裂隙张开度
裂缝规模与分类
所谓裂缝，是指三维尺度比大于10的孔隙。
按形成机制，裂缝可分为剪切缝和拉伸缝。
按开度大小，裂缝可分为大缝（>100μm）、中缝（10~100μm）、小缝（1~10μm）、微缝（<1μm）。
其实，微缝与粒间孔隙已无差别。
裂缝的开度，就是地质上的裂缝宽度。
裂缝宽度有视宽度和有效宽度之分。
视宽度就是外观上的裂缝宽度，有效宽度就是渗流宽度。
成像测井得到的裂缝宽度和地面岩心观察得到的裂缝宽度，都是视宽度。
用渗透率公式计算的裂缝宽度为有效宽度，计算公式为：k=Φf b2/12。
有效宽度比视宽度小很多。
裂缝分充填缝和未充填缝。
充填缝又分化学充填缝和物理充填缝。
化学充填缝有视宽度，但没有有效宽度。
物理充填缝的视宽度可能很大，但充填物的多少和致密程度决定了有效宽度的大小。
裂缝在地面可能是张开的，但在地下都是闭合的，地下没有张开的缝。
裂缝在地面张开，是由于地面不受力的缘故。
地下的上覆压力和水平地应力都很大，远大于裂缝中的流体压力，致使裂缝全部处于闭合状态。
裂缝还分啮合缝和错位缝。
啮合缝的渗透率极低，甚至没有渗透率，而错位缝的渗透率往往很高，错位程度越大，渗透率就越高。
裂缝（fracture）是地层在应力作用下产生的破裂，破裂面两侧没有明显的位移。
裂缝的数量一般较多，但延伸范围仅限于某个地层之内。
比裂缝尺度更小的破裂，称为裂隙或裂纹（fissure）。
断层（fault）是地层在应力作用下产生的破裂，破裂面两侧具有明显的位移，也就是说断层会跨过地层边界。
断层的种类甚多，产状也很复杂，但数量一般较少。
简单的说，断层的数量有限，而裂缝的数量则多的数不清。
1.构造裂缝小尺度（Small-scale）裂缝，包含节理缝“Joints”、褶皱相关（fold-related）裂缝等，特点为发散或系统性存在；大尺度（Large-scale）裂缝，包含裂缝通道（Fracture swarms）、断层伴生裂缝（fault-related）等。
岩土工程中的裂隙开度与岩溶潜水系统
岩土工程中的裂隙开度与岩溶潜水系统裂隙开度是岩土工程中一个重要的参数，它对于岩体的稳定性和工程的设计与施工都有着重要的影响。
而岩溶潜水系统作为一种特殊的地下水流系统，在岩土工程中也起着非常关键的作用。
本文将从裂隙开度和岩溶潜水系统两个方面探讨其在岩土工程中的重要性及影响。
一、裂隙开度在岩土工程中的重要性裂隙是指岩土体中的开裂或裂缝，而裂隙开度则是指裂隙中两侧岩石或土体的相互位移距离。
裂隙开度对岩土体的强度、渗透性、变形性及稳定性等都有着直接的影响。
首先，裂隙开度决定了岩土体的渗透性。
通常，裂隙开度越大，岩土体的渗透性越高，地下水的渗透能力就越强。
因此，在水坝、隧道、地铁等工程的设计时，必须准确地评估裂隙开度，防止地下水过于快速地渗透进入工程内部，导致工程破坏。
其次，裂隙开度还与岩土体的强度和变形性密切相关。
由于裂隙中存在着较大的位移差别，因此裂隙在负荷作用下易于产生滑移和破坏。
裂隙开度越大，岩土体的强度和稳定性就越差，工程发生滑坡、崩塌等灾害的风险也就越高。
二、岩溶潜水系统在岩土工程中的重要性岩溶潜水系统是指由特殊的地下溶蚀作用形成的地下水流系统。
由于溶蚀作用能够在岩石中形成大量的溶洞和裂隙，进而形成复杂的地下水流路径。
岩溶潜水系统不仅会对地质构造产生重要影响，而且在岩土工程中的地基处理和水利设施的施工中也会对工程产生重要影响。
首先，岩溶潜水系统的存在会增加地基处理的难度。
由于溶洞和裂隙在地下水流中起着重要的通道作用，因此在工程中常常需要采取一些特殊的地基处理措施来避免溶洞和裂隙对地基产生破坏。
其次，岩溶潜水系统也对水利设施的施工产生重要影响。
在水坝、隧道等工程的施工中，必须准确地识别和评估岩溶潜水系统，以避免地下水突如其来地渗透进入工程，导致工程失效。
三、裂隙开度与岩溶潜水系统的关系裂隙开度和岩溶潜水系统之间存在着密切的联系。
首先，裂隙开度会影响岩溶潜水系统的发育和演化。
在地下水的侵蚀作用下，裂隙开度较大的岩石更容易形成溶洞和裂隙，在地下水流过程中形成更为复杂的岩溶潜水系统。
断裂构造详解演示文稿
（优选）断裂构造
峨眉山玄武岩原生节理
峨眉山紫红色页岩构造节理
风化节理
108国道荣经段节理造成坍塌
碧峰峡节理造成坍塌
张家界大型节理导致山体崩塌
张家界大型节理剪切山体
内昆铁路危岩
（3）按与岩层产状关系分类：
走向节理：节理走向与 岩层走向平行。 倾向节理：节理走向与 岩层倾向平行。 斜交节理：节理走向与 岩层走向斜交。
3.裂隙的描述： （1）走向或倾向玫瑰图。 （2）记录表及分级。
三. 裂隙的工程地质评价
岩体中存在裂隙，破坏了岩体的整体性。
裂隙将岩层切割成块体，这对岩体强度和稳定性都有 很大影响，裂隙（节理）间距越小，岩石破碎程度就 越高，岩体承载力将明显降低。
岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道，同时也会对 风化作用起着加速的效应。
断层线
断层面
2. 断层分类： （1）按断层两盘相对运动方向分类：
①正断层：上盘相对下降的断层.（符号表示为： ） 特点：地层不对称重复。上盘新，下盘老。
老新
老新
多数情况下断层线附近：新老地地层层为为下上升升盘盘。。
② 逆断层：上盘相对上升的断层.（符号表示为
）
特点：地层不对称缺失。上盘老，下盘新。
（4）按张开程度分类：
宽张节理：缝宽：D＞5mm 张开节理：缝宽：D＝3－5mm 微张节理：缝宽：D 1 3mm 闭合节理：缝宽：D 1mm
二. 裂隙的产状及调查
1.裂隙的产状：走向、倾向、倾角。 2.裂隙（节理）的调查： （1）节理成因类型和力学性质。 （2）节理组数、密度、产状。密度一般用条／米表示。 （3）节理张开度、长度、节理面壁粗糙度。 （4）节理充填物、充填厚度、含水情况。 （5）节理发育程度分级。
天然裂缝开度的分形特征
天然裂缝开度的分形特征
天然裂缝的开度具有分形特征，这是因为天然裂缝的形态在不
同尺度上都具有类似的几何特征。
分形是一种几何形态，其特点是
在不同尺度上具有相似的形态特征。
天然裂缝的开度在不同尺度上
都呈现出类似的形态，这意味着无论是在微观尺度还是宏观尺度上
观察，裂缝的形态都具有相似的几何特征。
从微观尺度来看，天然裂缝的开度可能呈现出复杂的分支结构，这些分支结构在不同尺度上都具有相似的形态，这符合分形的定义。
而在宏观尺度上，裂缝的整体形态也可能呈现出类似的分形特征，
即使在不同地质环境下，裂缝的形态也可能具有相似的分形特征。
此外，天然裂缝的开度分布通常也符合分形分布，即其开度在
不同尺度上的分布形态呈现出类似的特征。
这种分形特征使得天然
裂缝的形态具有自相似性，即不论观察裂缝的整体形态还是局部细节，都能够看到类似的形态特征。
总的来说，天然裂缝的开度具有分形特征，这种分形特征使得
裂缝的形态在不同尺度上都具有类似的几何特征，这对于理解裂缝
的形成机制以及地质构造具有重要意义。
岩石指标参考值
用动弹性模量换算静弹性模量
K U 与j 的关系
常见岩石抗拉强度
岩石承载力标准值fk （kPa ）
岩体渗透性分级
d m
e jE E
岩石质量指标（RQD）
