岩体完整性的含义及测量技术
1 引言
岩体基本质量是岩体所固有的，影响工程岩体稳定性的最基本属性。因此岩体基本质量评价与分级一直是勘察、设计、施工及科研人员共同关注的重要课题。而岩体基本质量的优劣取决于构成岩体结构特性的内在因素，而岩体完整性是起控制性作用的因素之一。
岩体完整性是指岩体内以裂隙为主的各类地质界面的发育程度，是岩体结构的综合反映，取决于结构面切割程度、结构体大小以及块体间结合状态等因素，是岩体工程中采用的概括性指标。因此，如何既科学又方便地评价工程岩体的完整性对岩石工程建设意义十分重大。
2 岩体完整程度评价
岩体的完整性，即岩体在遭受构造运动和浅表生改造后的完整程度。岩体的完整性有两层含义: 第1 层含义是几何(宏观形态) 完整性，即从结构面发育程度出发来衡量的、肉眼可以看到的岩体完整程度，表征的指标有裂隙间距D、岩体体积节理数J v 、岩石质量指标RQD；第2 层含义是力学(工程) 完整性(似完整性) ，即撇开肉眼的完整性判断，从岩体满足工程荷载的力学需求的角度来评价的岩体完整性，表征的指标主要有岩体体积节理数J v、岩体完整性系数Kv 等。岩体完整程度采用定性划分和定量指标两种方法确定。
2.1定性评价
定性评价标准就是根据岩体的几何宏观形态，从结构面发育程度出发来衡量岩体的完整性。根据国标GB50218-94及其条文说明按照表1对岩体整体性进行定性划分。
表1 岩体完整程度定性划分
注：平均间距指主要结构面（
1～2组）间距的平均值。
2.2定量评价
目前国内外用以表征岩体完整性的指标较多，获取这些指标的方法主要有3 类；①弹性波测试法，基于此法的评价指标有岩体完整性指数K v 等；②岩芯钻探法，基于该法的评价指标有岩石质量指标RQD 、单位岩芯裂隙数等；③结构面统计法，基于此法的评价指标有岩体体积节理数J v 、平均节理间距d p 等。这些评价方法各有优缺，且多数评价指标仅是从某一侧面反映了岩体的完整程度。
现就针对当前国内外主要使用的岩体整体性测量方法（包括岩体完整性指数K v 法、岩体体积节理数J v 法和岩体质量指标RQD 法）来进行介绍分析。
为了研究K v 法、J v 法、RQD 法，首先应明确岩体完整性的指标，因为这是评价方法的契合点，也是评价方法优劣的标志。根据国标GB50218-94及其条文说明，对岩体完整性指标归纳简化如表2。
表2 岩体完整性指标
2.2.1岩体完整性指数法
岩体完整性系数K v的物理含义是岩体相对于岩石的完整程度，是岩体纵波波速与岩石纵波波速比值的平方，通常用其来判断岩体的完整程度。因此在介绍K v法之前，应先了解岩体纵波波速与岩石纵波波速的含义。
岩体纵波速度是指一定空间范围内弹性波在岩体中传播的纵波速度，一般是通过地震法或孔内声波测试等方法获得的。它的大小不仅与岩性相关，而且与岩体结构类型、岩体结构面发育状况、岩体的风化程度、地应力状态及岩体渗透性等有关。
岩石纵波速度是指完整岩石试件的纵波速度(所谓完整就是指用于声波波速试验的岩石试件中无节理裂隙、孔隙、溶洞等现象的存在，其值的大小主要与岩石的岩性、风化程度、耐水性等有关。通常使用超声波波速测试试验获得岩石试件的纵波速度，测试过程中应确保试件为无界体，即应使岩石试件规格与换能器频率相匹配。
Kv法就是一种利用岩层和岩石波速变化差异，来研究地下岩体完整性的方法；超声波、地震波等在完整性不同的岩体内有着不同传播速度，而对于同一种岩性的岩体、岩石自身的传播波速，基本不受块体大小或完整性的影响，所以，可以用来判测岩体完整性。
岩体完整性指数K v可由下式求出：
式中: Kv为岩体完整性指数；
Vp1为岩体纵波速度；
Vp2 为室内岩石( 块) 纵波速度。
在利用K v法来判定岩体完整性时，K v应为实测值。针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有代表性的点、段，测定岩体弹性纵波速度，并应在同一岩体取样测定岩石弹性纵波速度。
该方法适合对地下岩体的风化程度或破碎情况进行判定，但在含可溶性矿物较多的岩体内，该方法不适用，可溶性矿物较多的岩体的完整性，影响因素较多，波速变化不是唯一主导的因素。
K v值的大小反映了岩体相对于岩石的破坏程度．因此，K v的物理意义就是表征岩体相对于岩石的完整和破碎程度，是一个与岩体质量和强度有关的参数．在工程实践中，人们常用K v和其他参数一起来评价岩体的稳定性，对工程
岩体进行围岩分类等。
2.2.2 Jv法
岩体体积节理数( Jv )是指单位体积岩体中节理的条数，它是衡量岩体完整性的重要指标之一，国际岩石力学委员会推荐用它来定量评价岩体的完整性。J V 法是选择有代表性的露头或开挖面进行节理统计的方法，其表达式为：
（2）
式中：Jv为岩体体积节理数(条/m3)；
Sn为第n组节理每米长测线上的条数；
Sk为每立方米岩体非成组节理条数。
根据J V 值的大小划分岩体的质量分级，归纳起来，Jv 测量方法大体可分为两类，一类是现场实测法，主要有直接测量法、间距法、条数法等，第二类是统计模拟分析法，其基本原理是基于现场测量信息，采用统计模拟分析方法再现岩体中的节理分布，并基于该分布统计分析岩体体积节理数等岩体结构信息。
（1）直接测量法
直接测量法是直接数出单位体积岩体中的节理数，简称直接法。严格的直接测量法是逐条数出单位体积岩体中的节理条数，这在工程中是难以实现的。实际采用直接测量法时，总是依据结构面发育分布规律，合理选择、利用开挖壁面(临空面)作为测量面，数出单位体积岩体中的裂隙条数。
合理的测量面有如下3种情况:
○1有3个或以上的近于正交的临空面，至少有一个临空面长度在2m以上，这样，可基本看清单位体积岩体中的绝大多数裂隙。但这样好的临空条件比较少见；
○2有两个正交的临空面，且有足够的测量范围，则临空面可框住各种产状的结构面。当结构面与临空面斜交时，测量单位体积内的节理条数，必须将测读范围扩展到单位面积之外，最大测量范围取决于待测节理组与测量面之间的夹角大小；
○3对于单临空面，要求其应与岩体中各组结构面都相交，且夹角越大越好，这样，可在临空面上见到测量体内的所有裂隙。测量时，除了计数单位面积内的所有节理外，对于每一组节理，其扩展测量范围也取决于待测节理组与测量面之间的夹角大小。
（2）间距法
间距法是指通过测量岩体中各组结构面的间距，并以其平均值来计算单位体积岩体中裂隙的条数。国标中的Jv 计算式实际上就是间距法计算公式（2） :
