岩体力学04工程岩体分类资料
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3岩体基本质量的分级因素3.1分级因素及其确定方法3.1.1岩体基本质量应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。
3.1.2岩石坚硬程度和岩体完整程度,应采用定性划分和定量指标两种方法确定。
3.2.1岩石坚硬程度,应按表3.2.1进行定性划分。
岩石坚硬程度的定性划分表3.2.1工程岩体分级标准(三)3.2.2岩石坚硬程度定性划分时,其风化程度应按表3.2.2确定。
岩石风化程度的划分表3.2.23.3 岩体完整程度的定性划分3.3.1 岩体完整程度,应按表3.3.1进行定性划分。
岩体完整程度的定性划分表3.3.1注:平均间距指主要结构面(1~2组)间距的平均值。
3.3.2 结构面的结合程度,应根据结构面特征,按表3.3.2 确定。
结构面结合程度的划分表3.3.23.4定量指标的确定和划分3.4.1岩石坚硬程度的定量指标,应采用岩石单轴饱和抗压强度(R C)。
R C应采用实用测值。
当无条件取得实测值时,也可采用实测的岩石点荷载强度指数(IS(50))的算值,并按下式换算:RC=22.82I(3.4.1)3.4.2岩石单轴饱和抗压强度(R C)与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系,可按表3.4.2表确定。
R C与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系表3.4.23.4.3 岩体完整程度的定量指标,应采用岩体完整性指数(K v)。
K v应采用实测值。
当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数(Jv ),按表3.4.3确定对应的Kv值。
J v与K v对照表表3.4.33.4.4岩体完整性指数(K v)与定性划分的岩体完整程度的对应关系,可按表3.4.4确定。
K v与定性划分的岩体完整程度的对应关系表3.4.43.4.5 定量指标K v、J v的测试,应符合本标准附录A的规定。
工程岩体分级标准(四)4岩体基本质量分级4.1基本质量级别的确定4.1.1岩体基本质量分级,应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标(BQ)两者相结合,按表4.1.1确定。
一、绪论1、工程岩体力学研究的根本目的和任务。
根本目的:评价和研究岩体的稳定性。
任务:研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体的变形和稳定性。
2、工程力学的研究内容:(1)岩块、岩体的地质特征;(2)岩石的物理、水理及热学特性;(3)岩块的力学性质;(4)结构面的力学性质;(5)岩体的力学性质;(6)岩体的天然应力分布规律;(7)岩体工程问题:地基、边坡、洞室岩体;(8)岩体性质改善与加固。
3、岩体力学的研究方法:(1)工程地质方法:研究岩块、岩体的地质与结构特征,为岩体力学研究提供地质资料和地质模型。
分为:a、岩矿鉴定:了解岩石的岩性、矿物成分及结构构造及成因环境。
b、地层、构造:了解岩体的地质成因、空间分布及各种结构面的发育情况,分析岩体构造变形及应力状态。
c、赋水特性:了解岩体中水分的形成、赋存与运移规律。
(2)物理实验方法:提供岩体的物理力学参数;评价岩体的变形和稳定性;岩石力学的变形与强度的机制。
分为:室内岩石物理力学试验;原位岩体力学试验、监测;天然应力测量;工程岩体物理模型试验。
(3)数学力学分析方法:建立岩体力学模型,采用适当的分析方法预测岩体在不同力场作用下的变形与稳定性。
分为:a、力学模型:本构关系、强度准则刚体力学;弹性力学;弹塑性力学;断裂力学;损伤力学;流变力学等b、分析方法:块体极限平衡法;数值模拟法等系统论;信息论;人工智能专家系统;灰色系统等二、岩块和岩体的地质特征1、岩石:由具有一定结构构造的矿物集合体组成。
2、岩块:由地质作用形成的,具有一定的岩矿组合和较强的连接强度、不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小单元。
3、结构面:地质历史发展过程中,在地质体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面。
包括:物质分异面和不连续面。
软弱结构面:在结构面中,那些规模较大、强度低、易变形的结构面称为软弱结构面。
4、岩体:在地质历史过程中形成的、由岩石块体和结构面网络组成的、具有一定的岩石成分和结构,并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