根据占孔取得的大于10CM的岩芯断块长度LP与岩芯进尺总长度LS之比
RQD（%）=LP/LS×100%
0—25非常不好
25—50不好
50—75软好
75—90好
90—100非常好
岩体完整性系数Ku
为现场岩体弹性纵波速度与室内风干或烘干岩样（或现场岩块的弹性纵波）速度（m/s）的比值的平方
Ku=（Up/Up＇）2
完整性好Ku＞0.9
较好Ku0.75-0.9
中等Ku0.45-0.75
较坏Ku0.2-0.45
坏Ku＜0.2
岩体分类
为纵横波速比VP/VSVP/VS=1.732完全弹性介质
VP/VS＞2.5破碎岩体
2.0＜VP/VS＜2.5中等岩体
岩土热物理指标
各类岩石的动弹模(E
d )和泊桑比(µ)
一些岩石的E 静、μ和K 0参考值
各类岩体的剪切强度参数表
岩体内摩擦角与岩块较接近，而内聚力则大大低于岩块。
说明结构面的存在主要是降低了
岩体的连结能力，进而降低其内聚力。
围岩岩体按弹性波分类
围岩按岩体力学属性分类
围岩体按介质力学属性分类
围岩岩体结构力学指标
边坡分类表
各类滑坡分类法。
地下水类型与岩土体渗透等级划分、坡地地形阻力系数、水文地质参数试验方法
附录A 地下水类型与岩土体渗透等级划分A.0.1地下水类型宜按表A.0.1划分。
表A.0.1 地下水类型A.0.2岩土体渗透等级宜按表A.0.2-1和A.0.2-2划分。
表A.0.2-1 岩体渗透性等级附录B 坡地地形的阻力系数B.0.1未设置截水帷幕时，坡地地形不同分段的阻力系数可按式（B.0.1-1）～（B.0.1-4）计算（图B.0.1所示）。
渗流进口与出口分段：441.0)(5.15.10+=TSξ（B.0.1-1）内部垂直分段：)]}1(4[ln{2TSctg y -=ππξ（B.0.1-2）内部水平分段：TS S L x )(7.021+-=ξ，若x ξ＜0，x ξ取0（B.0.1-3）内部倾斜分段：1212221121ln))((35.0T T T T T S T S T T L S -++-=ξ（B.0.1-4）c) 内部水平段d) 内部倾斜段图B.0.1 不同渗流分段B.0.2 当含有多层土时，土层的计算总厚度T 应按式（B.0.2）计算。
⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫==∑=''1T k k T T T j j nj j （B.0.2） 式中：T ——土层的计算总厚度；T j ——第j 层土的计算厚度； T’——结构物底板所在土层的厚度； k j ——第j 层土的渗透系数；k’——结构物底板所在土层的渗透系数； j ——土体层数，j=1,2,…,n 。
B.0.3当截水帷幕未进入相对弱透水层时，各分段的阻力系数按B.0.1条计算确定；当截水帷幕进入相对弱透水层，宜进行渗流分析；也可按B.0.4条计算截水帷幕段的等效渗透系数ξ0，以ξ0替换进、出口段的阻力系数，其余内部水平段、内部垂直段及内部倾斜段的阻力系数按B.0.1条计算。
B.0.4 当截水帷幕进入相对弱透水层时（图B.0.4-1所示），其渗流进、出口段的阻力系数ξ0可按式（B.0.4-1）～（B.0.4-2）计算。
'20K K=ξ（B.0.4-1） 其中K 、K’为完全椭圆积分，'/K K 值可按表B.0.4查得，也可从图B.0.4-2中查得，λ按式（B.0.4-2）计算：)2sin(TS πλ=（B.0.4-2）式中：S ——止水帷幕进入不透水层的深度(m)；T ——不透水土层的厚度(m)。
不同张开度裂隙类岩体循环加卸载下滞回环特征与损伤变形分析
Fig.4
图 4 不同张开度裂隙倾角试件和完整试件的应力—应变关系曲线 Stress-strain curves of specimens with different crack opening angles and complete fracture
注：b 为裂隙张开度，β 为裂隙倾角
图 5 加卸载滞回环 Fig.5 Loading and unloading hysteresis loop
0.8 mm 的 45°倾角裂隙类岩石试件和完整试件进行 单轴压缩和不同应力循环加载试验，获得了 5 组试 件在 3 种不同应力循环加载下的应力—应变曲 线（图 4）。
由图 4 可以看出：在相同张开度条件下，随着 循 环 应 力 的 增 大 ，类 岩 石 材 料 峰 值 强 度 呈 减 小 趋 势，出现强度弱化现象；结合单轴压缩应力—应变 曲线特征来看，低、中和高 3 种循环应力大致分别 对应孔隙压密、弹性变形和微裂纹稳定扩展 3 个阶 段，循环加载所累积的损伤随循环应力的增大而不 断增大，导致裂隙岩体强度降低幅度越来越大；循 环加载过程中，卸载曲线和加载曲线之间形成的近
图 3 循环加卸载方式 Fig.3 Cyclic loading and unloading mode
在同样的试验环境下，制作一批完整的试件， 然 后 进 行 单 轴 压 缩 试 验 、直 剪 试 验 和 巴 西 劈 裂 试 验，并测定试件的力学参数，如表 1 所示。
表 1 试件的力学参数 Table 1 Mechanical parameters of specimens
近年来，国内外学者对裂隙岩体在循环加载方 式下的破坏模式和能量演化进行了大量试验研究， 取得了良好的成果。胡盛斌等（2009）提出循环加 卸载下不同缺陷对岩石类材料试样的破坏特征以
不同裂隙张开度下岩石材料破坏的颗粒离散元模拟
ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｉ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｐ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ
ｎ ａ ；２ ． Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｃ ｏ ｍｍａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｓ ｔ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｏ ｐ ｌ ｅ ’ Ｓ Ａｒ ｍｅ ｄ Ｐｏ ｌ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ５ ５，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｍｉ ｎ ｇ Ｈｕ ａ ｊ ｕ ｎ Ｘｕ Ｘｉ ａ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ Ｌｉ ａ ｎ ｇ Ｂ ｏ 。
（ １ ．Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ＆ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｔｈ ｒ ｅ ｅ Ｇｅ ｏ ｇ ｅ ｓ Ｕｎ ｉ ｖ ．，Ｙｉ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ４ ４ ３ ０ ０ ２，Ｃｈ ｉ