式中，Jv -为岩体体积节理数(条/m3 ) ；
Sn -为第n组节理每米长测线上的条数，其值等于足够
长度(一般5m上)测线内同组节理平均真间距的倒
数；
Sk -为每立方米岩体中非成组节理的条数。
分析公式(2)可见，其默认假定为各组节理的法向计算测线长度均为1m，这会使测量结果偏小。此外，应注意如下两个方面:
○1实际岩体中，节理分布很不均匀，这导致间距测量数据离散性明显。为防止Jv 计算值偏小，在平均间距计算时，应扣除个别异常大值。
○2当节理组与单位体表面斜交时，其计算测线长度大于1m (但小于1. 7m，即单位立方体的对角线) ，故按(2)式计算时， Jv 值偏小，应乘以 1. 05～1. 1的修正系数。
(3)条数法
条数法是指在单测量面内数出单位面积内的节理条数(样本) ，将其乘以修正经验系数以得到Jv值。通常是测量多个样本，用其平均值来计算Jv 值，则计算式如下:
(3)
式中：
ni 为第i个单位测量面积内的节理条数(样本) ；
N 为同级别岩体中的样本数，一般不少于10个。
条数法的修正经验系数，无法从理论上直接推导获得，完全来自工程经验。显然，同样结构的岩体，单位测量面的方位不同，其中的节理条数是有差别的，这必然导致修正系数的差异。所以，实际应用时，不能单独使用，最好
针对性地给出修正经验系数。此外，拟选测量面应与体内所有节理相交。
2.2.3 RQD 法
RQD 法是以钻孔的单位长度>10 cm 的岩芯所占的比例来确定，其表达式: RQD= ( >10 cm 的岩芯累计长度×100%) /钻孔深度，根据RQD 指标来划分岩体的质量分级。
Deere 定义的RQD 实质上就是一维RQD ，因为钻孔一般沿某一个方向钻进，且工程勘察钻孔多为铅直孔。Farmer (1985) 根据工程实践，建立了结构面线密度与RQD 之间的近似关系，发展了RQD的结构面线密度估算方法。表3同时还给出了岩体龟裂因数与RQD 之间的关系用钻探方法得到的一维RQD 指标评价工程岩体完整性的可靠性具有很大的偶然性，主要与工程岩体的RQD 各向异性特征有关。
表3 结构面线密度于RQD之间的关系
3 结语
（1）Jv公式和RQD公式对岩体完整性评价是一个间接性半定量公式，有多解性，不符合数学逻辑，缺乏科学代表性，不宜单独用来作为岩体完整性评价的标准，应与其他方法综合应用。
（2）岩体完整程度的划分要从满足工程需要的角度出发选择合理的指标。对于地下洞室工程，主要应从围岩的结构完整性来考虑，所以应选用主要用来反映岩体几何结构完整性的RQD、J v 等指标；对于力学要求较高的坝基岩体，则可以选择反映力学完整性的K v 等指标进行完整性划分。
参考文献
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浅谈岩体结构对岩体性质的影响 学生：彭敏 班级：水工1班学号：2014141482159 授课教师：肖明砾成绩 摘要影响岩体岩石力学性质和物理性质的三个重要因素有：矿物、结构、构造，其中岩体构造对岩体的性质影响尤为重要，控制着岩体的工程性质以及稳定性。岩体由结构面和结构体组成，其结构特性是岩体力学行为、变形和破坏形式的主要控制因素。 关键词结构性质结构面软弱夹层 1.结构面的类型与自然特性 1.1概述 结构面指岩体中不连续面，切割岩体的各种地质界面，包括各种物质分异面、破裂面及软弱夹层, 在其变形、破坏过程中所起的作用, 取决于结构面的成因和自然特性, 这种特性直接影响着岩体的物理力学性质。 1.2分类 1.2.1地质成因分类 可以分为原生结构面、构造结构面以及次生结构面三种,其特征如图1所示。 图1 1.2.2结构面的规模 ①Ⅰ级：指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳定性，直接影响工程岩体稳定性。 ②Ⅱ级：指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。 ③Ⅲ级：指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等。 ④Ⅳ级：指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态。 ⑤Ⅴ级：又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。 1.3结构面特性 结构面是控制岩体工程地质性质的重要因素，而结构面的特性则影响着结构面的强度与其他性能，进而影响岩体的强度与性质。 ①产状：结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。 ②连通性：结构面的连通性反映结构面的贯通程度 ③密度：反映结构面发育的密集程度和岩体完整程度。 ④胶结及填充情况：结构面胶结后力学性质有所增强，Fe质胶结的强度最高，泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低。 ⑤形态：结构面平整光滑程度不同，抗剪强度不同。 1.4软弱结构面 软弱夹层是控制岩体稳定的极端重要的因素，泥化层是岩石工程性质最差的结构面。力学强度低，含碳量高，遇水易软化，延伸较长，厚度较薄。 2.岩体结构分类及特性 岩体的结构特征指岩体中结构面、结构体的规模、形状、性质、相互组合关系，岩体的结构特征基本决定了岩体的破坏方式。 2.1岩体结构类型 ①整体与块状结构：整体性高，结构面互相牵制，岩体稳定。 ② 层状结构：变形与强度特征受层面及岩层
