岩体力学性质课件.ppt

3 岩体力学性质123.1 岩体结构主要内容1 岩体结构要素岩体结构要素2 结构面类型结构面类型3 结构面分级及其特性结构面分级及其特性4 结构面状态结构面状态5 岩体结构类型岩体结构类型33.1.1 岩体结构要素岩体结构要素43.1.2 结构面（结构面（Structural plane)类型类型2成因成因类类型型地地质类质类型型构构造造结结构构面面劈理劈理节节理理断断层层层间层间破碎破碎夹层夹层63.1.2 结构面（结构面（Structural plane)类型类型3成因成因类类型型地地质类质类型型次次生生结结构构面面卸卸 荷荷 裂裂 隙隙爆爆 破破 裂裂 隙隙风风 化化 裂裂 隙隙风风 化化 夹夹 层层泥泥 化化 夹夹 层层73.1.3 结构面分级及其特性结构面分级及其特性1级级序序分分级级依据依据地地质类质类型型力学力学属性属性 对对岩体岩体稳稳 定性影响定性影响I级级延伸数十公延伸数十公里里深度可切穿深度可切穿一个构造一个构造层层破碎破碎带宽带宽度度在数米、数在数米、数十米以上十米以上区域性深区域性深大断裂大断裂或大断裂或大断裂属于属于软软弱弱结结构构面，面，构成独构成独立的力立的力学介学介质质单单元元影响区域影响区域稳稳定性定性是岩体是岩体变变形或破形或破坏的控制条件，坏的控制条件，形成岩体力学作形成岩体力学作用用边边界。界。83.1.3 结构面分级及其特性结构面分级及其特性3级级序序分分级级依据依据地地质类质类型型 力学属性力学属性 对对岩体岩体稳稳 定性影响定性影响III级级延展十米或延展十米或数十米，数十米，无破碎无破碎带带，面内不含泥，面内不含泥，有泥膜。在有泥膜。在一个地一个地质时质时代地代地层层中分中分布。布。各种各种类类型型的断的断层层原生原生软软弱弱夹层夹层层间错动层间错动带带等等多数属于多数属于坚坚硬硬结结构构面面少数属少数属软软弱弱结结构面。构面。控制岩体的控制岩体的稳稳定性定性与与I、II级结级结构构面面组组合可形成合可形成不同不同规规模的模的块块体破坏体破坏划分划分II类类岩体岩体结结构的重要依构的重要依据据103.1.3 结构面分级及其特性结构面分级及其特性4级级序序分分级级依据依据地地质类质类型型力学属力学属性性对对岩体岩体稳稳定性影定性影响响IV级级延展数米，延展数米，未未错动错动，不不夹夹泥，泥，有的呈弱有的呈弱结结合状合状态态，统统计结构面计结构面节节理、理、劈理、劈理、片理、片理、层层理、理、卸荷裂隙卸荷裂隙等。等。坚坚硬硬结结构面构面划分划分II类类岩体岩体结结构的基本依据构的基本依据是岩体力学性是岩体力学性质质和和结结构效构效应应基基础础破坏岩体的完整破坏岩体的完整性，与其他性，与其他结结构构面形成不同面形成不同类类型型边边坡破坏方式。坡破坏方式。113.1.4 结构面状态结构面状态1）结构面）结构面贯通类型贯通类型和和连续性连续性a.贯通类型贯通类型非贯通性结构面：较短、不能贯通非贯通性结构面：较短、不能贯通,岩块强度降低、岩块强度降低、变形增大变形增大.半贯通性结构面：有一定长度、不能贯通半贯通性结构面：有一定长度、不能贯通,岩块强度岩块强度降低、变形增大降低、变形增大贯通性结构面：长度较长、连续好、贯通整个岩体、贯通性结构面：长度较长、连续好、贯通整个岩体、构成岩体边界，它对岩体有较大的影响，破坏常受这种构成岩体边界，它对岩体有较大的影响，破坏常受这种结构面控制结构面控制 13面面连续性系数（面切割度）连续性系数（面切割度）Xe：在岩体中沿结构在岩体中沿结构面延展平面上，结构面各块面积之和面延展平面上，结构面各块面积之和a与该断面面与该断面面积积A之比之比 Xe=a/AXe变化在01之间变化；Xe值愈大说明结构面的连续性愈好；当Xe=1时，结构面完全贯。