[理学]工程地质讲稿-第6章岩石岩体工程性质.ppt

第六章 岩石及岩体的工程性质,岩石的工程性质 岩体的工程性质 岩体的工程分类 岩体稳定性评价,了解,岩体稳定性的影响因素。,重点,岩石的工程性质; 结构面、结构体、岩体结构、岩体的概念； 结构面及岩体的力学性质； 岩体的工程分类。,岩石的工程性质,一、岩石的物理性质,重量, 比重, 重量,* 干容重、天然容重及饱和容重 *,空隙性,坚硬岩石 0.24.5% 半坚硬岩石 5.020.0% 松散沉积物 25.947.6%,二、岩石的水理性质,吸水性,透水性,吸水率,饱和吸水率,饱和系数,* 反映岩石大开型空隙与* *小开型空隙之相对数量 *, 渗透系数,软化性,抗冻性,软化系数,重量损失率,强度损失率,*强度损失率小于25%或重量损失率小于2%的岩石抗冻性强 *,* 软化系数0.75 的岩石抗水、抗风化、抗冻性强 *,可溶性,膨胀性,三、岩石的力学性质,变形特性,变形模量（E0） 弹性模量（E）,：岩石抵抗外荷不被破坏的能力。,强度特性,单轴抗压强度,抗拉强度,抗剪强度,抗切强度,抗摩擦强度,点荷载强度,四、岩石的工程分类,硬质岩,岩石,极硬岩 Rc60 硬岩 6030,软质岩,较软岩 3015 软岩 155 极软岩 Rc5,岩体的工程性质,区别 ：,岩石：矿物的集合体，无显著软弱结构面 岩体：岩石的地质综合体，被各种地质界面分割成大小不等、形状各异的许多块体。其工程性质严格受其结构面的控制。,岩体特征 ：,岩石、地质构造、地下水及岩体天然应力状态对岩体稳定影响较大。 结构面是岩体稳定性的控制因素，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。 岩体的变形与破坏主要受各种结构面的性质及其组合形式的控制。 岩体中存在复杂的天然应力场。,一、岩体结构,岩体的结构特征 岩体中结构面、结构体的形状、规模、性质及其组合关系的特征。,结构面 岩体中的物质分异面、破裂面及软弱夹层等力学不连续面。,结构体 岩体被结构面切割成的不同形状和大小的岩块。,1、结构面的成因类型,原生结构面,构造结构面,次生结构面,沉积结构面,片理,火成结构面,变质结构面,2、结构面的特征,结构面的规模,一级结构面,小断层、大型节理、风化夹层和卸荷裂隙,二级结构面,区域性断裂破碎带,三级结构面,断层 层间错动带 沉积间断面 软弱夹层 大型接触破碎带,微小裂隙,节理、片理、劈理,四级结构面,五级结构面,*工程所在区域的稳定性 *,*控制山体及工程岩体的破坏方式及滑动边界 *,*工程岩体稳定的控制性因素及边界条件 *,*小范围内将岩体切割成块状 *,*影响岩块的力学性质 *,结构面的形态, 起伏度 粗糙度,结构面的密集程度,线密集度K：单位长度上的结构面条数,结构面间距d：同一组结构面的平均间距,K=n/L,d=M,K=1/M1+ 1/M2,结构面的连续性（贯通性、延展性）,半贯通,线连续性系数：某一结构面的延长线上，结构面各段长度之和与整个线段长度之比,面连续性系数：岩体内包含结构面的断面上，结构面面积之和与整个断面面积之比,KL = a / ( a + b ),KA = ( A1+ A2+ A3+ An) / A,结构面的张开度及充填情况,*取决于岩石成分及结构面的粗糙程度 *,*取决于充填物情况及胶结情况 *,3、软弱夹层,软弱夹层 在坚硬岩层中夹有的力学强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较长和厚度较薄的软弱岩层。, 分类, 物质基础：粘土矿物含量较高的原生软弱夹层，如粘土岩、粘土质页岩、粘土质粉砂岩、泥质板岩、泥灰岩、千枚岩等夹层。 构造作用 地下水的作用：结合水膜减弱颗粒间连接力，岩石处于塑态甚至接近流态；溶解盐类、水化和水解作用。,成分：粘粒含量明显增多。 结构：由固结或超固结变成泥质分散结构。 物理状态：天然含水量高，接近或超过塑限。 力学强度：软弱，0.2。, 泥化夹层的特征,4、结构体,结构体的形状大小相同，产状不同,结构体产状相同 ，位置不同,1 2,5、岩体结构类型,二、结构面的力学性质,结构面的变形特性,三、岩体的力学性质,岩体应力分布的不连续 性,岩体强度的各向异性, 结构面,/ 结构面,斜交结构面,岩体的变形特征,结构面,岩石,岩体的流变特性,流变性 物体在长期静荷载作用下，应力或 应变随时间变化的性质。,蠕变：应力一定，变形随时间的持续而增长。 松弛：变形一定，应力随时间的持续而减小。,初始蠕变阶段：变形速度逐渐减小。 平缓蠕变阶段：变形缓慢平稳，变形速度为常量。 加速蠕变阶段：变形速度加快直至岩体破坏。,长期强度：出现蠕变破坏的最低应力值。,岩体的破坏方式和破坏机制,脆性破裂、 块体滑移,层状弯折,塑性流动,追踪破裂, 岩体剪切破坏类型,01： 2：屈服极限 3：破坏极限 4：残余强度,岩体的工程分类,一、单指标分类,岩体