第 ３ ５ 卷 第 ６期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
三峡大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｔｈ ｒ ｅ ｅ Ｇｏ ｒ ｇ ｅ ｓ Ｕｎ ｉ ｖ ． （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ）
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． ６
摘要 ： 岩体 结 构对 岩体 工程 灾害 具 有 一定 的控 制 作 用 ， 为 了研 究硬 性 结 构 面在 岩体 破 坏 中所起 的
作用 ， 从裂 隙张开度 对 岩 石破坏 过 程 和破 坏 模 式 的影 响 出发 ， 建 立 不 同裂 隙倾 角下 不 同张 开度 的 颗 粒 离散 元数 值模 型 ， 进 行 单轴 压 缩数值 试 验 ， 结 果 表 明： 岩样 的主 要破 坏模 式 既与 裂 隙 的张 开度 有关， 又 受裂 隙倾 角影 响 ； 裂 隙张开度 较 小岩 样 ， 通 过裂 纹 迅速 发 展 ， 在 峰值 强度 时就 趋 于 贯通 ； 而 裂 隙张开度 较 大岩 样 ， 引起 最终 破 坏 的裂 隙尖 端 张 拉 裂 纹 在 峰 值 强度 后 才 出现 ； 且 存 在 极 限 相 对 裂 隙张开度 ， 对岩样 的受力破 坏 起 裂 隙干扰 作用． 关 键词 ： 裂 隙张开度 ； 颗粒 离散元 ； 裂 纹 扩展 ； 细观 力 学 ； 数值模 拟
岩石指标参考值
用动弹性模量换算静弹性模量
K U 与j 的关系
常 见 岩 石 抗 拉 强 度
岩石承载力标准值fk （kPa ）
d m
e jE E
岩体渗透性分级
岩石质量指标（RQD）
根据占孔取得的大于10CM的岩芯断块长度LP与岩芯进尺总长度LS之比
RQD（%）=LP/LS×100%
0—25 非常不好
25—50 不好
50—75 软好
75—90 好
90—100 非常好
岩体完整性系数Ku
为现场岩体弹性纵波速度与室内风干或烘干岩样（或现场岩块的弹性纵波）速度（m/s）的比值的平方
Ku=（Up/Up＇）2
完整性好 Ku＞0.9
较好 Ku 0.75-0.9
中等 Ku 0.45-0.75
较坏 Ku 0.2-0.45
坏 Ku ＜0.2
岩体分类
为纵横波速比VP/VS VP/VS=1.732 完全弹性介质
VP/VS＞2.5 破碎岩体
2.0＜VP/VS＜2.5 中等岩体
岩土热物理指标
各类岩石的动弹模(E
)和泊桑比(µ)
d
一些岩石的E 静、μ和K 0参考值
各类岩体的剪切强度参数表
岩体内摩擦角与岩块较接近，而内聚力则大大低于岩块。
说明结构面的存在主要是降低了岩体的连结能力，进而降低其内聚力。
围岩岩体按弹性波分类
围 岩 按 岩 体 力 学 属 性
分 类
围岩体按介质力学属性分类
围岩岩体结构力学指标
边坡分类表
各类滑坡分类法。
深埋巷道围岩多次破裂现象与裂隙张开度研究
深埋巷道围岩多次破裂现象与裂隙
张开度研究
深埋巷道围岩多次破裂现象与裂隙张开度研究是一项关键性、重要的技术研究，它直接影响到地下工程的施工安全及经济效益。
因此，对这类研究的精准理解及深入分析将大有裨益。
深埋巷道围岩多次破裂现象是指当巷道围岩受到内部活动及外部作用时，发生多次破裂。
即，围岩会首先受到掘进的冲击及拉力，然后内部处于应力集中的区域出现破裂，从而导致巷道围岩发生多次破裂，形成一条破裂带。
研究这类现象的主要目的是了解围岩破裂带的特征、张开度及演化规律，以便更好地掌握施工安全及经济效益。
针对深埋巷道围岩多次破裂现象与裂隙张开度研究，首先应采用有效的方法，如观测孔或传感器等对围岩破裂进行实测，以便对围岩破裂带进行精确定位。
同时，应通过实验室试验分析不同尺寸破裂带张开度及演变规律，并进行理论模拟，以便更深入地研究破裂带的特性。
在实际施工中，应采用有效的预测技术及控制手段，如超声波技术、支护技术等，对围岩破裂带进行监测及调控，以便加强工程安全。
根据上述分析，可以看出，深埋巷道围岩多次破裂现象与裂隙张开度的研究是一项具有挑战性的工作，需要综合利用实测、实验、理论模拟以及施工控制技术等，以保证地下工程的施工安全及经济效益。
岩石指标参考值
用动弹性模量换算静弹性模量
K U 与j 的关系
常 见 岩 石 抗 拉 强 度
岩石承载力标准值fk （kPa ）
d m
e jE E
岩体渗透性分级
岩石质量指标（RQD）
根据占孔取得的大于10CM的岩芯断块长度LP与岩芯进尺总长度LS之比
RQD（%）=LP/LS×100%
0—25 非常不好
25—50 不好
50—75 软好
75—90 好
90—100 非常好
岩体完整性系数Ku
为现场岩体弹性纵波速度与室内风干或烘干岩样（或现场岩块的弹性纵波）速度（m/s）的比值的平方
Ku=（Up/Up＇）2
完整性好 Ku＞0.9
较好 Ku 0.75-0.9
中等 Ku 0.45-0.75
较坏 Ku 0.2-0.45
坏 Ku ＜0.2
岩体分类
为纵横波速比VP/VS VP/VS=1.732 完全弹性介质
VP/VS＞2.5 破碎岩体
2.0＜VP/VS＜2.5 中等岩体
岩土热物理指标
各类岩石的动弹模(E
)和泊桑比(µ)
d
一些岩石的E 静、μ和K 0参考值
各类岩体的剪切强度参数表
岩体内摩擦角与岩块较接近，而内聚力则大大低于岩块。
说明结构面的存在主要是降低了岩体的连结能力，进而降低其内聚力。
围岩岩体按弹性波分类
围岩按岩体力学属性分类
围岩体按介质力学属性分类
围岩岩体结构力学指标
边坡分类表
各类滑坡分类法。
高应力循环加卸载下不同张开度裂隙类岩体变形损伤及能量演化
第37卷第2期2023年4月南华大学学报(自然科学版)Journal of University of South China(Science and Technology)Vol.37No.2Apr.2023收稿日期:2022-12-28基金项目:国家自然科学基金资助项目(51704168);湖南省自然科学基金资助项目(2019JJ50528)作者简介:赵子仪(1998 ),男,硕士研究生,主要从事水力耦合下岩体断裂机制方面的研究㊂E-mail:2998027092@㊂∗通信作者:杨少峰(1993 ),男,硕士,主要从事岩石断裂力学方面的研究㊂E-mail:2428867108@DOI :10.19431/ki.1673-0062.2023.02.006高应力循环加卸载下不同张开度裂隙类岩体变形损伤及能量演化赵子仪1,杨少峰2∗,邵朝阳3(1.南华大学资源环境与安全工程学院,湖南衡阳421001;2.山西紫金矿业有限公司,山西忻州034302;3.