结构失稳和整体稳定性分析 失稳破坏是一种突然破坏，人们没有办法发觉及采取补救措施，所以其导致的结果往往比较严重。正因为此，在实际工程中不允许结构发生失稳破坏。 导致结构失稳破坏的原因是薄膜应力，也就是轴向力或面内力。所以在壳体结构、细长柱等结构体系中具有发生失稳破坏的因素和可能性。这也就是为什么在网壳结构的设计过程中稳定性分析如此被重视的原因。 下面根据本人多年来的研究及工程计算经验，谈谈个人对整体稳定性分析的一点看法，也算做一个小结。 1稳定性分析的层次 在对某个结构进行稳定性分析，实际上应该包括两个层次。（一）是单根构件的稳定性分析。比如一根柱子、网壳结构的一根杆件、一个格构柱（桅杆）等。单根构件的稳定通常可以根据规范提供的公式进行设计。不过对于由多根构件组成的格构柱等子结构，还是需要做试验及有限元分析。（二）是整个结构的稳定分析。比如整个网壳结构、混凝土壳结构等结构整体的稳定性分析。整体稳定性分析目前只能根据有限元计算来实现。 2整体稳定性分析的内容 通常，稳定性分析包括两个部分：Buckling分析和非线性“荷载-位移”全过程跟踪分析。 （1）Buckling分析 Buckling分析是一种理论解，是从纯理论的角度衡量一个理想结构的稳定承载力及对应的失稳模态。目前几乎所有的有限元软件都可以实现这个功能。Buckling分析不需要复杂的计算过程，所以比较省时省力，可以在理论上对结构的稳定承载力进行初期的预测。但是由于Buckling分析得到的是非保守结果，偏于不安全，所以一般不能直接应用于实际工程。 但是Buckling又是整体稳定性分析中不可缺少的一步，因为一方面Buckling 可以初步预测结构的稳定承载力，为后期非线性稳定分析施加的荷载提供依据；另一方面Buckling分析可以得到结构的屈曲模态，为后期非线性稳定分析提供结构初始几何缺陷分布。 另外本人认为通过Buckling分析还可以进一步校核单根构件截面设计的合理性。通过Buckling分析得到的屈曲模态，我们可以看出结构可能发生的失稳破坏是整体屈曲还是局部屈曲。如果是局部屈曲，那么为什么会发生局部屈曲？局部屈曲的荷载因子是否可以接受？是否是由于局部杆件截面设计不合理所导致？这些问题希望能引起大家的注意。 （2）非线性稳定分析 前文已经讲过，Buckling分析是一种理论解。但是由于加工误差、安装误差、温度应力、焊接应力等因素的存在，现实中的结构多少都会存在一些初始缺陷，其稳定承载力与理论解肯定存在一定的差别。另外，由于Buckling分析是线性的，所以它不可以考虑构件的材料非线性，所以如果在发生屈曲之前部分构件进入塑性状态，那么Buckling也是无法模拟的。所以必须利用非线性有限元理论对结构进行考虑初始几何缺陷、材料弹塑性等实际因素的稳定性分析。 目前应用较多的是利用弧长法对结构进行“荷载-位移”全过程跟踪技术，来达到计算结构整体稳定承载力的目的。
稳固结构的探析----结构的稳定性分析 一、教学目标： 本节课是稳固结构的探析专题的第一节课。《技术课程标准》与稳固结构的探析内容对应的内容标准为：（1）能通过技术试验分析影响结构稳定性和强度的因素（2）理解结构与功能的关系。由于将该专题拆分为三节课来组织教学，本节课的教学的重点放在了解影响结构稳定性的因素。对影响结构的强度因素和结构与功能的关系安排在后面两节课完成。 因此，本节课的具体教学目标为：（1）了解什么是结构的稳定状态。（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。具体分解为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标为： 知识与技能：（1）了解什么是结构的稳定状态。 （2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。 （3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出 改进意见。 过程与方法：（1）通过对比技术试验，提高进行简单技术试验的实践能力。 情感态度价值观： （1）在合作技术试验，交流讨论过程中增强合作交流的意识。 （2）过结构稳定性讨论，增强技术安全的意识。 二、教学内容分析： 教材分析： “技术与设计2”模块包含“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”四个主题，“稳固结构的探析”是“结构与设计”主题的第二节内容，是“结构与设计”主题的核心部分。“结构的稳定性分析”又是“稳固结构的探析”专题中的第一课时内容，是“结构的稳定性分析”，“结构的强度分析”和“结构的功能分析”三个连续环节的第一环。 本节课教材内容分为三个部分：（1）什么是结构的稳定性。（2）影响结构稳定性的三个主要因素。（3）常见结构的稳定性分析。 对于结构的稳定，学生此前是有一定的生活感性认识的。看到被大风刮倒的物品，就认识到这些物品的稳定性是有问题的。但这样的认识仅仅停留在感性层面上，没有上升到理性认识高度。为了引出结构的稳定性这个重要的概念，老师可以根据教材内容，提供
岩体稳定性分析与评价 1 工程岩体的定义 在工程地质中，把工程作用范围内具有一定的岩石成分、结构特征及赋存于某种地质环境中的地质体称为岩体。岩体是在内部的联结力较弱的层理、片理和节理、断层等切割下，具有明显的不连续性。这是岩体的重要特点，使岩体结构的力学效应减弱和消失。使岩体强度远远低于岩石强度，岩体变形远远大于岩石本身，岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性[1]。 工程岩体是十分复杂的，它受到自然地质作用和人类活动的共同影响。工程岩体稳定性评价与利用一直是人们研究的热点话题，国内外相关方面的研究一直没有间断。工程岩体通常是指与人类活动有关的地下或地表岩体，如地面的斜坡边坡、岩石基础、水库岸坡、地下硐室围岩以及矿区岩体等。具体而言工程岩体具有以下四个方面的含义： （1）岩体中普遍存在的节理裂隙、断层、层里等软弱面不连续使大部分岩体失去了连续性而呈现出非线性大变形的力学形态。岩体的变形与强度特征在很多情况下都是由这些结构面控制的，加之岩体介质本身的非均质性，使得岩体的力学形态比土体复杂的多。 （2）由于各种条件的限制，工程岩体往往不可避免地处于高地应力、地下水、地震、地热等环境中，处于多因素控制的受力状态，使其变形与破坏规律更为复杂，经常涉及到固体力学—水力学—热力学场耦合作用。 （3）为满足工程建设要求，经常地对工程岩体进行各种扰动，如开挖、回填、加固处理等，从而使得工程岩体在时间和空间上呈现出复杂的性态特征。 （4）大多数工程岩体均为地表相对较浅的地壳岩体，经历各种地质营力作用，因人类工程活动表现为卸荷岩体力学行为和特征，不同于常规的加载岩体力学特征。
