岩石力学与工程岩体力学性质

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2021/3/6
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四、结构面对岩体强度的影响
结构面是通过结构面的产状、形态、延展尺度 等几何特征参数和密集度与充填物等状态，来 描述对岩体强度和工程稳定性影响的。
1.结构面的产状对岩体是否沿某一结构面滑动 起控制作用。
2.结构面形态决定结构面抗滑力的大小，当结 构面的粗糙度越高，其抗滑力就越大。
3.结构面的延展尺度在工程岩体范围内，延展 尺度大的结构面程岩体力学性质
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三、岩体破碎程度的指标(补充)
1.裂隙度
（1）定义 裂隙度K是指沿着取样线方向，单位长度上节理 的数量。
（2）计算
1）设某节理取样线长度为L，沿L内出现节理的数 量为n，则 Kn L
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划分依据 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构特征已消失 原生岩体结构特征已消失
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2）沿取样方向节理的平均间距d为
d 1 L Kn
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2.切割度
（1）切割度
是指岩体被节理割裂、分离的程度。
（2）计算
1）仅含一个节理面的平直断面，节理面面积 a，平
直断面面积A，其切割度 X e 为
Xe
a A
2）当岩体被完全切割时，Xe 1 ；未被切割时，
级 序 结构类型
划分依据
Ⅰ Ⅰ1 块裂结构 多数软弱结构面切割，块 状结构体
Ⅰ2 板裂结构 一组软弱结构面切割，板 状结构体
Ⅱ Ⅱ1 完整结构
无明显结构面切割
Ⅱ2 断续结构
显结构面断续切割
Ⅱ3 碎裂结构 坚硬结构面贯通切割，结 构体为块状
过度型 散体结构 软硬结构面混杂、无序排 列切割
亚类 块状块裂结构 层状块裂结构 块状板裂结构 层状板裂结构 块状完整结构 板状完整结构 块状断续结构 层状断续结构 块状碎裂结构 层状碎裂结构 碎屑状散体结构 糜棱化散体结构
三、各类结构的地质特征
完整结构岩体：多半是碎裂结构岩体中结构面被后生作用愈合而成。压 胶力 结愈 愈合 合 块裂结构岩体：是多组或至少有一组软弱结构面切割及坚硬结构面参与切割的 岩体结构。 岩体结构板 割裂 ，结 结构 构岩 体体 呈： 板主 状要 。发育于经过褶皱作用的层状岩体内，受一种软弱结构面切 碎裂结构岩体：切割岩体的结构面是有规律的，主要为原生结构面及构造结构面。 其结构体块度较大且较均匀。 断续结构岩体：是显结构面不连续，对岩体切而不断，形不成独立的结构体。 散体结构岩体：其结构面无序分布，结构面既有软弱的也有坚硬的构 风造 化型 型
4.3.1 法向变形
1.在法向载荷作用下，岩石粗糙结构面的接触 面积和接触点数随载荷增大而增加，结构面 间隙呈非线性减小，应力与法向变形之间呈 指数关系，如图4-9所示。
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2.古德曼法，法向应力 n 与结构面闭合量 n 的
关系：
n
smaxnn
t
（4-2）
Xe 0；可见，当 0Xe 1时，岩体是部分被切割
3）若在同一平直断面出现面积为a1,a2,...a,n 的几个 节理面，则切割度 X e 为
Xe
a1a2. A
..an
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4.3 结构面的力学性质
结构面的力学性质主要包括三个方面：法向变 形、剪切变形和抗剪强度。
不同类型的岩体结构单元在岩体中的各种组合、 排列形式的总称。
六、岩体力学性质
是岩体抵抗外力作用的能力，它包括岩体稳定 性特征、强度特征和变性特征，它是由组成岩 体的结构体、结构面、赋存条件决定的。
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七、影响岩体力学性质的基本因素
结构体力学性质：通过结构体的力学性质来表征，在某种情况下，
地温
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4.2岩体结构面特征及类型
一、岩体结构面类型 岩浆结构面
1.按结构面成 原因生结分构类面
沉积结构面
变质结构面
断层
按成因分类
构造结构面
节理
劈理
次生结构面
风化裂隙
卸荷裂隙
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2.按结构面切割程度或结构体类型分类
4 岩体力学性质
4.1概述
一、岩体的特点
天然岩体是由各种结构面分割形成岩石块的组合体, 它具有不连续性、不均质性和各向异性等特点。
二、结构面
1.定义：不同成因、不同特征的地质界面的统称。 2.特点：有一定方向、横向延展较大、厚度较小具有面
的几何特征。它的变形机理是两盘闭合或滑移，在破 坏上，或是沿着结构面滑移，或是沿着它追踪开裂。
它具有控制作用。
结构面力学性质：当结构体强度很高时，主要由结构面的力学性质决定。
岩体结构效应：主要表现在岩体的爬坡角效应、尺寸效应及
影响因素各向异性效应。 影响岩体的承载能力，围压越大，其承载能力越高。 赋存环境：地 地应 下力 水： 影 影影响 响响岩 岩岩体 体体的 中的变 的变形 应形和 力、破 传破坏 播坏机 的和制 法稳， 则定岩 ，性石 使。由 不脆 连性 续破 变坏 形变 转为 化塑 为性 连破 续坏 变。 形。
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三、结构体
由结构面彼此组合将岩体切割而成形态不一， 大小不等和成分各异的岩石块体。
四、岩体结构单元或要素
岩体结构单元结 结构 构面 体软 坚 块 板弱 硬 状 状结 结 结 结构 构 构 构面 面 体 体
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五、岩体结构
级岩体结构块 板状 状结 结构 构体 体— —块 板裂 裂结 结构 构
级岩体结构结 结构 构面 面贯 断通 续切 切割 割— —碎 断裂 续结 结构 构
无显结构面切割—完整结构
过渡性岩体结构：软硬结构面混杂、结构面无序状排列—散体结构
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二、岩体结构类型
式中： 为原始压力；
max 为最大可能闭合量；
s, t 是与结构面几何特征、岩块力学性质
有关的两个参数；
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