岩体的强度特性教案.ppt

《岩体的强度特性教案.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岩体的强度特性教案.ppt（33页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、岩体的强度特性 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望24.5 岩体强度特性 岩体强度是指岩体抵抗外力破坏的能力。抗压强度抗压强度抗拉强度抗拉强度剪切强度剪切强度强度特性强度特性很小，避免拉应力。回顾3一、岩体破坏及其方式 o 由于岩体实际受力条件是多种多样的，加之岩体自身的物质组成、结构特征和力学性质各异，以及复杂的环境因素等不同程度影响，所以任何单一的岩体破坏形式均不会居于主导地位。挠曲挠曲 剪切剪切 拉伸拉伸 压缩压缩 4破坏形式破坏形式 1.1.挠

2、曲。挠曲。挠曲破坏是指由于岩体弯曲而产生拉伸张裂，并且这种张裂逐渐发展扩大，从而导致岩体破坏。这种破坏形式经常发生于矿井及其他地下硐室顶部层状围岩中。挠曲挠曲 剪切剪切 拉伸拉伸 压缩压缩 自重力自重力拉伸裂隙拉伸裂隙裂隙裂隙扩展扩展5破坏形式破坏形式o2.2.剪切。剪切。剪切破坏是指由于剪应力达到或超过岩体极限抗剪强度时而形成剪切裂面。当破坏后的岩体沿着剪破裂面发生滑动时，剪应力便随之消减（消散）。挠曲挠曲 剪切剪切 拉伸拉伸 压缩压缩 剪切剪切软弱岩体软弱岩体 开挖斜坡开挖斜坡压性断层压性断层破碎带破碎带 矿石坚硬矿石坚硬顶底板软弱顶底板软弱 剪切裂面剪切裂面6破坏形式破坏形式3.3.拉伸

3、。拉伸。拉伸破坏是指由于拉应力（张应力）超过岩体极限抗拉强度时而形成张性破裂面。挠曲挠曲 剪切剪切 拉伸拉伸 压缩压缩 凸向临空面的斜坡岩层凸向临空面的斜坡岩层 产生拉应力用于弥补下滑力产生拉应力用于弥补下滑力 横向结构面的斜坡岩体横向结构面的斜坡岩体 产生张性破裂面产生张性破裂面 形成贯穿形成贯穿的滑动面的滑动面 7破坏形式破坏形式4.4.压缩。压缩。其破坏过程包括由拉伸裂缝、挠曲和剪切作用引起裂缝的增长，以及它们之间的相互影响等。挠曲挠曲 剪切剪切 拉伸拉伸 压缩压缩 (1)地下硐室开挖，在切向上由于加载有时会发生压缩破坏。(2)在矿井中，过分开采拓宽空间，致使上覆荷载及自重力超过其极限抗

4、压强度。(3)大型或特大型建筑物或构筑物岩石地基，当实际承受的荷载超过其极限抗压强度。81、岩体单轴抗压强度的测定3、岩体三轴压缩强度试验二、岩体强度的测定二、岩体强度的测定2、岩体抗剪强度的测定 岩体强度试验是在现场原位切割较大尺寸试件进行单轴压缩、三轴压缩和抗剪强度试验。91.准岩体强度 这种方法实质是用某种简单的试验指标来修正岩块强度，作为岩体强度的估算值。三三.岩体强度岩体强度的估算的估算式中 Vml岩体中弹性波纵波传播速度，Vcl岩块中弹性波纵波传播速度。岩体种类岩体完整性系数K完整0.75块状0.450.75碎裂状0.4510lHoek-Brown经验强度准则其中:m,s为与岩体结

5、构有关的参数三三.岩体强度岩体强度的估算的估算2.裂隙岩体强度的经验估算令3=0，可得岩体的单轴抗压强度mc：对于完整岩块来说S1，则mc=c，即为岩块的抗压强度；对于裂隙岩体来说，必有S1.0。11第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 一、工程岩体分类的目的一、工程岩体分类的目的二、工程岩体分类的影响因素二、工程岩体分类的影响因素三、工程岩体分类的原则三、工程岩体分类的原则四、工程岩体代表性分类四、工程岩体代表性分类12第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 一、工程岩体分类的目的一、工程岩体分类的目的岩石结构面岩体岩体种类繁多结构复杂岩石工程编制定额、设计、施工岩体质量进行评价适合的