2工程岩体稳定性的影响因素及破坏形式 通常来讲，影响岩体稳定性的结构性因素主要是其自身的结构特征，其次是人类工程活动，最后是环境因素，包括地下水、地应力、地震、地热等。影响工程岩体稳定性的因素主要有以下几个方面： （1）岩块性质的影响包括岩石的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等。 （2）岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向坡脚等。 （3）水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等。 （4）地貌因素，如边坡的高度、坡度和形态等。 （5）风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩石的强度，改变地下水的动态。 （6）气候作用的影响，气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化，同时引起地下水、地表水作用的变化。 （7）地震作用除了使岩土体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩体的强度的降低；另外，开挖、填筑和堆载等人为因素同样可能造成工程岩体的失稳。 工程岩体的失稳往往是多种因素共同作用的结果，导致边坡失稳的因素可归结为两类：一是外界力的作用破坏了岩体原来的应力平衡状态，如边坡岩体的开挖及坡顶上作用外荷载、渗流、地震力等；另一类是边坡岩体的抗剪强度由于受外界各种因素的影响而降低。 岩体承受应力，就会在体积、形状或宏观连续性上发生某种变化。宏观连续性无显著变化者称为变形。如果宏观连续性发生了显著变化，称为破坏。岩体变形破坏的方式与过程既取决于岩体的岩性、结构，也与所承受的应力状态及其变化有关。
目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1.结构体的类型 (2) 2.岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4、结构面 (3) 5、结构体 (4) 6、类型 (4) 7、力学效应 (4) 二、岩层产状的记录方法 (5)
一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 2.岩体结构特征 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 不同结构类型岩体的工程地质性质： 1.整体块状结构岩体的工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。 岩体结构的基本类型表16-4-3
结构的稳定性 一、教学目标： （一）知识与技能： 1、理解稳定和结构稳定性的概念。 2、掌握影响结构稳定性的因素。 3、能运用影响结构稳定性的因素判断结构的稳定性，并能对如何增加结构稳定性提出自己的看法。 （二）过程与方法：通过技术试验及试验分析、小组讨论等方法引导学生综合运用相关的理论知识，提高学生的知识迁移能力。 （三）情感态度价值观：让学生体验实验过程、通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，注重小组之间的交流，培养合作交流能力，鼓励学生表达自己的认识和判断形成实事求是的科学态度，增强学生的主动参与意识。 二、教学重点与难点： （一）教学重点：通过技术试验分析影响结构稳定主要因素。 （二）教学难点：1、影响结构稳定性的主要因素。 2、利用影响结构稳定性的主要因素对简单结构进行稳定性分析。 三、教学方法： 讲授法、PPT演示法、技术试验法、分析讨论、自主探究法、观察发现法、案例分析法等。 四、教学准备： 本节课的教学在技术多媒体教室完成。通过试验，幻灯片呈现诸多的图片、实物，借以加深学生对本节知识的掌握。 多媒体课件、矿泉水瓶3个、剪刀三把、扑克牌若干张。 六、教学过程： （一）引入：图片展示倾斜的货车、被风刮倒的房屋、被风刮倒的广告牌。让学生思考：以上各例，有一个共同的特点，就是在受到外力的作用下，原有的平衡被打破，出现了倒了、歪了、翻了等力学非平衡现象，我们说以上结构的稳定性不好。那什么是结构的稳定性呢？以上各例，有一个共同的特点，就是在受到外力的作用下，原有的平衡被打破，出现了倒了、歪了、翻了等力学非平衡现象，我们说以上结构的稳定性不好。
那什么是结构的稳定性呢？ （二）新课讲授 1，结构的稳定性 根据学生的回答结合引入环节的图片中的事物稳定特点引导学生得出稳定的概念：稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能回到原平衡状态。不能回到原平衡状态，为不稳定。 2、结构稳定性的含义：结构具有阻碍翻倒或移动维持其原有平衡状态的特性，就是结构稳定性。 3、影响结构稳定性的因素 【探究一】一同学双脚并拢，一次站立，一次蹲下，用力去拉，哪种姿势更稳？ 结论一： 结构或构件重心位置的高低影响结构的稳定性。 重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。 【探究二】如何使鸡蛋稳定地竖直站立，提供的实验材料和工具有：鸡蛋、矿泉水瓶、剪刀。 你完成挑战了吗？你是利用什么原理使鸡蛋稳定地竖直站立的？ 结论二：结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。 结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。 解释：因为接触面积越大，重心的投影就 越容易落在里面，从而可以达到稳定。 注意：（支撑面≠接触面） 【探究三】用扑克牌堆积金字塔。你做到了吗？ 为什么你所搭建的结构是稳定的？ 结论：结构（构件）的形状影响结构的稳定性。三角形的结构稳定性较好 三）学以致用：1、如何增加一本课本的稳定性使它能够立起来？ 2、落地扇为什么不易倾倒？ 3、骑自行车时需要携带一箱书和一床被子，如何放置他们更科学？ 4、照相机和摄像机的支架一般都采用三角架，采用这种支架有什么优点？ 5、很多人认为用啤酒瓶可以用作地震警报，请同学们思考如何放置啤酒瓶才能提供有效的地震预警？（