浙江交投浙东矿业有限公司,浙江台州318000)摘㊀要:为研究高应力循环加卸载作用下不同张开度对裂隙类岩体应力-应变曲线特征㊁滞回环面积和动弹性模量变化规律以及裂隙类岩体损伤特性的影响㊂基于RMT-150B 岩石力学试验机开展了不同张开度和裂隙倾角下裂隙类岩体高应力循环加卸载试验,获得高应力循环加卸载作用下裂隙类岩体力学性能㊂结果表明:高应力循环加卸载对类岩体峰值强度有 弱化 作用, 弱化 程度约为11%;以0.4mm 张开度为界限,小于0.4mm 的裂隙岩体滞回环面积随裂隙倾角增大呈先增大后减小规律,动弹性模量随裂隙倾角增大先减小后增大,大于0.4mm 时,滞回环面积和动弹性模量随裂隙倾角增大均呈递减趋势,且张开度增大,张拉裂纹萌生概率随之增加;绝对损伤参数随循环次数增加而增大,45ʎ裂隙倾角涨幅最为显著㊂关键词:高应力循环加卸载;张开度;滞回环;动弹性模量;绝对损伤参数中图分类号:TU452文献标志码:A 文章编号:1673-0062(2023)02-0037-09Deformation Damage and Energy Evolution of Rock Mass with Different Crack Width under Cyclic Loading and Unloading under High StressZHAO Ziyi 1,YANG Shaofeng 2∗,SHAO Zhaoyang 3(1.School of Resources Environment and Safety Engineering,University of South China,Hengyang,Hunan 421001,China;2.Shanxi Zijin Mining Company Limited,Xinzhou,Shanxi 034302,China;3.Zhejiang Jiaotou Zhedong Mining Company Limited,Taizhou,Zhejiang 318000,China)Abstract :In order to study the effects of different fracture opening degrees on the stress-strain curve characteristics,hysteretic loop area,dynamic elastic modulus and damage第37卷第2期南华大学学报(自然科学版)2023年4月characteristics of fractured rock mass under high stress cyclic loading and unloading.Based on RMT-150B rock mechanics testing machine,the high stress cyclic loading andunloading tests of fractured rock mass under different fracture opening degree and fracturedip angle were carried out,and the mechanical properties of fractured rock mass underhigh stress cyclic loading and unloading were obtained.The results show that high stresscyclic loading and unloading has a weakening effect on the peak strength of similar rockmass,and the degree of weakening is about11%.Taking the fracture opening degreeof0.4mm as the limit,the hysteretic ring area of fractured rock mass smaller than0.4mm increases at first and then decreases with the increase of fracture inclination angle,and the dynamic elastic modulus decreases at first and then increases with the increase offracture inclination angle.When it is larger than0.4mm,the hysteretic ring area and dy-namic elastic modulus decrease with the increase of fracture inclination angle,and whenthe fracture opening degree increases,the probability of tensile crack initiation increases.The absolute damage parameter increases with the increase of cycle times,and theincrease of45ʎfracture inclination angle is the most significant.key words:high stress cyclic loading and unloading;fracture opening degree;hysteresisloop back;modulus of elasticity;absolute damage parameters0㊀引㊀言随着国家经济快速发展,地铁㊁隧道㊁城市轨道交通等基础设施建设也在紧锣密鼓进行着㊂而这些基础设施在建设过程中,普遍存在着周期性动力荷载问题,基础建设越深,周期性动力荷载越强㊂国内外学者通过对比含裂隙和完整岩体的断裂破坏实验结果,证明了裂隙的存在会不同程度地降低岩体断裂强度,且岩体失稳破坏是由内部裂隙扩展演化所致㊂因此,探究高应力循环加卸载下岩体裂纹扩展演化机制有助于岩体稳定性研究㊂目前,国内外学者在静载作用下对裂隙岩体力学特性的研究已经比较深入,对循环加卸载作用下含裂隙岩体力学特性的研究也取得了一定进展㊂徐建光等[1]通过对裂隙岩体进行循环加卸载试验,发现不可逆变形随循环次数增加而增加是造成疲劳损伤的根本原因㊂李宁等[2]对比分析了循环荷载下裂隙砂岩和无裂隙砂岩的疲劳效应,结果表明:裂隙砂岩样比无裂隙砂岩样疲劳效应明显㊂王浪等[3]对含裂隙的中等风化灰岩进行了等幅值循环加卸载试验,得出在受损伤累计的影响下,岩体峰值应变与破坏点应变之间的差值明显比常规荷载作用下小很多的规律㊂刘毅等[4]对丁字形裂隙试样进行分级循环荷载试验,探究了主次裂隙倾角对试样的滞回曲线㊁强度及动弹性模量的影响,得出耗散能随循环次数的增加而缓慢减小的规律㊂魏元龙等[5]探究了循环加卸载作用下天然裂隙脆性页岩破裂特征,发现天然裂隙使得页岩性质局部劣化㊁加剧裂隙扩展和破坏提前,导致屈服应力㊁破裂压力和峰值强度减小㊂胡盛斌等[6]探究了循环荷载下含孔洞缺陷岩体破坏特征,发现疲劳裂隙首先在应力集中的缺陷与机体材料界面边缘处萌生扩展㊂王述红等[7]探究了循环加卸载条件下岩桥倾角和裂隙倾角对试样弹性模量的影响规律,发现多数裂隙岩体弹性模量随循环次数增加表现出强化现象,且第一次循环对弹性模量强化最为显著㊂申艳军等[8]针对单裂隙岩体循环加卸载累积性损伤及断裂演化开展研究,发现循环加卸载后,0ʎ倾角裂隙岩体损伤累积最早达到破坏㊂周详[9]模拟了不同裂隙倾角下双裂隙大理岩循环加卸载试验,发现裂纹扩展规律随倾角和围压的变化而变化㊂C.D.Martin等[10]通过循环加卸载试验探究了累积损伤对裂隙初始应力㊁损伤应力和峰值应力的影响㊂鲜于文攀等[11]探究了不同裂隙倾角下脆性岩体力学特性,发现岩体的破坏模式以45ʎ为界限出现了不同的破坏模式,且峰值强度随裂隙倾角的增大呈 