当Xe=0时，岩体完整。15岩体按岩体按切割度切割度Xe的分类表的分类表名称名称切割度切割度Xe完整的完整的0.10.2弱节理化弱节理化0.20.4中等节理化中等节理化0.40.6强节理化强节理化0.60.8完全节理化完全节理化0.81.016结构面的密集程度反映结构面发育的密集程度。结构面的密集程度反映结构面发育的密集程度。裂隙度裂隙度K：沿取样线方向单位长度上的结构面数量。沿取样线方向单位长度上的结构面数量。设取样线长度为设取样线长度为L,单位单位m,该长度内出现的结构面数量该长度内出现的结构面数量n，沿取样线方向结构面平均间距为，沿取样线方向结构面平均间距为d，则，则K=n/L ，d=1/K=L/n线密度线密度Kd：若取样线垂直结构面，则裂隙度被称为线密度。若取样线垂直结构面，则裂隙度被称为线密度。间距间距d：同一组结构面法线方向上结构面平均距离。同一组结构面法线方向上结构面平均距离。Kd=n/L ，d=1/Kd=L/n2）结构面）结构面密集程度密集程度18按按结构面间距结构面间距d的分级表的分级表 描描 述述 削削 距距(mm)极密集的间距极密集的间距 600019多组结构面裂隙度多组结构面裂隙度K 的计算：的计算：Ka=1/max=cosa/da，Kb=1/mbx=cosb/db，Kn=1/mnx=cosn/dn K=Ka+Kb+Kn结构面按裂隙度结构面按裂隙度K分类：分类：k=01为蔬节理，为蔬节理，k=110为密节理，为密节理，k=10100为非常密集节理，为非常密集节理，k=1001000为压碎、糜棱化。为压碎、糜棱化。20裂隙度裂隙度K与的线密度与的线密度Kd关系：关系：假设假设测线测线OC是水平布置的，且与结构面法线是水平布置的，且与结构面法线OA在水在水平面上的投影线平面上的投影线OB的夹角为的夹角为，结构面的构面的倾角角为，则体切割度体切割度Xv：面切割度面切割度Xe与裂隙度与裂隙度K的乘积：的乘积：Xv K Xe表示一组结构面对岩体的切割程度。表示一组结构面对岩体的切割程度。213）结构面）结构面产状：产状：要素：走向、倾向、倾角要素：走向、倾向、倾角与主应力之间的关系：控制岩体的破坏机理与强度。与主应力之间的关系：控制岩体的破坏机理与强度。22粗糙度系数：粗糙度系数：JRC（joint roughness coefficent)巴顿巴顿（Barton，1977）提出：提出：粗糙度标准及粗糙系数粗糙度标准及粗糙系数 挪威岩土工程研究所挪威岩土工程研究所(Norwegian Geotechnical Iinsitute)245）结构面）结构面张开度：张开度：张开度张开度：结构面两壁间的垂直距离。结构面两壁间的垂直距离。点接触点接触：起伏、锯齿的凸起点，粘聚力降低。：起伏、锯齿的凸起点，粘聚力降低。张张 开开:强度决定于充填物。强度决定于充填物。描描 述述结构面张开度结构面张开度(mm)张张开情况开情况很紧密很紧密紧紧 密密部分张开部分张开10裂开结构面裂开结构面很宽的很宽的极宽的极宽的似洞穴的似洞穴的10100100l 0001000张开结构面张开结构面结构面按张开度分级结构面按张开度分级256）结构面）结构面的胶结充填物：的胶结充填物：a.a.