课题：结构的稳定性 一、教学目标： 1、知识目标：理解结构稳定性的概念，掌握影响结构稳定性的因素。 2、能力目标：能对物体的结构进行理论分析并通过技术试验分析影响结构稳定性的主要因素；能对结构提出合理化的设计，动手改造和革新物体的结构，培养学生的创新精神和实践能力。 3、情感目标：通过分析讨论、合作学习，培养学生的团结合作精神，主动参与意识，体验学习乐趣；培养学生观察――怀疑－－试验－－总结的研究思路；渗透安全教育、德育教育，培养学生实事求是、严谨负责的科学态度从而形成富有责任感的技术设计观。 二、教学重点、难点 1、重点：掌握影响结构稳定性的主要因素。 2、难点：利用所学知识分析实际案例，解决实际问题。 三、教学资源 一个不倒翁玩具、两个熟鸡蛋、三个矿泉水瓶、几本书、多媒体等 四、教法设计 开始采用激趣法，通过观察多媒体图片让同学思考为什么台风过后很多结构受到破坏比较严重，而有些结构基本没有损坏，从而引起学生对结构稳定性的兴趣。接下来结合生活事例，让学生主动观察或亲自动手试验，引导学生总结稳定性的概念，探究影响结构稳定性的两个主要因素。然后通过合作探究、能力拓展两个环节让学生把知识变为能力，让学生自己分析生活中的关于结构稳定性的实例，并动手改进结构的稳定性。 五、教学过程 (一)导入新课 【大屏幕展示台风过后城市的浪迹场面】 我国东南沿海地区经常有台风袭击，台风中心所到之处，一片狼藉，很多结构受到破坏，然而也有一部分结构基本完好，这说明，有的结构稳定性好，有的结构稳定性不好。 【学生观察归纳】 图片中哪些物品稳定性好，哪些物品稳定性不好？ 【老师引出课题】 为什么有些结构容易翻倒而有些不容易反倒?结构的稳定性跟哪些因素有关?我们又如何提高结构的稳定性而避免给我们带来不必要的损失?这说明结构的稳定性设计在我们的生产生活中是非常重要的。这节课我们就来讨论这些问题。 (二)知识构建 知识一：稳定性的概念（通过老师的试验展示，学生归纳总结） 【老师出示不倒翁玩具并用手扳动】 学生通过观察、总结稳定性概念――结构的稳定性是指结构在外力的作用下，维持其平衡状态的能力。稳定指的不是状态的绝对不变，而是受到干扰后允许状态有所波动，但当扰动消失后能重新返回到原始的平衡状态，则为稳定。不能回到原有的平衡状态，则为不稳定。
岩体完整性的含义及测量技术 1 引言 岩体基本质量是岩体所固有的，影响工程岩体稳定性的最基本属性。因此岩体基本质量评价与分级一直是勘察、设计、施工及科研人员共同关注的重要课题。而岩体基本质量的优劣取决于构成岩体结构特性的内在因素，而岩体完整性是起控制性作用的因素之一。 岩体完整性是指岩体内以裂隙为主的各类地质界面的发育程度，是岩体结构的综合反映，取决于结构面切割程度、结构体大小以及块体间结合状态等因素，是岩体工程中采用的概括性指标。因此，如何既科学又方便地评价工程岩体的完整性对岩石工程建设意义十分重大。 2 岩体完整程度评价 岩体的完整性，即岩体在遭受构造运动和浅表生改造后的完整程度。岩体的完整性有两层含义: 第1 层含义是几何(宏观形态) 完整性，即从结构面发育程度出发来衡量的、肉眼可以看到的岩体完整程度，表征的指标有裂隙间距D、岩体体积节理数J v 、岩石质量指标RQD；第2 层含义是力学(工程) 完整性(似完整性) ，即撇开肉眼的完整性判断，从岩体满足工程荷载的力学需求的角度来评价的岩体完整性，表征的指标主要有岩体体积节理数J v、岩体完整性系数Kv 等。岩体完整程度采用定性划分和定量指标两种方法确定。 2.1定性评价 定性评价标准就是根据岩体的几何宏观形态，从结构面发育程度出发来衡量岩体的完整性。根据国标GB50218-94及其条文说明按照表1对岩体整体性进行定性划分。 表1 岩体完整程度定性划分
注：平均间距指主要结构面（ 1～2组）间距的平均值。 2.2定量评价 目前国内外用以表征岩体完整性的指标较多，获取这些指标的方法主要有3 类；①弹性波测试法，基于此法的评价指标有岩体完整性指数K v 等；②岩芯钻探法，基于该法的评价指标有岩石质量指标RQD 、单位岩芯裂隙数等；③结构面统计法，基于此法的评价指标有岩体体积节理数J v 、平均节理间距d p 等。这些评价方法各有优缺，且多数评价指标仅是从某一侧面反映了岩体的完整程度。 现就针对当前国内外主要使用的岩体整体性测量方法（包括岩体完整性指数K v 法、岩体体积节理数J v 法和岩体质量指标RQD 法）来进行介绍分析。 为了研究K v 法、J v 法、RQD 法，首先应明确岩体完整性的指标，因为这是评价方法的契合点，也是评价方法优劣的标志。根据国标GB50218-94及其条文说明，对岩体完整性指标归纳简化如表2。 表2 岩体完整性指标
岩体块度指数及其工程意义 胡卸文1，钟沛林2，任志刚3 (1.西南交通大学土木工程学院；2.四川省地质环境监测总站；3.国家电力公司成都勘测设计 研究院) 摘要：根据《水利水电工程地质勘察规范》中对岩体结构的分类标准，提出了岩体块度指数的概念，将实测岩芯长度按3～10cm、10～30cm、30～50cm、50～100cm和大于100cm等5级岩芯长度，获得率进行加权平均，综合表征岩体块度特征及结构类型。通过大量实测资料证明岩体块度指数在一定程度上能反映岩体的完整性与相应力学性质的变化特点。比岩石质量指标更能准确地反映岩体块度及其结构特征，其工程意义更为显著。 关键词：岩体结构；岩石质量指标；块度 基金项目：西南交通大学科学研究基金资助项目(1999XM15) 作者简介：胡卸文(1963-)，男，博士，西南交通大学教授，博士生导师，从事工程地质、环境地质及岩土工程的教学和研究。 岩体结构是制约岩体力学特征、影响岩体质量的重要控制因素[1-4]，对以随机硬质构造节理控制的岩体(如玄武岩、花岗岩等)尤其如此。常规表征岩体结构特征最常用的指标当属岩石质量指标(RQD)[5]，该指标具有测试简便、直观明了的特点。目前工程建设尤其是水利水电系统使用极为普遍，且在各种规范中作为特征指标使用。但是随着人们对岩体结构认识的日益深入，对Deere提出的该指标是否能真正反映岩体结构特征表示了质疑[6-9]。 从定义上不难看出，RQD只将完整岩芯分为大于10cm和小于10cm两段，显然这对于客观评价岩体完整性过于粗略。例如，同样是RQD＝90%的岩体，其块度可以是大于10cm的任意尺寸，如可以是10～20cm，也可以是大于60cm，甚至大于100cm，而这些状况下的RQD相同，但仔细比较可以发现，它们的完整性存在极大的差别。针对此状况，陈德基(1979)[6]提出块度模数的概念，用以表征不同尺寸块体组合及其出现的概率优势，具体表达式为 M k =A k ×[(A 1 +2A 2 +3A 3 +4A 4 +5A 5 )/100] (1) 式中：M k 为岩体块度模数；A 1 、A 2 、A 3 、A 4 和A 5 为由0.01～1.0m2各级块度所占百 分数；A k 为裂隙性状系数，可根据裂隙充填及胶结程度确定。 块度模数先后在三峡等水电工程中得到应用，但它是基于地表露头或平硐硐 壁量测各级块度出露的面积后，再按公式计算得出的。而对于仅有钻孔揭示的岩 体就不适用，而且A k 的选取带有主观性，普遍适用性受到限制。同时，刘克远 (1990)[7-9]在对二滩坝基岩体质量分类中也提出了岩体块度系数J cm 的概念，其计算式为 J cm =10×C r10 +20×C r20 +60×C r60 (2)