V 型,且在45ʎ最小㊂S.Nemat-Nasserr等[12]对含有预制裂隙岩石进行循环加载实验,对比分析了单裂隙及多裂隙的裂纹萌生㊁扩展和贯通机制,并依此建立了相关力学理论模型㊂石北啸等[13]探究了循环荷载和静荷载组合下裂隙岩体力学特性㊁破坏模式等,得出随裂隙倾角增第37卷第2期赵子仪等:高应力循环加卸载下不同张开度裂隙类岩体变形损伤及能量演化2023年4月大,其弹性模量和峰值强度呈上升趋势㊂张琰等[14]采用PFC 3D 模拟了大理岩人字形切槽圆盘循环加载试验,并从微观角度探究了循环荷载作用下大理岩变形特征及断裂特性,认为循环荷载作用下裂纹前端存在断裂过程区的扩展㊂杨圣奇等[15]探究了不同围压下含贯通裂隙砂岩变形演化规律㊁强度特征以及破坏模式,发现在低围压和高围压不同情况下,裂纹损伤阈值随循环次数的增加出现不同的变化趋势,且破坏模式也截然不同㊂白仕红[16]探究了在双轴循环荷载条件下裂隙岩石的岩体裂纹扩展贯通模式㊁全过程应力-应变滞回曲线以及能量演化规律,得出45ʎ裂隙倾角试件耗散能最大,倾角为60ʎ时次之,倾角为30ʎ时最小㊂结合国内外研究成果发现,尽管试验研究已经在很多方面取得了丰硕的成果,但研究工作侧重于裂隙倾角㊁尺寸效应㊁裂隙形态对裂隙岩体破坏特征和能量演化特征的影响,对不同裂隙张开度下裂隙岩体变形损伤机制及能量演化特征并未涉及㊂因此,本文开展了不同张开度下裂隙类岩体高应力循环加卸载试验,通过对高应力循环加卸载作用下类岩石材料的应力-应变㊁破坏模式㊁滞回环面积及动弹性模量的对比分析,旨在揭示不同张开度下裂隙岩体变形损伤及能量演化规律,为基础设施建设提供相应的理论依据㊂1㊀实验概况1.1㊀试件制备试件利用物理力学参数可控的水泥砂浆材料制备,其质量比为白水泥ʒ细沙ʒ水=5ʒ5ʒ2混合制备而成,细沙经孔径为1.25mm 筛子筛分后水洗晾干处理,以消除细沙中土对试验结果的影响,该类岩石材料物理力学参数见表1㊂表1㊀类岩石材料物理力学参数Table 1㊀Physico-mechanical properties of rock-like specimens密度ρ/(g㊃cm -3)单轴抗压强度σc /MPa单轴抗拉强度σt /MPa弹性模量E /GPa 黏聚力c /MPa 泊松比ν内摩擦角φ/ʎ2.18855.524.378.629.510.2234.65㊀㊀采用浇筑法制备试件,试件模具为钢制模具,其内部尺寸为150mm ˑ50mm ˑ200mm㊂采用预埋钢片的方法预制贯通裂隙,钢片长70mm,宽30mm,钢片厚度b 分别为0.1mm㊁0.2mm㊁0.4mm 和0.8mm,裂隙倾角β分别设为0ʎ㊁15ʎ㊁30ʎ㊁45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ和90ʎ㊂每种工况试件及完整试件各制备6个,共计174个㊂待模型浇筑完毕振捣5min 后抹平,终凝后拔出钢片形成预制裂隙,并于24h 后脱模㊂将制备完毕的试件放入标准养护箱中养护25d 后,取出静置于阴凉通风处3d 后进行加载㊂图1为裂隙试件示意图及实物图㊂图1㊀裂隙试件示意图及实物图Fig.1㊀Schematic diagram and physical diagram of crack specimen1.2㊀试验设备及加载条件试验选用RMT-150B 岩石力学试验机对试件施加轴向荷载,但由于原加载探头无法对矩形试件正常加载,因此团队在原加载探头下方安置一第37卷第2期南华大学学报(自然科学版)2023年4月加载框架,用于提吊矩形加载板(如图2)㊂试验过程中,首先通过单轴压缩试验测得类岩体材料抗压强度,从而确定高应力加卸载上限应力比0.7,下限应力比0.5㊂后对裂隙试件进行高应力等幅值循环加卸载,加载次数为5次,加卸载速率为0.5kN /s,加载方式如图3所示㊂图2㊀RMT-150B 岩石力学试验机Fig.2㊀Modified servo rigid test machineRMT-150B图3㊀循环加卸载方式Fig.3㊀Cyclic loading and unloading method2㊀试验结果分析2.1㊀循环加卸载应力-应变曲线本文对不同张开度的裂隙岩体进行了高应力循环加卸载试验㊂以0.1mm 张开度45ʎ裂隙倾角试件为例,其应力-应变曲线如图4所示㊂由图4可知,类岩体材料经过单轴加载和循环加卸载到达峰值强度后,应力-应变关系曲线均呈现快速跌落特征,试件短时间丧失承载力,符合脆性破坏特征㊂观察发现45ʎ倾角试件循环加卸载后,其滞回环随加载次数增加变得越来越狭窄㊂5次加卸载后,轴向应变明显增大约0.03%,裂隙试件出现疲劳损伤,继续加载,类岩体材料应力-应变曲线变化趋势与单轴压缩无明显差异,但类岩体材料峰值强度比单轴压缩降低约11%,峰值轴向应变降低约13%㊂对于脆性岩体来说,导致峰值强度降低的主要原因为,轴向应力在大于起裂应力下进行循环加卸载时,每次循环加卸载都会对裂隙岩体造成新的疲劳损伤,累积的疲劳损伤导致类岩体峰值强度降低,这也是造成滞回环不断向前推移的主要原因㊂图4㊀类岩石材料应力-应变曲线Fig.4㊀Stress-strain curve under uniaxial loadingof rock materials2.2㊀耗散能分析循环加卸载试验过程中,循环阶段滞回环通常是不闭合的㊂滞回环是指循环加卸载中加载曲线与卸载曲线围成的一个近似封闭环线(如图5)㊂加载曲线与卸载曲线之所以不重合,主要原因是岩体内部存在微裂隙,循环加卸载过程中因部分能量耗散使得卸载曲线不会沿着加载曲线返回㊂图5㊀加卸载滞回环Fig.5㊀Loading and unloading hysteresis loop第37卷第2期赵子仪等:高应力循环加卸载下不同张开度裂隙类岩体变形损伤及能量演化2023年4月由图5可知,滞回环由两部分组成:即曲线ABEA 围成的近似闭环面积和考虑残余变形及滞后效应引发的能量消耗[17]的矩形BEDCB 面积㊂众所周知,滞回环面积代表一个应力循环所消耗的能量,主要用于岩体内部颗粒之间产生的摩擦损耗以及原有微裂纹扩展和新裂纹的产生㊂滞回环面积可用循环加卸载滞回能Δw p 表示:Δw p =ʏεdmaxεdmin (σdmax -σdmin )d ε-ʏεdmax εde(σdmax -σdmin )d ε(1)式中:σdmax ㊁σdmin 分别为滞回环最大应力和最小应力;εdmin ㊁εde 分别为滞回环起始和结束时的应变值;εdmax 为滞回环最大应变㊂由式(1)计算出不同张开度下各个倾角试件每次加卸载滞回环面积,见图6㊁图7㊂由图6可知,裂隙岩体滞回环面积整体呈L 