岩体的力学性质及岩体分类
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关键术语：岩体结构，岩体强度，准岩体强
度；岩体变形，岩石RQD质量指标；完整 性系数 ；岩石坚固性系数
2020/6/14
山东理工大学 土木工程系
要求：
1、掌握本课程重点难点内容； 2、了解几种有代表性的岩体分类方法； 3、了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）。
2020/6/14
山东理工大学 土木工程系
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岩体中有多组结构面：
岩体的强度图像将为各单组结构面岩体强度图像的叠加，如图中 阴影部分。如果结构面分布均匀、且强度大体相同时，则岩体表现出 各向同性的特性，但强度却大大削弱了。
2020/6/14
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➢ 岩体强度的测定（现场测试）
1、岩体单向抗压强度和准岩体强度 （1）单向抗压强度σc
2020/6/14
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2、块状结构
节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、 块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显发育， 构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸小于工程几何尺寸。
完整性系数 0.35～0.75 结构面间距 0.7～1.5 m 岩土工程特征：整体性强度高，结构面相互牵制，岩体基本稳 定，接近弹性各向同性体。
➢ 岩体强度特征 岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。 1、岩体的抗剪强度包络线介于结构面强度包络线和岩
石强度包络线之间。
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2、岩体强度的各向异性 岩体强度受加载方向与结构面夹角θ的控制，因此，表现出岩
体强度的各向异性。
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石墨片岩在三向压缩下强度随加载方向的变化。
整体结构 块状结构 层状结构 碎裂结构
散体结构
镶嵌结构 层状碎裂结构 碎裂结构
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1、整体结构
岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹泥， 层面 结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构 尺寸大于工程尺寸。
完整性系数 > 0.75 结构面间距 > 1.5 m 岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视 为均质、各向同性的连续介质。
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4、碎裂结构
构造发育，各种结构面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。 岩体破碎，呈块状或片状，局部裹有坚硬的大块或条块状岩 石，属不均一的不连续介质，稳定性很差。
岩体 镶嵌结构 层状碎裂结构 破碎结构
完整性系数
<0.36 <0.4 <0.3
结构面间距
<0.5m <0.5m <0.5m
3、锥形结构体：
结构体的形状与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关； 与工程围岩的破坏方式有关。
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二、 岩体的结构
岩体的结构是指岩体中结构面和结构体的形态和组合特征。
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：
岩体结构
一、结构面、结构体、岩体
➢结构面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同 特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节 理、片理、断层、不整合面等。 ➢结构体：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为 结构体（岩石）。 ➢岩体：结构面和结构体的地质统一体。
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（一）、结构体的大小
试件:边长(0.5～1.5）m，高 度不小于边长的立方块。
式中:P—试件破坏时的作用力，N; A—试件横截面面积，m2。
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(2)、 准岩体强度
完整性系数K：
K (V岩体 )2 V岩 石
式中：V岩体、 V岩石分别为弹性波在岩体和岩石中传播的纵波速度。 准岩体抗压强度: σcm=Kσc 准岩体抗拉强度: σtm=Kσt 式中：σc 、σt为岩石试件的单轴抗压强度和单轴抗拉强度。
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3、层状结构
由中厚（0.25～0.5 m）及薄层（<0.25m）的均一、坚硬、软弱 或软硬相间的沉积岩或沉积变质岩形成的岩体。结构面以层理、片理、 节理为主，往往有层间错动，结构体呈板状、片状互相紧密叠合。
完整性系数：层状 0.3～0.6; 薄层状 <0.4 结构面间距：层状 0.25～0.5 m ；薄层状 <0.25 m 岩土工程特征：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具有均一 的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的连续介质。其变形 和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳定性较差。
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（二）、结构体的块度
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。
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（三）、结构体的形状
1、板状结构体： 2、柱状结构体：
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岩体中只有一组结构面：
(1).当σ1与结构面垂直，岩体强度与结 构面无关，为岩石强度；
(2).当θ＝450－φj/2，岩体将沿结构面 破坏，其强度为结构面强度；
(3).当σ1与结构面平行，结构面的抗拉 强度小，岩体将因结构面的横向扩展而 破坏。
2020/6/14
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5、散体结构
主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。结 构面相当发育，呈网状，岩体极度破碎，并混有断层 泥，呈松散堆积或压密堆积。
完整性系数：<0.2 岩土工程特征：稳定性极差，岩体属性接近松散体 介质。
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三、 岩体的强度
按规模结构体可分为：
I级结构体：由I级结构面切割成的结构体(地质体)。 II级结构体：由I级结构体经II级结构面切割而成的结构体(山体)。 III级结构体：II级结构体再经III级结构面切割而成的结构体。 IV级结构体：III级结构体再经IV级结构面切割而成的结构体（完整 岩石或岩块）。
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岩体的工程地质特性
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本章内容：
1 结构面、结构体、岩体 2 岩体的结构 3 岩体的强度 4 岩体破坏机理及破坏判据 5 岩体的变形特性 6 岩体质量评价及其分类
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本章重点难点：