§1. 岩体的结构特征 结构面——不连续面，切割岩体的各种地质界面 岩体 结构体——结构面切割岩体形成的大小、形状各异的快体 岩体结构特征：结构面、结构体的形状、规模、性质及组合关系的特征 一、结构面的成因类型 （一）原生结构面 成岩过程中形成的 1. 沉积结构面 ：层理、层面、沉积软弱夹层、沉积间断面 2. 火成结构面 岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面 eg：流层、冷凝节理、接触面 冷凝节理——张性节理：岩体稳定、渗漏 形成破碎带或围岩蚀余带的——软弱结构面接触面—— 熔合好——强度高 3. 变质结构面 变余结构面：层面上有云母、绿泥石等鳞片状矿物 变成的重结晶结构面：片理、片麻理发育，因此岩性
软弱，易水化——软弱夹层 （二）次生结构面 后期地质作用形成 1. 内动力形成的结构面——构造结构面 eg：节理、劈理、断层面 2. 外动力形成的结构面 作用：风化作用，卸荷作用（滑坡面）、人为（爆破） 风化裂隙：风化夹层 卸荷裂隙：岩体剥蚀，人工开挖→应力状态改变，应力释放形成 爆破裂隙： 二、结构面特征 和野外试验标准化委员会于1978年提出《岩体不连续面定量描述的建议方法》 规定：从方位张开度等方面研究间距充填度 连续性渗流 粗糙度节理组数 侧壁强度块体大小 结构面规模分级
三、软弱夹层 1.软弱夹层是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。 2.分类：软岩夹层、碎块夹层、泥化夹层 包括：岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹 岩屑型及泥型（GB50287-99,附录D)等。 3.泥化夹层：结构松散，密度小，含水量大，强度低，变形量大 ? 泥化夹层的形成条件：物质基础、构造作用、地下水的作用。 ①物质基础：粘土岩类夹层 粘粒含量越高，蒙脱石组粘土矿多→有利 ②构造作用 ③地下水作用：结合水膜→粒间连接力减小→岩石处于 塑态 四、结构体类型：柱状、板状、锥状等 五、岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构 §2. 岩体的主要力学特征 贯穿整个工程区 的次一级断裂 区域内的大断裂 某建筑物地基内的小型断层、 大节理卸荷裂隙 某范围的节理劈理构造 小的裂隙
结构动力稳定性的分析方法与进展 何金龙1,法永生2 (1.卓特建筑设计有限公司,广东佛山528322;2.上海大学土木工程系,上海200074) 【摘 要】 就目前结构动力稳定性问题这一研究领域的若干基本问题,常用的处理方法,判别准则与实验研究方法以及目前取得的主要成果作了简要总结和综述,并且对结构动力稳定性分析与研究今后的发展方向进行了展望。 【关键词】 结构; 动力稳定性; 处理方法; 判别准则; 实验研究 【中图分类号】 T U311.2 【文献标识码】 A 根据结构承受荷载形式的不同,可以将结构稳定问题分为静力稳定和动力稳定两大类。动力载荷作用下结构的稳定性问题是一个动态问题,由于时间参数的引入,使问题变得极为复杂。对于结构动力稳定性的定义一直难以确切给出,这是因为结构自身动力特性具有复杂性使得其在数学意义上的定义很难予以准确表达[1]。长期以来,力学工作者致力于结构稳定性问题的研究,在发展了经典稳定性理论的同时也极大地推动了动力稳定理论研究的前进。如稳定性判定准则的建立、临界载荷的确定、初缺陷的影响或后分叉分析等。理论分析和实验研究逐渐增多,使得这门学科不仅在理论上形成了一个庞大而复杂的体系,而且具有重要的实用价值。可以说,现在的结构动力稳定性研究分析已经是结构动力学、有限元法、数值计算方法及程序设计等诸多学科相互交叉、有机结合的产物,属于现代工程结构研究领域中的一个重要分支。 1 结构动力稳定性的分类及主要的研究问题 结构动力稳定性就其承载的动力形式大致可以分为三类。 (1)结构在周期性荷载作用下的动力稳定性。在简谐荷载等周期性荷载作用下,当结构的自振频率与外载荷的强迫振动频率非常接近时,结构将产生强烈的共振现象;当结构的横向固有振动频率与外荷载的扰动频率之间的比值形成某种特定的关系时,结构将产生强烈的横向振动,即参数振动。对于这类问题,前苏联学者符华·鲍络金(Bolito n)在其著作《弹性体系的动力稳定》中给出了较全面的分析和论述。他们导出的区分稳定区和不稳定区的临界状态方程是一个周期性方程,即M athieu-Hill方程。在周期相同的解之间存在着不稳定区域,便把问题归结为确定微分方程具有周期解的条件,从而解决了稳定的判别问题。但是对于大变形的几何非线形结构,结构的刚度矩阵需要经过迭代,微分方程非常复杂,这些理论将难以成立。 (2)结构在冲击荷载作用下的动力稳定性。在这种情况下,结构的动力稳定性与冲击类型密切相关,而且首要问题在于合理、实用的判别准则,它不仅要在逻辑上站得住脚,又要在实际上可行,遗憾的是这个问题至今未能形成一致的看法。目前对结构承受瞬态冲击作用下的冲击稳定性的试验和理论研究主要集中在理想脉冲以及阶跃荷载下的动力稳定性。在脉冲荷载作用下发生的动力屈曲称为脉冲屈曲,已有的研究表明[2][3][4],脉冲屈曲是一类响应式屈曲或者动力发展型屈曲。阶跃荷载是一类具有恒定幅值和无限长持续时间的载荷形式。在试验或者实际当中,固体与固体之间的冲击引起的屈曲就可看作脉冲冲击。 (3)结构在随动荷载作用下的动力稳定性。所谓随动荷载是指随着时间的变化荷载的幅值保持不变而方向发生变化的作用力,它是非保守力。