型变化㊂同一张开度和裂隙倾角条件下,随循环次数的增加,滞回环面积先急剧减小后趋于平缓㊂主要原因为,第1次循环加卸载能量主要消耗于裂隙岩体预制裂隙压密闭合,在此期间,岩体内部颗粒产生较大塑性变形,岩体内部微观结构调整基本完成,后随循环次数增加,裂隙岩体内部微裂纹稳定扩展,耗散能趋于稳定㊂观察0.1mm 张开度各个裂隙倾角试件滞回环面积发现,整体曲线群分布较为紧凑㊂特别的,完整试件滞回环面积最小,随循环次数增加,滞回环面积缩减较小约0.04kJ /m 3;45ʎ倾角试件滞回环面积最大,且滞回环面积缩减也最为显著约0.14kJ /m 3㊂当张开度为0.4mm 时,0ʎ倾角试件滞回环面积最大,后随裂隙倾角增大滞回环面积逐渐减小,滞回环面积缩减集中在0.17kJ /m 3与0.11kJ /m 3,面积曲线上下均匀分布,但完整试件滞回环面积变化曲线脱离了含裂隙的曲线群,这是因为0.1mm 时裂隙张开度较小,裂隙近乎闭合,与完整试件差异较小,而0.4mm 时预制裂隙张开度较大,滞回环面积受裂隙影响显著,使得滞回环面积与0.1mm 相比增加35%~55%㊂图6㊀滞回环面积与循环次数的关系曲线Fig.6㊀Relation curve between hysteresis loop area and number of cycles㊀㊀如图7所示,张开度为0.1mm 和0.2mm时,滞回环面积变化规律随裂隙倾角增大先增大后减小,呈 上凸 型且在45ʎ时最大㊂这是因为倾角为45ʎ时,根据莫尔-库仑强度准则,试件发生剪切破坏,破裂面与最大主应力方向夹角μ=45ʎ-β/2,试件内摩擦角较小,45ʎ裂隙较接近最不利剪切面㊂同时发现,与第一次循环相比,第五次循环下各倾角试件滞回环面积均有所减小,曲线波动幅度减弱㊂当张开度为0.4mm 和0.8mm 时,滞回环面积随裂隙倾角增大呈递减趋势,与第一次循环相比,第五次循环下滞回环面积曲线近似在一条直线上㊂分析认为,裂隙张开度增大,张开度对类岩体破坏的影响逐渐大于倾角的影响㊂当循环次数和裂隙倾角相同时,张开度越大,预制裂隙可压缩变形越大,其产生的不可逆变形也就越大,从而导致裂隙岩体内部消耗的能量越多㊂2.3㊀动弹性模量分析滞回环平均斜率反映了动弹性模量的大小,动弹性模量的变化反映了循环加卸载下岩体致密程度和内部损伤情况㊂动弹性模量E d 表达式第37卷第2期南华大学学报(自然科学版)2023年4月如下:E d =(σdmax -σdmin )(εdmax -(εde +εdmin )2)㊂(2)㊀㊀循环加卸载下动弹性模量变化曲线如图8㊁图9所示㊂由图8可知,动弹性模量整体呈抛物线型,同一张开度和裂隙倾角下,动弹性模量随循环次数增加先急剧增长后趋于平缓㊂张开度为0.1mm 时,曲线群均匀分布㊂特别的,完整试件动弹性模量最大;但0ʎ倾角试件涨幅最为明显,第2次循环动弹性模量增长约11.60MPa㊂张开度增大为0.4mm 时,含裂隙曲线群动弹性模量有些许降低;完整试件动弹性模量变化曲线脱离了曲线群,第2次循环动弹性模量涨幅最小㊂图9显示,张开度为0.1mm 和0.2mm 时,裂隙岩体动弹性模量随裂隙倾角的增大先减小后增大,在45ʎ时最小㊂这是由于张开度较小时,裂隙倾角对类岩石材料的破坏影响起主导作用,在45ʎ时裂隙面上的剪应力最大,更容易发生剪切破坏㊂同时发现循环次数增大,使得岩体内部较为紧密,最终表现为动弹性模量均有所增大㊂当张开度为0.4mm 和0.8mm 时,动弹性模量随裂隙倾角增大而增大㊂这是因为张开度增大,裂隙张开度对裂隙岩体的破坏影响起主导作用㊂观察发现,动弹性模量随裂隙张开度增大而减小㊂分析认为,当循环次数和裂隙倾角相同时,张开度增大,裂隙岩体内部预制微裂纹压密变形增大,裂纹扩展增加,岩体内部损伤逐渐累积,最终导致动弹性模量减小㊂图7㊀滞回环面积与裂隙倾角的关系曲线Fig.7㊀The relation curve between the area of hysteresis loop and the Angle offracture图8㊀动弹性模量与循环次数的关系曲线Fig.8㊀Relation curve between dynamic modulus of elasticity and number of cycles第37卷第2期赵子仪等:高应力循环加卸载下不同张开度裂隙类岩体变形损伤及能量演化2023年4月图9㊀动弹性模量与裂隙倾角的关系曲线Fig.9㊀The relation curve between dynamic modulus of elasticity and crack dip Angle㊀㊀图10为0.1mm 和0.4mm 张开度下0ʎ㊁45ʎ㊁90ʎ裂隙倾角试件最终破坏模式,其中裂纹主要分为张拉裂纹(T)和剪切裂纹(S)㊂由图10可知,裂隙岩体破坏模式受裂隙倾角影响㊂随裂隙倾角增大,裂隙岩体破坏模式由张拉破坏为主逐渐演变为剪切破坏占主导地位㊂同时发现,随着张开度的增大,张拉裂纹萌生的概率增加㊂验证了随着裂隙张开度的增大,张开度对类岩石的破坏模式㊁动弹性模量及其他方面的影响占主导作用㊂图10㊀类岩石材料的破坏照片Fig.10㊀Failure photos of rock materials第37卷第2期南华大学学报(自然科学版)2023年4月2.4㊀岩体断裂损伤力学特性分析循环加卸载是裂隙岩体损伤的渐进积累,本文采用损伤等效的方法对循环加卸载过程中裂隙岩体损伤过程进行分析㊂参照E.Eberhardt 等[18]关于循环加卸载过程损伤参数的定义,绝对损伤参数w ax 计算公式如下:w ax =εper ax (i )ðni =1εper ax (i )(3)式中:εper ax(i )为轴向不可逆应变;i 为加卸载次数;n 为加卸载总次数㊂由式(3)计算出循环加卸载过程中裂隙岩体损伤的变化结果,如图11所示(以0.1mm 张开度为例),第一次循环与后续循环的绝对损伤变量差距较大,随循环次数增加,其绝对损伤参数先急剧增大后趋于平缓,以45ʎ倾角试件涨幅最为明显,说明在45ʎ时循环加卸载阶段的损伤更为严重㊂图11㊀绝对损伤参数与循环次数的曲线关系Fig.11㊀Curve relationship between absolute damageparameters and number of cycles3㊀结㊀论通过对不同张开度和倾角的裂隙类岩体进行高应力循环加卸载试验,分析了张开度和裂隙倾角复合因素对裂隙岩体应力-应变曲线㊁滞回环面积㊁动弹性模量及岩体断裂损伤力学特性的影响规律与机制,得出以下结论:1)类岩石材料在单轴加载和循环荷载作用下应力-应变关系曲线均呈现快速跌落的特征,短时间丧失承载力,同时循环加卸载对类岩石材料有一定的 弱化 作用, 弱化 程度约11%㊂2)当循环次数和裂隙倾角相同时,滞回环面积随着张开度的增大而增大;当张开度为0.1mm 和0.2mm 时,滞回环面积随裂隙倾角的增大先增大后减小,且在45ʎ时最小;当张开度为0.4mm和0.8mm 时,滞回环面积随裂隙倾角增大呈递减趋势㊂3)当循环次数和裂隙倾角相同时,动弹性模量随张开度增大而减小,张拉裂纹萌生概率增加;当张开度为0.1mm 和0.2mm 时,裂隙岩体动弹性模量随裂隙倾角增大先减小后增大,且在45ʎ时最小;而当张开度为0.4mm 和0.8mm 时,裂隙岩体动弹性模量随裂隙倾角增大而增大㊂4)裂隙岩体绝对损伤参数随循环次数增加先急剧增大后趋于平缓,其中45ʎ倾角试件涨幅最为明显㊂参考文献:[1]徐建光,张平,李宁.