理间距80-150cm。

③倾向242°，倾角36°，节理间距100-200cm。

9、Ⅸ区：块状结构岩体分布区