胶结充填物成分胶结充填物成分对结构面力学性质的影响：对结构面力学性质的影响：铁硅质铁硅质胶结强度高；胶结强度高；钙质钙质胶结强度较差；胶结强度较差；黏土、泥质黏土、泥质胶结强度最差。胶结强度最差。b.b.胶结充填物厚度胶结充填物厚度对结构面力学性质的影响：对结构面力学性质的影响：薄膜充填薄膜充填：厚度小于：厚度小于1mm、应力矿物、应力矿物、强度明显降低；强度明显降低；断续充填断续充填：厚度小于起伏、强度与充填物：厚度小于起伏、强度与充填物 和结构面有关；和结构面有关；连续充填连续充填：厚度稍大于起伏、强度取决于：厚度稍大于起伏、强度取决于 充填物。充填物。厚层充填厚层充填：厚度远大于起伏、强度取决于厚度远大于起伏、强度取决于 充填物、易滑移。充填物、易滑移。26岩体岩体结结构构类类型型岩体地岩体地质类质类型型主要主要结结构构体形体形 状状 结结 构构 面面 发发育情况育情况 岩土工程岩土工程 特特 征征可能可能发发生的生的 岩土工程岩土工程 问问 题题块块状状结结构构厚厚层层状状沉沉积积岩岩、正、正变变质质岩、岩、块块状岩状岩浆浆岩、岩、变质变质岩岩块块状状柱状柱状只具有少量只具有少量贯贯穿穿性性较较好的好的节节理裂理裂隙裂隙隙裂隙结结构面构面问问距距0.70.71.5m1.5m。一般一般为为2 23 3组组有少量分离体有少量分离体 整体整体强强度度较较高高 结结构面互构面互相相牵连牵连岩基本岩基本稳稳定，接近定，接近弹弹性各向性各向同性体同性体不不稳稳定定结结构构体的局部滑体的局部滑动动或坍塌或坍塌深埋洞室的深埋洞室的岩爆岩爆3.1.5 岩体结构类型岩体结构类型228岩体岩体结结构构类类型型岩体地岩体地质类质类型型主要主要结结构构体形体形 状状 结结 构构 面面 发发育情况育情况 岩土工程岩土工程 特特 征征可能可能发发生的生的 岩土工程岩土工程 问问 题题层层状状结结构构多韵律多韵律的薄的薄层层及中厚及中厚层层状沉状沉积积岩、岩、副副变质变质岩岩层层状状板状板状透透镜镜 体体有有层层理、理、片理、片理、节节理理带带有有层层间错动间错动面面接近均一的各向接近均一的各向异性体其异性体其变变形形及及强强度特征受度特征受层层面及岩面及岩层组层组合控合控可可视为弹视为弹塑性塑性体体稳稳定性定性较较差差不不稳稳定定结结构构体可能体可能产产生生滑塌特滑塌特别别是岩是岩层层的弯的弯张张破坏及破坏及软软弱岩弱岩层层的塑的塑性性变变形形3.1.5 岩体结构类型岩体结构类型329岩体岩体结结构构类类型型岩体地岩体地质类质类型型主要主要结结构构体形体形 状状 结结 构构 面面 发发育情况育情况岩土工程岩土工程 特特 征征可能可能发发生的生的 岩土工程岩土工程 问问 题题散体散体状状结结 构构构造影构造影响响剧剧烈烈的断的断层层破碎破碎带带，强强风风化化带带，全全风风化化带带碎屑碎屑状状颗颗粒状粒状断断层层破碎破碎带带交叉交叉构造及构造及风风化裂化裂隙密集隙密集结结构及构及组组合合错综错综复复杂杂，并多充填粘性土并多充填粘性土形成形成许许多大小多大小不一的分离岩不一的分离岩块块完整性遭完整性遭到极大破到极大破坏坏稳稳定定性极差性极差岩体属性岩体属性接近松散接近松散体介体介质质易引起易引起规规模模较较大的岩体大的岩体失失稳稳、地下、地下水加水加剧剧岩体岩体失失稳稳3.1.5 岩体结构类型岩体结构类型531结束语结束语32