循环荷载下断续裂隙岩体的变形特性[J].岩土工程学报,2008,30(6):802-806.[2]李宁,张平,陈蕴生.循环荷载下冻结裂隙砂岩动疲劳特性研究(英文)[J].岩土工程学报,2002,24(5):636-639.[3]王浪,陈弘毅,邓辉.循环荷载下岩石微裂隙发育规律试验研究[J].人民长江,2016,47(增刊1):150-153.[4]刘毅.分级循环荷载下丁字形裂隙试样的力学特性及其损伤规律实验研究[D].西安:西安理工大学,2020:79-80.[5]魏元龙,杨春和,郭印同,等.单轴循环荷载下含天然裂隙脆性页岩变形及破裂特征试验研究[J].岩土力学,2015,36(6):1649-1658.[6]胡盛斌,邓建,马春德,等.循环荷载作用下含缺陷岩石破坏特征试验研究[J].岩石力学与工程学报,2009,28(12):2490-2495.[7]王述红,王子和,王凯毅,等.循环荷载下含双裂隙砂岩弹性模量的演化规律[J].东北大学学报(自然科学版),2020,41(2):282-286.[8]申艳军,杨更社,王铭,等.冻融-周期荷载下单裂隙类砂岩损伤及断裂演化试验分析[J].岩石力学与工程学报,2018,37(3):709-717.[9]周详,李江腾.循环加卸载条件下脆性岩体裂纹演化规律[J].中南大学学报(自然科学版),2020,51(3):724-731.[10]MARTIN C D,CHANDLER N A.The progressive frac-ture of lac du bonnet granite[J].International journalof rock mechanics and mining sciences &geomechanicsabstracts,1994,31(6):643-659.(下转第67页)。
裂隙张开度
裂隙张开度摘要：一、引言二、裂隙的定义与分类1.按裂隙成因分类2.按裂隙形态分类三、裂隙张开度的测量方法1.直接测量法2.间接测量法四、裂隙张开度对地质环境的影响1.对岩体稳定性的影响2.对水文地质条件的影响五、裂隙张开度的控制因素1.岩石性质2.构造应力3.地下水活动六、裂隙张开度的研究意义与应用1.在地质资源开发中的应用2.在地质灾害防治中的应用正文：裂隙是岩石中的一种常见现象，对地质环境和资源开发具有重要影响。
本文从裂隙的定义与分类、裂隙张开度的测量方法、裂隙张开度对地质环境的影响、裂隙张开度的控制因素以及裂隙张开度的研究意义与应用等方面进行了详细论述。
首先，裂隙是指岩石在各种地质作用下产生的破裂现象。
根据裂隙成因的不同，可以将裂隙分为构造裂隙、成岩裂隙和次生裂隙等；根据裂隙形态的不同，可以将裂隙分为线性裂隙、网状裂隙和柱状裂隙等。
其次，裂隙张开度是指裂隙两侧的岩石在某种外力作用下产生相对位移的能力。
裂隙张开度的测量方法有直接测量法和间接测量法。
直接测量法主要包括地质罗盘测量、测距仪测量等；间接测量法主要包括地质统计方法、裂隙网络模拟等。
裂隙张开度对地质环境具有重要影响。
一方面，裂隙张开度的大小直接影响到岩体的稳定性。
当裂隙张开度过大时，岩体容易发生崩塌、滑坡等地质灾害；另一方面，裂隙张开度对水文地质条件也有影响。
裂隙张开度的增大会增加地下水的渗透能力，从而影响到地下水的分布和运动规律。
裂隙张开度的控制因素包括岩石性质、构造应力和地下水活动等。
岩石性质是影响裂隙张开度的基础因素，不同类型的岩石具有不同的裂隙张开度；构造应力是影响裂隙张开度的重要因素，应力的大小和方向直接影响到裂隙的形成和张开；地下水活动是影响裂隙张开度的动态因素，地下水的压力和渗透作用会加速裂隙的张开。
裂隙张开度的研究意义与应用十分广泛。
在地质资源开发中，裂隙张开度的研究可以为矿产资源勘查、地下水资源的开发利用提供重要依据；在地质灾害防治中，裂隙张开度的研究可以为地质灾害预警、防治措施制定提供科学依据。
岩石指标参考值
K U 与j 的关系
常 见 岩 石 抗 拉 强 度
岩石承载力标准值fk （kPa ）
d m
e jE E
岩体渗透性分级
岩石质量指标（RQD）
根据占孔取得的大于10CM的岩芯断块长度LP与岩芯进尺总长度LS之比
RQD（%）=LP/LS×100%
0—25 非常不好
25—50 不好
50—75 软好
75—90 好
90—100 非常好
岩体完整性系数Ku
为现场岩体弹性纵波速度与室内风干或烘干岩样（或现场岩块的弹性纵波）
速度（m/s）的比值的平方
Ku=（Up/Up＇）2
完整性好 Ku＞
较好Ku 中等Ku 较坏 Ku 坏 Ku ＜
岩体分类
为纵横波速比VP/VS VP/VS= 完全弹性介质
VP/VS＞破碎岩体
＜VP/VS＜中等岩体
岩土热物理指标
各类岩石的动弹模(E
)和泊桑比(µ)
d
一些岩石的E静、μ和K
0参考值
各类岩体的剪切强度参数表
岩体内摩擦角与岩块较接近，而内聚力则大大低于岩块。
说明结构面的存在主要是降低了岩体的连结能力，进而降低其内聚力。
围岩岩体按弹性波分类
围岩按岩体力学属性分类
围岩体按介质力学属性分类
围岩岩体结构力学指标
边坡分类表
各类滑坡分类法。
裂隙张开度
裂隙张开度
摘要：
1.裂隙张开度的定义
2.裂隙张开度的测量方法
3.裂隙张开度在各领域的应用
4.裂隙张开度的重要性
5.结论
正文：
裂隙张开度是指物体在受到外力作用下，裂隙扩大的程度。
这个概念广泛应用于地质学、材料科学、土木工程等领域。
裂隙张开度是评估物体稳定性和持久性的重要参数，对于预测潜在的灾害和制定防范措施具有重要意义。
测量裂隙张开度的方法有多种。
最为常见的方法是使用裂隙计，通过测量裂隙在一定范围内的张开程度，从而得出裂隙张开度。
此外，还可以通过观察裂隙的形态变化、使用光学测量设备等方法间接测量裂隙张开度。
裂隙张开度在各个领域有着广泛的应用。
在地质学领域，裂隙张开度可以反映地壳运动的程度，帮助我们了解地震、火山等自然灾害的成因。
在材料科学领域，裂隙张开度是衡量材料强度和韧性的重要指标，对于提高材料的性能具有指导意义。
在土木工程领域，裂隙张开度可以用于评估建筑物、桥梁等结构的安全性，对于防止事故的发生具有重要作用。
裂隙张开度的研究具有很高的重要性。
通过研究裂隙张开度，我们可以更好地了解自然现象，为地质灾害防治提供科学依据。
同时，裂隙张开度的研究
还能为材料科学和土木工程领域的发展提供有力支持，促进我国经济建设。
总之，裂隙张开度作为一项重要的研究课题，具有广泛的应用前景。
结构面张开度
结构面张开度
"结构面张开度"通常是在结构工程或地质学领域中使用的术语，指的是裂隙、节理或断层等结构面在垂直于该面的方向上的开度或张开程度。
这一概念在地质勘探、岩石力学和地下工程中具有重要的意义。
结构面张开度的测量可以涉及到测量两个相邻岩石块体之间的裂隙宽度或张开的角度。
这种测量对于评估岩体的稳定性、水文地质条件、地下水流动等方面都有关键作用。
