岩体力学--岩体力学ppt课件

1、 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 第一章 绪论 岩膂力学Rock mass Mechanics是一门研讨岩体在各种不同受力形状下产生变形和破坏的规律的学科。 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩膂力学在岩体工程中的运用有以下几方面：1地下洞室围岩的稳定性研讨2岩基的稳定性研讨3岩坡的稳定性研讨4岩膂力学的新实际新方法的研讨3 岩膂力学的研讨方法岩膂力学的研讨方法是采用科学实验、实际分析与工程严密结合的方法。为了有

2、系统地获取各项数据，研讨岩膂力学的步骤可用如图1-1的框图表示。岩膂力学在岩体工程中的运用有以下几方面：1地下洞室围岩的稳定性研讨2岩基的稳定性研讨3岩坡的稳定性研讨4岩膂力学的新实际新方法的研讨3 岩膂力学的研讨方法岩膂力学的研讨方法是采用科学实验、实际分析与工程严密结合的方法。为了有系统地获取各项数据，研讨岩膂力学的步骤可用如图1-1的框图表示。 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 4 岩膂力学在其他学科中的位置一、地质学科在在岩膂力学中的作用岩膂力学与工程地质学严密联络。二、力学学科在岩膂力学中的作用 岩膂力学学科中的一个分

3、支，属固膂力学范畴。 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 VGVVGwVd1VGc1 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )/(1VGcVVVe/)/(1GncVVnV/%)/(1GG(%)/1GG 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 (%)/ )(cddW)/(3smAdxdhkqxcdccRR / 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 (%)/2srdmmI(%)/(%)/DDVHHVDH 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 DH ,(%)/1HHVHPH 岩土力学 ZXM

4、 武汉化工学院环境与城市建设学院 APRc/ 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 图 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 APRt/ 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 IMCt/DtPt/2 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )(/2MPaDPI )(/96.02MPaDPRt 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 图2-8 岩石的三种受剪方式表示图)cos(sin)sin(cosfPQfPN 岩土力学 ZXM 武汉化工学院

5、环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )cos(sin/)sin(cos/fFPFQfFPFNtan c),(321f)(f 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 (二三向紧缩实验破坏类型 从变形的角度分析，围岩的增大使试件从脆性破坏向塑性流动过渡。表2-3 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 三、岩石三向紧缩强度的要素影响1侧向压力的影响 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院

6、 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 xpk/xpk/kps2/2ks/kmcABA/Ckskm/OO1O2 ks/ : 在峰值后的刚度 km: 刚性实验机的刚度 km/ : 柔性实验机刚度 当加载至峰值后，产生一个微 小量的应变 岩 石 接 受 的 应 变 能 量 ：AA/O2O1=S1 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 2 (2)应力应变全过程曲线C CD ：应变软化阶段，承载力随 应变增而降低D D点以后，摩擦阶段，表示岩石 断裂面的摩擦所具有的抵抗外 力的才

7、干。 (3) 到达峰值应力后，应力应变曲线所 具有的特征、类型。aCDDCP 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 1随1，岩石的屈服应力有所提高 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 321/VVvv1v11=2+-2= 3=100MPa 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 221/reefancrbf/ncrbreef/221pmaxr0ABC2C1O-p+pR斥力吸引力 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 022dtd0dtd 岩土力学

8、ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 cdtddtd,0220,022dtddtd100150 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 205150100时间t 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 OBACDGHO1-pIFE 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 五、岩石介质的力学模型一根本 力学介质模型1弹性介质模型本构方程 2弹塑介质模型用摩擦器来描画塑性变形1理想的塑性变形图2-31实线 =0 继续增长2具有硬化特性的塑性变形 式中，k为塑性硬化系数。表示只需在外力不断作功的条件下塑性变形才会继续发生。E00k/ )(00002-310OO 岩土力

9、学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 dtdt3粘性介质模型通常用一个阻尼器来表征岩石的粘性即流变性。用牛顿粘性体定律来描画应变与时间的关系，其表达式如下：式或二常用的岩石介质模型 1弹塑性介质模型 1弹塑性介质模型本构方程： 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 dtdE.)exp(tEAE)exp(1 (0tEEdtdE.0)exp(tEc 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境