它的分析将极其复杂,目前还难以见到可借鉴的动力稳定性分析文献。因此,许多学者通常采用结构动力学响应分析常用的手段,将这类荷载作为确定性荷载进行分析。通过对结构的动力平衡路径全过程进行跟踪,根据结构的各参数在动力平衡路径中的变化特性,对结构的动力稳定性进行有效的判定[5]。 综上所述,目前国内外动力稳定性研究的现状大致为:对周期荷载下的参数动力稳定性问题、在冲击荷载作用下的冲击动力稳定性问题和阶跃荷载下的参数阶跃动力稳定性问题研究较多,并取得了满意的效果[6][7][8]。恒幅阶跃载荷及矩形脉冲载荷或其它冲击载荷作用下杆的动力稳定问题也有很多研究,并从不同的角度建立了一些稳定性判定准则。但冲击载荷作用下板的动力稳定问题还没有获得广泛和深入的研究。对于较为复杂的冲击荷载作用下结构的动力稳定性问题,目前的研究主要集中于理想脉冲载荷和阶跃载荷作用下结构的动力稳定问题。在这类问题的分析中,最常采用的屈曲准则有B-R准则、Simitses总势能原理和放大函数法。对非周期激振、参数激振和强迫激振耦合引起的动力稳定问题研究较少;对弹性基本构件和简单模型研究较多(如周期激励下的柱子、梁、拱及壳等已得到了成功的分析),对复杂工程结构研究较少。对于在地震、风荷载等任意动力荷载作用下的具有较强的几何非线性的结构的动力稳定性问题,国内外这方面的文献资料虽然最近几年也有一些,但距离真正地合理解决这类动力稳定性问题还有许多工作要做。 [收稿日期]2006-06-12 [作者简介]何金龙(1962～),男,工学学士,一级注册结构工程师,主要从事工业与民用建筑设计工作。 155 ·工程结构· 四川建筑 第27卷2期 2007.04
7岩体结构及其稳定性 rock mass structure&stability 一、概念 1、岩体(rock mass)：包含岩石(rock)和结构弱面(weak structural plane)。 （1）特点： ①不连续——受构造切割、孔隙等影响； ②非均质——各类矿物、岩石组合； ③各向异性——构造、非均质造成。（2）与岩石的区别： ①范围大； ②强度、稳定性低。 2、岩体稳定：指在一定时间内、一定条件（自然、人为）下岩体不产生破坏性剪切滑移、塑性变形和张裂破坏。
3、岩体稳定性分析：包括—— ⑴结构分析 ⑵力学分析 ⑶类比分析 一般需将三种分析方法进行相互补充、验证，作出综合评价。 二、岩体结构 ㈠概念 岩体结构是指岩体中①结构面(structural plane)和②结构体(structural block)的组合特征，即结构面的发育程度、组合形式；结构体的大小、几何形式和排列。 ①结构面——岩体中各种地质界面，如：层面、裂隙面、断层面、不整合面等。岩体多沿结构面发生破坏。 ②结构体——由结构面切割而成的单个块体。
㈡结构面： 1、成因类型： ⑴沉积结构面——沉积、成岩过程中形成，包括层理、层面、软弱夹层(weak intercalated layer)和不整合面等。 其中软弱夹层对岩体稳定性影响比较大，容易造成滑坡等工程事故。软弱夹层的产状与岩层产状一致。其成因分为： ①在陆相沉积间断的不整合面处形成软弱夹层； ②在火山喷发间歇期形成的风化软弱夹层； ③原生夹层。 其中①、②两种软弱夹层通常含泥质物质，松散。形成良好的地下水通道，夹层的水稳定性差，易软化、泥化，强度和稳定性差。 ⑵火成（或岩浆）结构面——在岩浆活动中形成，包括：
文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。
结构稳定理论
—拉普森方法上加以改进的一种更利于求解收敛的迭代法，引入了一个附加的未知项一荷载因子λ，其迭代过程如图2-1所示。 图2-1 弧长法 非线性屈曲分析比线性屈曲分析更精确。主要步骤设置：（1）考虑几何非线性，激活大变形效应；（2）材料模型定义。材料非线性由材料屈服准则、流动准则、强化准则定义；(3）施加荷载；(4)求解设置。定义荷载步、子步数、平衡迭代数，定义收敛准则，指定程序终止选项。划分的子步数对屈服荷载的预测准确性有很大的影响，荷载增量不宜过大；(5)采用弧长法。不指定荷载步TIME 值，也不能使用线性搜索、时间步长预测、自适应下降和自动时间步长。可以减小初始半径和降低弧长半径的下限来克服收敛困难；（6）结果。观察结构屈曲变形和相对应力分布；得到结构上任意节点的荷载—变形曲线。 3 多层钢框架整体稳定性分析 6层钢框架，横向(Y)为3跨，柱间距为6m ，纵向(X)为6跨，柱间距为4m ，层高4m ，楼面活荷载标准值为2kN/m ，沿轴线方向的所有梁上施加均布的水平线荷载q 。 钢框架梁为H 形截面，截面尺寸为w f H B t t ???=350×200×20×10，柱
图3-1 Beam188单元 图3-2 Shell181单元 3.1.2网格划分、边界条件和加载 定义单元截面、材料性质，创建几何实体模型，有限元模型网格划分的优劣直接影响结构计算的准确性，本文对钢框架的梁柱网格进行了细划分。为了反映多层钢框架在实际应用中的受力状态，在框架柱脚节点约束了所有方向的自由度，即假定框架柱脚与地面为理想刚接。按照实际情况考虑混凝土楼板以及框架梁柱的重力荷载，楼面的活荷载作用，沿轴线方向所有梁上作用均布水平线荷载q，方向与Ｙ轴的正方向一致。 有限元模型如图3-3所示。
. 目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1.结构体的类型 (2) 2.岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4、结构面 (3) 5、结构体 (4) 6、类型 (4) , 7、力学效应 (5) 二、岩层产状的记录方法 (6) * ！
] 一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。 结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： * 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体 - 碎块体 体积裂隙数 Jv(裂隙数／m3) <11～33～1010～30>30 2.岩体结构特征 { 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 不同结构类型岩体的工程地质性质：