1、岩体结构； 2、岩体的强度特征 3、岩体的破坏机理 4、岩体分类。
度；岩体变形，岩石RQD质量指标；完整 性系数 ；岩石坚固性系数
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要求：
1、掌握本课程重点难点内容； 2、了解几种有代表性的岩体分类方法； 3、了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）。
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岩体中有多组结构面：
岩体的强度图像将为各单组结构面岩体强度图像的叠加，如图中 阴影部分。如果结构面分布均匀、且强度大体相同时，则岩体表现出 各向同性的特性，但强度却大大削弱了。
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➢ 岩体强度的测定（现场测试）
1、岩体单向抗压强度和准岩体强度 （1）单向抗压强度σc
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2、块状结构
节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、 块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显发育， 构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸小于工程几何尺寸。
完整性系数 0.35～0.75 结构面间距 0.7～1.5 m 岩土工程特征：整体性强度高，结构面相互牵制，岩体基本稳 定，接近弹性各向同性体。
➢ 岩体强度特征 岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。 1、岩体的抗剪强度包络线介于结构面强度包络线和岩
石强度包络线之间。
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2、岩体强度的各向异性 岩体强度受加载方向与结构面夹角θ的控制，因此，表现出岩
体强度的各向异性。
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石墨片岩在三向压缩下强度随加载方向的变化。
整体结构 块状结构 层状结构 碎裂结构
散体结构
镶嵌结构 层状碎裂结构 碎裂结构
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1、整体结构
岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹泥， 层面 结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构 尺寸大于工程尺寸。
完整性系数 > 0.75 结构面间距 > 1.5 m 岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视 为均质、各向同性的连续介质。
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4、碎裂结构
构造发育，各种结构面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。 岩体破碎，呈块状或片状，局部裹有坚硬的大块或条块状岩 石，属不均一的不连续介质，稳定性很差。
岩体 镶嵌结构 层状碎裂结构 破碎结构
完整性系数
<0.36 <0.4 <0.3
结构面间距
<0.5m <0.5m <0.5m
3、锥形结构体：
结构体的形状与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关； 与工程围岩的破坏方式有关。
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二、 岩体的结构
岩体的结构是指岩体中结构面和结构体的形态和组合特征。
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：
岩体结构
一、结构面、结构体、岩体
➢结构面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同 特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节 理、片理、断层、不整合面等。 ➢结构体：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为 结构体（岩石）。 ➢岩体：结构面和结构体的地质统一体。
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（一）、结构体的大小
试件:边长(0.5～1.5）m，高 度不小于边长的立方块。
式中:P—试件破坏时的作用力，N; A—试件横截面面积，m2。
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(2)、 准岩体强度
完整性系数K：
K (V岩体 )2 V岩 石
式中：V岩体、 V岩石分别为弹性波在岩体和岩石中传播的纵波速度。 准岩体抗压强度: σcm=Kσc 准岩体抗拉强度: σtm=Kσt 式中：σc 、σt为岩石试件的单轴抗压强度和单轴抗拉强度。
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3、层状结构
由中厚（0.25～0.5 m）及薄层（<0.25m）的均一、坚硬、软弱 或软硬相间的沉积岩或沉积变质岩形成的岩体。结构面以层理、片理、 节理为主，往往有层间错动，结构体呈板状、片状互相紧密叠合。
完整性系数：层状 0.3～0.6; 薄层状 <0.4 结构面间距：层状 0.25～0.5 m ；薄层状 <0.25 m 岩土工程特征：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具有均一 的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的连续介质。其变形 和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳定性较差。
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（二）、结构体的块度
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。
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（三）、结构体的形状
1、板状结构体： 2、柱状结构体：
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(1).当σ1与结构面垂直，岩体强度与结 构面无关，为岩石强度；
(2).当θ＝450－φj/2，岩体将沿结构面 破坏，其强度为结构面强度；
(3).当σ1与结构面平行，结构面的抗拉 强度小，岩体将因结构面的横向扩展而 破坏。
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5、散体结构
主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。结 构面相当发育，呈网状，岩体极度破碎，并混有断层 泥，呈松散堆积或压密堆积。
完整性系数：<0.2 岩土工程特征：稳定性极差，岩体属性接近松散体 介质。
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三、 岩体的强度
按规模结构体可分为：
I级结构体：由I级结构面切割成的结构体(地质体)。 II级结构体：由I级结构体经II级结构面切割而成的结构体(山体)。 III级结构体：II级结构体再经III级结构面切割而成的结构体。 IV级结构体：III级结构体再经IV级结构面切割而成的结构体（完整 岩石或岩块）。
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岩体的工程地质特性
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本章内容：
1 结构面、结构体、岩体 2 岩体的结构 3 岩体的强度 4 岩体破坏机理及破坏判据 5 岩体的变形特性 6 岩体质量评价及其分类
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本章重点难点：
1、岩体结构； 2、岩体的强度特征 3、岩体的破坏机理 4、岩体分类。