岩石力学-第3章岩体性质

第三章岩体的力学特3.1概3.23.3岩体结构面及其自然特3.43.5岩体的变形性3.6岩体的强度特3.73.8岩体质量评价及其分基本要体的力学性第一节第二节第三节第八节影响岩体力学性质的基本因中国地质从岩体结构角度提出了岩体结构分类(P3,表1-1,)---、、王。不少专门为工程目的的岩体分类。例如为建造隧道和洞室的围岩分类(铁路隧道规范分类、岩石建筑技术措（地质学、了解 d=30~180

§3.3岩体中的结构面及自然特§3.3.1结构面类原生结构

变质结构断成因及类

构造结构面节劈次生结构在外营力(风化、人 、卸荷 水）作用下§3.3.2结构面的自然特薄膜充填（2mm以下断续

连续厚层充填（数十厘米至数米

（量化指标

结构面的产状及其变化：结构面 与倾向及其变分为非贯通性的、半贯通性及贯通性的结构结构面的密集程

K（1）裂隙度K:同一组结构面沿法线方向a.单组节理(具有同 设取样线长度为l，在l上 n节理之间的平均间距 l

l按间距分

d>180cm整体结构d=30~180块状结构 按裂隙度

K=100~1000/m糜棱节KK

1 cosammdd mmdd ma沿取样线节理平均间距;da:节理垂直间距； K

（2）Xe： naani§3.4构面的力学性

(一）法向变

变形特小，应力与法向变形呈指数关系。(原因）K σKnKn0 n

趋势：σn↑，Kn闭合变形量计算Goodman方法基本假

①节理无

A ) ma

0－原始应力，由测量时的初始条件决δn,δmax（二）节理的切向变粗糙（或非充填）结构面剪切变形曲线平坦（或有充填物）的结构KKtt区别及原

见下页力学剪胀（或扩容

不产生明显剪结构面的剪切变形:与岩石强度、（三）抗剪强服从库仑准则

c tanJRClgJCSnnb影响抗剪强度的三个基本因素法向力粗糙 结构面强 结构面抗剪强度公式（Barton和choubey,粗糙度 （目测

§3.5体的变形性法向变形岩体的变

剪切变形各向异性变形承压板法法向变形试验

承压板选具有代表性逐级一次循环岩体变形模量Em和弹性模量Eme公式m pD(12m

(MPa) pD(12 (J.Eme e

(MPa)∆∆e－相应于p下的岩体总变形和弹性变μm－岩体的泊岩体的变形模量 dp(1m

U－径向变μm－岩体的泊松比优点（相对于承压板法来说对岩体扰动较可 水位以下和相当深的部位进行试验方向基本不受限制，试验压力缺点：涉及的岩体体积小，代表性差

狭缝

p－作用于槽壁上的压力y2-y1法向变形曲线及特直线型（弹性岩体 （二）剪切变形特征

沿粗糙结构面

（三）各向异性变形特征：（P101蔡（三）各向异性变形特征：（P101蔡§3.6岩体的强度§3.6.1岩体强度的测 （一）岩体单轴抗压强度的测 木、工字钢→加载→计算

图3-24岩体单轴抗压强度 顶；4－水泥砂浆（二）岩体抗剪强度的测双千斤顶法横推千斤顶成15º角倾斜布试验5组以计算公式PT

T （三）岩体三轴强度试节理岩体中尤为重要 压力枕加围压

图3-26原位岩体三轴试1一混凝土顶座；2、4、63一顶柱；5一球面垫；78一试件；9 表；10 §3.6.2结构面的强度效（一）

c

cos22 1

si 2ftg

2c2f1 fctgsin2①,13（岩石块体破坏，结构面不破坏,21 3当 可能结构面破f③对求一阶导数，并令其为零得tg2 f

45 2 2c f

1 f

f mi 图解法2 或1

节理先破坏 或岩石节理同时破坏也可以由正弦定律推出：(见图21sin1{[mccot)/m]sin2

ccot)/ ]sin （二）（叠加 图3－21两组节理力学模二、当C=0时节

tg：1：1 tg tg

tgtg化学及力学性质，另一方面岩石也改变着水自身水对岩体的作

（一）物理作

结合水的强化作用：区别于重力水的润滑，软化作用（二）化学作（三）力学作用

孔隙动水压力 τd动水压力 水容重 水水力坡当裂隙岩体充满流动的水时，施加一垂直于裂 J （一）：f=σc/10(二）岩石质量指标RQD分类(笛尔Deer，1964RQD10cm以上(含10cm)岩芯累计长度钻孔总长度

100%RockQualityDesignation差好IV不足没反映出节理的方位、充填物的影响等， CSIR分类指标值RMR(RockMassRating)：南非科学和工业研 隙的产状变化对RMR初值修正（表3-7、表3-8），最后对照下表求得岩不足：对挤压、膨胀和涌水的极其软弱的岩体问题时，此分类法难于使用 由挪威地质学 (Barton，1974)等人提 Ja

RQD：Deer岩石质量指标；Jn:节理组数Jr:节理粗糙度系数；Ja:节理蚀变影响系JSRJw:节理水折减系JSR JaRQDJ表3-10RQDJQ＜0．0异常极很一很异常BieniawskiBieniawski(1976)RMR9.0lnQ定性与定量相结合，目前比较好的岩体分类方法，软、硬岩体均适用（五）岩体BQ分国标《工程岩体分级标准》GB50218-94提出两步分级第一步：根据BQ初步分为5级（考虑了岩体的坚硬程度和完整性B