10、与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 在地下洞室工程中，常用平面应变问题，简化原有的计算，分析洞周的应力和位移。四根本应力公式恣意角度截面：方向由x 转至其法线, 正向为正, 应力计算公式如下： 2-35最大主应力和最小主应力的表达式：2-36最大主应力与x夹角可按下式求得： 2-37式2-35在岩土力学中常最大主应力、最小主应力表示为：2-382cos2sin22sin2cos22xyyxnxyyxyxn3221)2(2xyyxyx)(22yxxytg2sin22cos22313131nn 岩土力学 ZXM 武汉化

11、工学院环境与城市建设学院 ()2312231)2()2(nnBA)(ff 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 c31 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 1、 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 2/1)2(cEt 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 图2-42 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 22222222)(6)()()(kzxyzxyxzzyyx 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 第一节 岩体构造面

12、的分析一、构造面的概念二、构造面的分类一构造面的绝对分类和相对分类表4-1细小：10m二按力学观念的构造分类1破地面，大面积破坏2破坏带，小面积的密集的破坏，细节理等3破坏面与破坏带的过渡类型。 Mller，图4-2 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 图4-3 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 一、单节理和多节理的力学效应一单节理的力学效应 设岩体中有一个与最大主平

13、面成 角的节理存在，设节理面上的强度性质符合库伦实际，即：=c+tg 4-43 式中 c、 分别为节理面上的粘结力和内摩擦角。设节理倾角 ，由 图4-19得 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 2)(21)(213131COS 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 2sin)cot1(22331ffc)1 (cos)2sin()1 (cot213131ecc 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )2sin(cotsincmmsin/ )cot(sin211mmcsin/ )cot(sin212mmc)2sin(sinPBBR 岩土力学 ZXM 武汉化工学

14、院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 2sin)cot1(2331ff2sin)cot1(2331ff 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 acdbcd 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 dE1 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 nhEdm)1 (2222)/)(1 (2112nhdmEEeffnhEdmEd)1 (22221所以 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )/)(1 (2112nhdmEEe

15、ffskEEnn111 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )794(111SKEEKSESEnnnn 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 AEmPs/ )1 (2/0 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 设岩体内任一点的位移为： 当砼圈有分布缝时，作用于岩面子上的应力那么 p=pa, 4-84图4-36 设为洞壁岩面子的位移，当u1= u0 时又 k=p/u0 ,得到 u0= p/k K为岩体的弹性抗力系数，或写成p/k =(1+)rBp/E 为使方便

16、，通常采用rB=1m时的的抗力 系数K来表示： k0 =prB/(100 u0) 4-89prrEuB211prruEB211pruEB01 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )cossin(sin)sincos(1)sincos(cos122121222121pFtFFpFtFFtFpFF 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 21221)2()2(2sin21cossincos)2cos1 (21sinsinsin

17、1111xhxhFFFF 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 1 工程岩体分类的目的与原那么一、分类的目的 便于合理地设计和采取相应的工程措施，到达经济、合理、平安的目的。 也是为岩石工程建立的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的根本根据。二、工程分类的原那么1确定类级的目的和运用对象；2分类应该是定量的，以便用在技术计算和制定定额上；3分类的级数应适宜，不宜太多或太少，普通为五级；4分类方法与步骤应简单明了，数字便于记忆，便于运用；5由于目的，对象不同，思索的要素也不同。国际上，工程岩体的分类的一个明显的趋势是利用各种技术手段获取的“综合特征值来反映岩体的特性。 岩土力学 ZX

18、M 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 %10010LcmlRQD 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 2)(prpmvVVK 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 BQ=90+3Rc+250Kv式中 Rc_岩石单轴饱和抗压强度的兆帕数值按计算所的的BQ进展岩体根本质量分级(三)、计算修正值BQBQ二、工程岩体分级规范的运用一岩体物理力学参数的选用二地下工程岩体自稳才干确实定)(100321KKKBQBQ 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 RMR=R1+ R2+R3+ R4 + R5 + R6式中 R1 岩

19、石的抗压强度Rc R2 岩石的质量目的RQD R3节理间距； R4节理形状； R5地下水形状R6修正参数第三节 我国工程岩体分级规范GB5021894一、工程岩体分级的根本方法一、确定岩体根本质量 按岩石单轴饱和抗压强度确定岩石巩固程度； 按岩体的完好性指数(Kv)确定岩体的完好性程度二岩体根本质量分级1、岩体根本质量目的BQ按下式计算： 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 sin1sin1yxsin1cos2sin1sin1sin1cos2sin1sin1cHczx 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )sin1 (cos20cH 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 岩土力学 ZXM 武汉化工学院环境与城市建设学院 )116()(1)1(1)(11