结构的稳定性=试验+探究+引导+应用 肥城市第六高级中学朱淑芳 2011年7月19日13:18推荐设为资源 技术试验是技术的一种重要思想方法。学生在试验中经历的不仅仅是动手操作，还有技术设计、技术试验的评价等动脑的活动。通过试验法的教学，学生学会进行技术试验的方法，体验技术试验的思想，学会用试验去解决实际问题。 《结构与稳定性》这节，在介绍了稳定性的概念，然后就给出了影响结构稳定性的几个要素。这节课的关键所在是如何让学生分析出影响结构稳定性的几个要素，最好的方法就是通过试验进行处理。根据本校实际和条件，我在教学中针对本节设计了几个试验，具体如下。 分组情况：每班分6组，每组8人左右 试验场地：教室 试验内容： 一、“坐地→扎马步→站立→单腿站立”试验 源自成语：坐如钟站如松。。 试验目的：让学生了解什么是结构的稳定性，将模糊的概念系统化，上升到科学的程度 这个试验不分组，找四个学生到讲台上给大家演示各种姿势，要求保持不动：坐地、扎马步、站立、单腿站立。在这个过程中，单腿站立的学生可能一会的功夫就支撑不住了，左摇右晃，就被淘汰。下一步，请第五个学生上来给他们施加同样的外力，请同学们总结分析不同的结构姿势对试验效果的影响有什么不同？为什么会出现这样的情况？针对不稳定的结构姿势，请提出有效的提高其稳定性的方法？ 试验效果：学生很愿意做游戏，并在其中体会了快乐，也总结学会了知识。 二、“扑克牌”试验 小组试验。
试验目的：探究分析结构稳定性与支撑面大小之间的关系，分析支撑面是不是底面积？ 每组发几张扑克牌。①要求使牌稳定的站立在桌面上。一张扑克牌想让它立在桌面上几乎是不可能的，但如果把它对折后就能够立在桌面上了。②分析能够使牌站立的折叠的角度范围大约是怎样的？③牌的稳定程度与底面积、支撑面有什么关系？④联系比较生活中常见的折叠式屏风，简单分析其原理。 试验效果：这个试验现象是生活中常见的，只是未与结构的稳定性联系起来，此时加以引导，学生很容易得出结论。而且很容易分清支撑面和底面积的不同之处。 三、“砖头”试验、“摄像机三脚架”试验 小组试验。 试验目的：探究分析结构稳定性与重心高低的关系。 ⑴试验很简单，竖立的一块砖头和半块砖头，探究分析①拉倒哪个结构用的力大？②晃动桌子，哪个结构容易歪倒？③投掷石块，哪个容易被砸倒？……从不同的角度验证一块砖头的稳定性不如半块砖头的强。④把一块砖头横放或平铺在桌面上，分析稳定性发生了什么变化？为什么？⑤联系高跷和不倒翁，分析踩高跷时怎样站稳？分析不倒翁为什么不倒？ ⑵三脚架，学生也是很熟悉的，每个腿都能灵活的调节高低。让学生观察，在其他两个腿长度不变的情况下，不断地缩短第三条腿，开始三脚架还能站稳，慢慢倾斜终于倒掉。设问：①观察底面积或支撑面有没有发生变化？②三脚架为什么会歪倒？③联系比萨斜塔，分析其会不会倒掉？什么时候倒？ 试验效果：经过这个试验的分析，学生不仅总结出重心高低影响了结构稳定性，同时，也知道重心位置和支撑面之间的关系，也想到了增强结构稳定的方法，达到学以致用。 四、“相框”试验 小组试验 试验目的：探究结构稳定性与形状有关。
第十讲地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析 一、内容提要： 本讲主要讲述 ①地貌和第四纪地质各种地貌形态的特征和成因；第四纪分期。 ②岩体结构和稳定分析岩体结构面和结构体的类型和特征：赤平极射投影等结构面的图示方法；根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。 二、重点、难点： 各种地貌形态的特征和成因、岩体结构面和结构体的类型和特征以及根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。 三、内容讲解： 第三节地貌和第四纪地质 地貌即地表形态(地形)。地貌形态大小不等，千姿万态，成因复杂，但总的说来，地貌形态是内外地质营力互相作用的结果。第四纪是地球发展的最新阶段，它包括更新世和全新世。 一、主要地貌形态的特征与成因 地貌形态是由地貌基本要素所构成。地貌基本要素包括：地形面、地形线和地形点，它们是地貌形态的最简单的几何组分，决定了地貌形态的几何特征。自然界的地貌形态虽被人归结为上述三种地貌基本要素所构成。 【例题1】构成地貌形态的地貌基本要素中不包括（）。 A. 地形面 B. 地形线 C. 地形点 D. 走向线答案：D 地形面：可能是平面、曲面或波状面。例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面等。 地形线：两个地形面相交组成地形线(或一个地带)，或者是直线或者是弯曲起
伏线，例如分水线、谷底线、坡折线等等。 地形点：两条(或几条)地形线的交点，或孤立的微地形体构成地形点，这实际上是大小不同的一个区域，例如山脊线相交构成山峰点或山鞍点、山坡转折点和河谷裂点等。 任何一种地貌形态的特点，都可以通过描述其地貌形态特征和形态测量特征反映出来。 地貌基本形态具有一定的简单的几何形状，但是地貌形态组合特征，就不能用简单的几何形状来表示，而必须考虑这一形态组合的总体起伏特征，地形类别和空间分布形状。例如，山前由若干洪积扇群集所构成的洪积平原，这是一种地貌形态组合，其中每一个洪积扇作为一个基本地貌形态，具有扇形几何特征；但这一形态组合的特征则是纵向倾斜，横向和缓起伏，呈条状分布的洪积倾斜平原。 地貌的成因研究，涉及地貌形成的物质基础，地貌形成的动力和影响地貌形成发展的因素。地貌形成的物质基础是岩石和地质构造。地貌形成的动力主要有两类，即内力地质作用和外力地质作用。地貌的形成发展是内、外营力相互作用的结果。 (一)残积物及风化壳 地壳表层岩石遭受风化作用后，在原地形成的松散堆积物称残积物(层)。在地壳表层不同深度由于风化作用的因素、方式和强度不同，致使在垂直剖面上形成具有不同成分和结构的多层残积物，由这些残积物所构成的复杂剖面称为风化壳。在风化壳的顶部，通常是生物活动的场所，生物在生命过程中分泌和产生大量的有机质，有机质与残积物不断发生化学反应，改造残积物，这个过程称成土(壤)作用，经成土作用改造过的富含腐殖质的残积物称土壤。因此，残积物和土壤都是风化壳的组成物质。由于风化作用的复杂性和基岩的性质不同，风化壳可以由单一的残积层组成，也可以由多层残积层组成。