6、参数或采取技术措施选择岩体工程稳定性满足影响分类目的一：目的二：目的三：13第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 二、工程岩体分类的影响因素二、工程岩体分类的影响因素结构面特性结构面特性岩石物理力学特性岩石物理力学特性地应力地应力施工条件施工条件风化程度风化程度工程规模工程规模考虑考虑因素因素14第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 三、工程岩体分类的原则三、工程岩体分类的原则确定分类的目的和适用对象确定分类的目的和适用对象1分类应该是定量的分类应该是定量的2分类的级数应合适分类的级数应合适3 分类方法与步骤应简单明了分类方法与步骤应简单明了4 根据适用对象，选择考虑因素515第第5

7、5章章 工程岩体分类工程岩体分类 四、工程岩体代表性分类四、工程岩体代表性分类1 1、按岩石的质量指标、按岩石的质量指标RQDRQD分类分类2 2、按岩体结构类型分类、按岩体结构类型分类3 3、我国工程岩体分级标准、我国工程岩体分级标准4 4 、岩体地质力学分类（、岩体地质力学分类（CSIRCSIR分类）分类）161 1、按岩石的质量指标、按岩石的质量指标RQDRQD分类分类（Rock Quality Rock Quality DesignationDesignation）将长度在将长度在10cm10cm（含（含10cm10cm）以上的岩芯累计长度占钻）以上的岩芯累计长度占钻孔总长度的百分比，

8、称为岩石质量指标孔总长度的百分比，称为岩石质量指标RQDRQD。按按RQDRQD大小将岩石分为五类。大小将岩石分为五类。第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 分类分类很差很差差差一般一般好好 很好很好RQDRQD（）（）259090笛尔（笛尔（DeerDeer）于）于19641964优点：能够反应岩石结构非连续性，简单易行，快速的评价岩石质量。优点：能够反应岩石结构非连续性，简单易行，快速的评价岩石质量。缺点：缺点：RQDRQD指标没有反映岩体的节理方位、充填物的影响。指标没有反映岩体的节理方位、充填物的影响。17例例 某某钻钻孔孔的的长长度度为为250250cmcm，而而大大于于1010

9、cmcm的的岩岩芯芯总总长长度为度为157157cm(cm(如图所示如图所示)。则则RQDRQD=157/250=63%=157/250=63%岩体分类为：一般岩体分类为：一般1 1、按岩石的质量指标、按岩石的质量指标RQDRQD 2 2、按岩体结构类型分类、按岩体结构类型分类第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 中国科学院地质研究所的谷德振教授提出的。完整程度完整程度结构面特征结构面特征岩块单轴强度岩块单轴强度考虑因素考虑因素结构面类型和抗剪强度参数结构面类型和抗剪强度参数饱和单轴抗压强度值饱和单轴抗压强度值岩体结构类型岩体完整性主要结构面及其抗剪特性岩块湿抗压强度/10Pa类亚类结构面

10、间距/cm完整性系数I级别类型主要结构面摩擦系数f代号名称代号名称整体块状结构1整体结构1000.75存在，级刚性结构面0.606003 3、我国工程岩体分级标准、我国工程岩体分级标准 我国工程岩体分级标准GB50218-94提出两步分级法：第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 按岩体的基本质量指标BQ进行初步分级按修正后的BQ值进行详细分级对对BQBQ值进行修正值进行修正地应力地应力地下水地下水结构面结构面 1 1）岩体基本质量分级：）岩体基本质量分级：认为认为岩石的坚硬程度岩石的坚硬程度和和岩体完整程度岩体完整程度所决定的岩体基所决定的岩体基本质量，是岩体固有的属性，是有别于工程因素的

11、共性。岩本质量，是岩体固有的属性，是有别于工程因素的共性。岩体基本质量好，则稳定性也好；反之则差。体基本质量好，则稳定性也好；反之则差。岩石的坚硬程度和岩体的完整程度，应采用岩石的坚硬程度和岩体的完整程度，应采用定性划分定性划分和和定量指标定量指标两种方法确定。两种方法确定。第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 211 1）岩体基本质量分级：）岩体基本质量分级：岩石坚硬程度的定量指标：岩石坚硬程度的定量指标：采用实测的岩石单轴饱和抗压强度来衡量。采用实测的岩石单轴饱和抗压强度来衡量。岩石坚硬程度划分表岩石坚硬程度划分表岩石饱和单轴抗压强度岩石饱和单轴抗压强度 /MPa60603030151