岩体的组成及工程地质特征一、岩体的概念岩体:可能由一种或多种岩石组合,且在形成现实岩体的过程中经受了构造变动、风化作用、卸荷作用等各种内力和外力地质作用的破坏及改造。
工程岩体的分类为:地基岩体、边坡岩体、地下工程围岩。
二、岩体的结构岩体是由岩块或土构成的,岩体的性质取决于岩石或土和结构面的性质。
岩体的结构面结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。
结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素。
岩体的地质构造(1)地质构造的几种类型(1)不利情况 (2)最不利情况(3)有利情况(岩层走向与边坡垂直) (4)有利情况(岩层倾向与边坡相反)(2)断裂构造①裂隙发育程度分级及对工程的影响①裂隙的分类③断层的组成及类型三、岩体结构特征1.岩体结构类型四、岩体的力学特性(一)岩体的变形特征岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两个部分。
设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。
岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。
不同岩体具有不同的流变特性。
一般有蠕变和松弛两种表现形式。
试验和工程实践表明,岩石和岩体均具有流变性。
特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体,其变形的时间效应明显,蠕变特征显著。
(二)岩体的强度性质由于岩体是由结构面和各种形状岩石块体组成的,所以,其强度同时受二者性质的控制。
如当岩体中结构面不发育,呈完整结构时,岩石的强度可视为岩体强度。
如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时,则岩体强度完全受结构面强度控制。
四、岩体的工程地质性质结构面的工程地质性质对岩体影响较大的结构面的物理力学性质,主要是结构面的产状、延续性和抗剪强度。
延伸长度为5-10m的平直结构面,对地下工程围岩的稳定就有很大的影响,对边坡的稳定影响一般不大。
结构面的规模是结构面影响工程建设的重要性质。
结构面的规模分为I-V级:①级指大断层或区域性断层,控制工程建设地区的稳定性,直接影响工程岩体稳定性。
Ⅱ、Ⅱ级结构面往往是对工程岩体力学和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件,它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面,直接威胁工程安全稳定性。
(四)其他强度实验与测试单轴压缩和三轴压缩实验是研究岩石强度的两种最容易的实验主意。
除此之外,还可以采用其他主意研究岩石的强度,比如单轴拉伸实验、劈裂实验、斜面剪切实验、直剪实验等。
1.岩石抗拉强度的测试岩石能够抵御拉应力的最大能力叫抗拉强度。
与单轴抗压强度相对应的是单轴抗拉强度,即岩石在单向拉应力作用下的极限强度。
单轴抗拉强度必须通过单轴抗拉实验获得。
然而,因为岩石为脆性材料,不能直接在实验机上举行拉伸,所以,实验时普通用粘结剂在试件端部分离粘结一个与试件直径相等的金属垫块(见图19-27)后再举行拉伸。
岩石的单轴抗拉强度为(19-44)——岩石的单轴抗拉强度;d式中:σt——试件被拉断时的荷载;PmaxA--试件的截面面积。
上述实验中试件的制作十分复杂,所以人们往往通过间接主意获得岩石的抗拉强度。
劈裂实验(或称巴西实验)是最常用的实验,这是一种沿着圆饼状试件径向加载,使之劈裂,以求得抗拉强度的主意。
因其容易易行,在国内外被广泛采用。
加载方式如图19-28所示,在压力作用下,试件将沿着加载方向发生劈裂,岩石的抗拉强度可通过下式计算(19-45)式中:D、l一分离为试件的直径和厚度;——劈裂时的最大荷载。
Pmax劈裂实验获得的抗拉强度并不是岩石的单轴抗拉强度,这是因为在劈裂实验时,试件内部的应力状态并单向应力状态。
破碎面上的应力状态属于拉一压应力(见图19-29),因为岩石的抗拉强度远小于它的抗压强度,所以,在被压坏之前,试件首先被拉坏。
即试件的破坏是在压应力作用下的拉裂破坏。
2.剪切实验这种类型的实验是为了决定岩石的剪切强度。
岩石的剪切强度是指岩石在一定的应力条件下(主要指压应力)所能抵御的最大剪应力。
目前常用的主要包括斜面剪切实验、直剪实验等。
因为斜面座的角度调节范围有限,所以这种实验有很大的局限性。
直剪实验是决定岩石剪切强度的最容易主意,但也有显然的缺点,主要是破坏面上的应力不匀称,岩石的破坏机理不十分清晰。