具体的定义和测量方法可能因应用领域的不同而有所变化，但通常可以归结为以下几个方面：
裂隙宽度测量：
使用工具（例如测微计或激光扫描仪）测量裂隙两侧岩石块体之间的实际物理间隙宽度。
这种方法适用于需要直接了解裂隙尺寸的情况，例如在岩石力学研究或地质勘探中。
张开角度测量：
通过测量结构面的倾角或倾斜度来确定裂隙或节理的张开角度。
这种方法通常应用于地质构造分析，以了解地层变形、地质断层等情况。
数字影像处理：
利用数字影像处理技术，例如使用摄影测量或遥感图像，来获取结构面的形态特征。
这种方法可以在大范围内快速获取裂隙信息，适用于一些需要进行大面积地质调查的情况。
地球物理测量：
通过地球物理勘测方法，如地电阻、地震勘测等，来推断地下结构面的性质和张开程度。
这种方法适用于需要获取深部结构信息的地下工程勘测。
在实际应用中，结构面张开度的测量需要根据具体的研究目的和地质条件选择合适的方法。
这样的测量可以为地质工程、岩体稳定性分析等提供重要的数据支持。
裂隙张开度
裂隙张开度
裂隙张开度是指两个物体或结构之间的缝隙或距离的大小，通常用于描述裂隙的宽度或最大张开距离。
在材料科学、土木工程和地质学等领域中，裂隙张开度常常被用来评估结构的稳定性和材料的性能。
在地质学中，裂隙张开度是指岩石或地层中的裂隙或断层的张开程度，对于地下水的流动和矿物资源的开采有重要影响。
在土木工程中，裂隙张开度是指混凝土结构或建筑物中的裂缝的宽度，可以通过对裂缝进行观测和测量来评估结构的安全性和稳定性。
在材料科学中，裂隙张开度是指材料中的微裂纹或裂纹的张开程度，可以通过拉伸或加载试验来测量和评估材料的韧性和破坏性能。
总而言之，裂隙张开度是描述裂隙或缝隙宽度或距离的量度，用于评估结构的稳定性和材料的性能。
具体的测量方法和评估标准会根据具体应用领域和需求而有所不同。
裂隙张开度
裂隙张开度引言裂隙张开度是指在材料或结构中的裂缝或缺陷的张开程度。
它是评估材料或结构在受力状态下的稳定性和安全性的重要参数。
本文将从不同角度探讨裂隙张开度的意义、测量方法、影响因素以及如何控制和预防裂隙的扩展。
什么是裂隙张开度？裂隙张开度是指材料或结构中的裂缝或缺陷在受力状态下的张开程度。
裂隙张开度可以用来评估材料或结构的强度和稳定性。
当材料或结构受到应力时，裂隙或缺陷会扩展，导致裂隙张开度增加。
裂隙张开度的大小直接影响材料或结构的使用寿命和安全性。
测量裂隙张开度的方法测量裂隙张开度的方法有多种，下面列举了常用的几种方法：1. 直接观察法直接观察法是最简单粗暴的一种测量方法，通过肉眼观察裂隙的张开程度来评估裂隙张开度。
这种方法适用于裂隙较大、裂隙张开度较明显的情况，但对于细小的裂隙或需要较高精度的测量来说不够准确。
2. 光学测量法光学测量法利用光学原理测量裂隙张开度。
常用的方法包括使用显微镜观察裂隙的变化、使用激光干涉仪或光纤传感器测量裂隙的位移等。
这些方法可以提供较高的测量精度，但需要专业设备和技术支持。
3. 电子测量法电子测量法利用电子传感器测量裂隙的张开程度。
常用的方法包括应变计、位移传感器等。
这些方法可以实时监测裂隙的变化，并提供数字化的测量结果。
电子测量法适用于各种材料和结构，但需要合适的传感器和数据采集系统。
4. 数值模拟法数值模拟法是一种基于计算机模拟的方法，通过建立裂隙的数值模型，计算裂隙张开度。
这种方法可以考虑多种因素对裂隙张开度的影响，并提供较为准确的结果。
数值模拟法适用于复杂的材料和结构，但需要专业的计算软件和计算能力。
影响裂隙张开度的因素裂隙张开度的大小受多种因素的影响，下面列举了几个常见的因素：1. 材料性质材料的强度、韧性、刚度等性质会直接影响裂隙张开度。
强度和韧性越高的材料，裂隙张开度越小；而刚度越高的材料，裂隙张开度越大。
2. 受力状态裂隙张开度与材料或结构的受力状态密切相关。
裂隙张开度
裂隙张开度
（实用版）
目录
1.裂隙张开度的定义
2.裂隙张开度的测量方法
3.裂隙张开度在实际应用中的重要性
4.裂隙张开度的发展前景
正文
裂隙张开度是指在材料中存在的裂缝或裂纹的张开程度。
这个概念在材料科学和工程领域中非常重要，因为裂隙张开度可以影响到材料的强度、韧性和寿命。
裂隙张开度的测量方法通常包括使用光学显微镜、X 射线衍射和扫描电子显微镜等技术。
裂隙张开度在实际应用中具有重要的意义。
例如，在土木工程中，建筑物和桥梁的结构材料可能会因为外力作用而产生裂缝，这些裂缝的张开度需要被精确地测量和监控，以确保结构的安全性和稳定性。
在航空航天和汽车制造领域，裂隙张开度的测量也可以帮助工程师确定材料的强度和耐久性，从而提高产品的质量和性能。
裂隙张开度的发展前景非常广阔。
随着科技的不断进步，新的测量技术和方法不断涌现，可以更准确地测量裂隙张开度，提高测量的效率和精度。
此外，人工智能和机器学习等技术也可以被应用于裂隙张开度的分析和预测，帮助工程师更好地理解和控制材料的裂隙张开度，从而提高材料的质量和性能。
总的来说，裂隙张开度是一个非常重要的概念，它在材料科学和工程领域中具有广泛的应用。
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裂隙张开度
摘要：
一、裂隙张开度的定义与测量
1.裂隙张开度的概念
2.裂隙张开度的测量方法
二、裂隙张开度对岩石力学性质的影响
1.裂隙张开度与岩石强度
2.裂隙张开度与岩石渗透性
3.裂隙张开度与岩石稳定性
三、裂隙张开度的控制因素
1.岩石类型
2.应力状态
3.温度与湿度
4.岩体结构
四、裂隙张开度的预测与控制
1.裂隙张开度的预测方法
2.裂隙张开度的控制措施
正文：
裂隙张开度是指岩石中裂隙在受到外部力作用下，裂隙两侧的岩石产生相对位移的程度。
裂隙张开度的大小对岩石的力学性质、渗透性和稳定性具有重要影响，因此对裂隙张开度的研究和控制是岩石工程中的关键问题。
一、裂隙张开度的定义与测量
裂隙张开度是指岩石中裂隙在受到外部力作用下，裂隙两侧的岩石产生相对位移的程度。
裂隙张开度的大小可以通过实验室测试和现场观测等方法进行测量。
二、裂隙张开度对岩石力学性质的影响
裂隙张开度对岩石的力学性质具有重要影响。
一般来说，裂隙张开度越大，岩石的强度越低，渗透性越高。
在一定的裂隙张开度范围内，岩石的强度和渗透性呈现出一种相互制约的关系。
当裂隙张开度超过一定值时，岩石的稳定性会显著降低，可能导致岩体的破坏。
三、裂隙张开度的控制因素
裂隙张开度的形成和发展受到多种因素的控制，包括岩石类型、应力状态、温度与湿度以及岩体结构等。
不同类型的岩石，其裂隙张开度的大小和分布特征可能存在较大差异。
在应力状态下，裂隙张开度受到外部力和岩石内部应力的共同作用。
温度和湿度的变化会影响岩石的膨胀和收缩，从而影响裂隙张开度。
岩体结构对裂隙张开度的影响主要体现在岩体的各向异性和非均质性。
四、裂隙张开度的预测与控制
预测裂隙张开度对于岩石工程的规划和设计具有重要意义。
目前，裂隙张开度的预测方法主要有经验预测法、理论分析法和数值模拟法等。
对于已经形成的裂隙，可以通过填充、加固等方法进行控制，以降低裂隙张开度对岩石工程的影响。
综上所述，裂隙张开度是岩石工程中一个重要的参数，对岩石的力学性
质、渗透性和稳定性具有重要影响。