12、550.750.750.550.550.350.350.15550坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整550451坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软、硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整。450351坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎或破碎；较软岩或较坚硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎；软岩，岩体完整或较完整350251较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎或破碎；全部极软岩及全部极破碎岩450450450450351351 350350251251250/min/minm m0.20.20.40.40.60.6 0.70.70.90.91.01.0主要软弱结构面产状影响修正系数主

13、要软弱结构面产状影响修正系数K K2 2结构面产状及结构面产状及其与洞轴线的其与洞轴线的组合关系组合关系结构面走向与洞轴线结构面走向与洞轴线夹角夹角306060结结构面倾角构面倾角7575其它组合其它组合K2K20.40.40.60.60 00.20.20.20.20.40.4初始地应力状态影响修正系数初始地应力状态影响修正系数K K3 3 K K3 3 BQBQ初始应力状态初始应力状态550550550550451451450450351351350350251251250250极高应力区极高应力区1.01.01.01.01.01.01.51.51.01.01.51.51.01.0高应力区高

14、应力区0.50.50.50.50.50.50.50.51.01.00.50.51.01.0 根据修正值根据修正值BQBQBQBQ100(K100(K1 1+K+K2 2+K+K3 3)的工程岩的工程岩体分级仍然按表体分级仍然按表5-85-8进行。进行。4 4 、岩体地质力学分类（、岩体地质力学分类（CSIRCSIR分类）分类）本分类方法是由南非科学和工业委员会提出的。本分类方法是由南非科学和工业委员会提出的。CSIRCSIR分类指标值分类指标值RMRRMR（Rock Mass RatingRock Mass Rating）由）由岩块强度岩块强度、RQDRQD值值、节理间距节理间距、节理条件节理

15、条件及地及地下水下水等等5 5种指标组成。种指标组成。分类时，按各种指标的数值按表分类时，按各种指标的数值按表5-13A5-13A的标准评分，求的标准评分，求和得和得总分总分RMRRMR值值，然后按表，然后按表5-13B5-13B和表和表5-145-14的规定对总分的规定对总分作适当的修正。最后用修正的总分对照表作适当的修正。最后用修正的总分对照表5-13C5-13C求得所求得所研究岩体的类别及相应的无支护地下工程的自稳定时间研究岩体的类别及相应的无支护地下工程的自稳定时间和岩体强度指标（和岩体强度指标（C C，）值。）值。28第第5 5章章 工程岩体分类工程岩体分类 29习题选择题选择题 1

16、、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）。）。（A）岩体中含有大量的不连续面）岩体中含有大量的不连续面 （B）岩体中含有水）岩体中含有水 （C）岩体为非均质材料）岩体为非均质材料 （D）岩石的弹性模量比岩体的大）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（、岩体的尺寸效应是指（）。）。（A）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （B）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （C）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （D）岩体的

17、强度比岩石的小）岩体的强度比岩石的小303、影响岩体质量的主要因素为（、影响岩体质量的主要因素为（）。）。（A）岩石类型、埋深）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深4、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（）（A）原生结构面（）原生结构面（B）构造结构面）构造结构面（C）次生结构面）次生结构面315、我国工程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据（、我国工程岩体分级标准

18、中岩体完整性确定是依据（）。）。（A）RQD （B）节理间距）节理间距 （C）节理密度）节理密度（D）岩体完整性系数或岩体体积节理数）岩体完整性系数或岩体体积节理数6、我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本、我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本质量进行修正的？（质量进行修正的？（）。）。地应力大小；地应力大小；地下水；地下水；结构面方位；结构面方位；结结构面粗糙度。构面粗糙度。（A），（B），（C）（D），327、某岩石、实测单轴饱和抗压强度RC=55MPa,完整性指数KV=0.8，外鉴别为原层状结构，结构面结合良好，锤击清脆有轻微回弹，按工程岩体分级标准确定该岩石的基本质量等级为（）（A）I级（B）II级（C）III级（D）IV级问答题1、为什么要进行工程岩体分类？33结束语结束语