工程岩土学06影响岩体力学性质的主要因素
- 格式:ppt
- 大小:2.61 MB
- 文档页数:68
一、名词解释:1.工程岩土学是研究岩体和土体工程地质性质及其形成和变化规律以及如何改善这些性质的学科,是工程地质学的分支之一,是工程地质学中的基础理论部分。
2.土是由各种不同成因类型的岩石经风化,搬运,沉积而成的疏松沉积物。
3.土通常由相互作用的固,液,气三部分组成(土粒、水、气)。
4.粘土矿物:是由原生硅酸盐类经水解作用而形成的次生硅酸盐矿物,具层状(高岭石、蒙脱石、伊利石)或链状的晶体结构,外形多呈片状,且含有不同数量的水。
粘土矿物的晶胞构成单元是:硅氧四面体层(T),铝氢氧八面体层(O)。
5.双电层即由矿物表面的负电荷与吸附层中的阳离子所构成的这个整体。
6.矿物密度:矿物颗粒单位体积质量为矿物密度7.颗粒密度:土中固体颗粒单位体积质量称为土的颗粒密度。
8.结合水是指在矿物颗粒表面作用力(静电引力, 分子力)的直接影响下而形成于颗粒表面的水。
9.强结合水:晶格断面上剩余的电价和交换阳离子吸附水汽而形成。
吸力高达10MPa以上。
10.弱结合水:也称薄膜水,距土粒稍远,位于强结合水层的外围,占水膜的主要部分。
11.土由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限12.土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限13.塑性指数I P=W L-W P表示土可塑性强弱,塑性上、下限之差正是大部分弱结合水的含量。
14.可塑状态,就是当粘性土在某含水量范围内,可用外力塑成任何形状而不发生裂纹,并当外力移去后仍能保持既得的形状,以上的这种性能叫做可塑性。
15.土的结构:是组成土的固体矿物颗粒的形态和组合特征,包括颗粒大小、形状和表面特征,颗粒的排列组合情况和数量关系,以及颗粒的联结特征和孔隙特征。
16.土的构造:指在一定土体中,结构相对均一的结构单元体的形态和组合特征,同样也包括单元体的形状、大小、排列和相互关系等方面。
17.颗粒的大小通常用其直径来表示,称为粒径。
18.将颗粒的大小变化范围划分为几个粒径区段,每一个粒径区段包括大小比较相近的颗粒,称为粒组。
岩石力学性质的影响因素分析岩石力学性质对建设和地质工程建设有着重要意义,其影响因素及其研究是当今岩石科学研究的重点之一。
岩石力学性质的研究是研究岩石的基础科学,是岩石和岩土力学的理论基础。
有关岩石力学性质的影响因素的研究,是对岩石特性有更深入理解,对这一领域有更加深刻的了解,从而更好地运用到实际建设中。
二、影响岩石力学性质的因素1、岩石结构特征:岩石有各种不同的结构,例如交互变异、晶体质地、微观结构、晶体形状等,这些不同的结构特征会影响岩石的力学性质。
2、岩石的成分:岩石的成分对岩石的物理性质和力学性质有着重要的影响,它们确定了岩石的抗压强度、抗折强度、抗剪强度等物理性质。
3、外部条件:外部条件包括温度、湿度、渗透、损伤等因素,这些因素会影响岩石的力学性质,改变岩石的强度和硬度。
4、构造因素:构造因素指的是岩石的成岩作用和解离作用,这些作用会改变岩石的结构,影响岩石的力学性质。
三、影响岩石力学性质的计算方法1、力学模型:通过力学模型可以准确地预测岩石的力学性质。
它可以根据典型的岩石试样,经过力学分析和计算,从而得出岩石的强度、抗折强度、抗剪强度等物理性质。
2、实验方法:实验方法可以用于进行岩石力学性质的测定。
实验中,通过压缩试验、抗剪试验等方法,测试岩石的强度、抗压强度、抗折强度等物理性质。
3、仿真模型:仿真模型是以计算机计算方法为主,利用大量的室内和室外实验测试结果,结合地质构造、地表特征、温度湿度等特征,建立一个有关岩石力学性质的仿真模型。
在仿真模型中,可以根据所要求的结果,以及相应的地质条件,用计算机模拟岩石的力学性质,从而准确预测岩石的力学性质。
四、岩石力学性质的应用岩石力学性质的研究和实践应用在建设和工程中具有重要意义。
例如,在岩石坝的建设中,建筑物的抗压强度等力学性质是关键,必须根据不同的条件,控制较高的强度和硬度,才能保证岩石坝的安全稳定运行。
另外,岩石力学性质也应用于矿山建设、地震控制和监测、爆破挖掘、地质探测等建设和工程中。
岩体的力学性质包括岩体的变形性质、强度性质、动力学性质和水力学性质等方面。
岩体在外力作用下的力学属性表现出非均质性、非连续、各向异性和非弹性。
岩体的力学性质取决于两个方面:1)受力条件;2)岩体的地质特征及其赋存环境条件。
其中地质特征包括岩石材料性质、结构面的发育情况及性质(影响岩体的力学性质不同于岩块的本质原因);赋存环境条件包括天然应力和地下水。
第一节岩体的变形性质一、岩体变形试验及其变形参数确定变形参数包括变形模量和弹性模量。
按静力法得到,动力法得到。
1.承压板法刚性承压板法和柔性承压板法各级压力P-W(岩体变形值)曲线按布西涅斯克公式计算岩体的变形模量Em(Mpa)和弹性模量Eme(Mpa)。
式中:P—承压板单位面积上的压力(Mpa);D—承压板的直径或边长(cm);W,We—为相应P下的总变形和弹性变形;ω—与承压板形状、刚度有关系数,圆形板ω=0.785,方形板ω=0.886。
μm—岩体的泊松比。
★定义:岩体变形模量(Em):岩体在无侧限受压条件下的应力与总应变之比值。
岩体弹性模量(Eme):岩体在无侧限受压条件下的应力与弹性应变之比值。
2.钻孔变形法钻孔膨胀计利用厚壁筒理论(弹性力学)得:式中:d为钻孔孔隙(cm);P为计算压力(Mpa);u为法向变形(cm)。
与承压板比较其优点:①对岩体扰动小;②可以在地下水位以下笔相当深的部位进行;③试验方向不受限制;④可以测出几个方向的变形,便于研究岩体的各向异性。
缺点:涉及岩体体积小,代表性受局限。
3.狭缝法(狭缝扁千斤顶法)水平的,也可以是垂直的。
如图6.3所示。
二、岩体变形参数估算现场原位试验费用昂贵,周期长,一般只在重要的或大型工程中进行,因此,岩体变形参数的很多情况下必须进行估算。
两种方法:①现场地质调查→建立适当的岩体地质力学模型→室内小试件试验资料→进行估算;②岩体质量评价和大量试验资料→建立岩体分类指标与变形参数间的经验关系→进行估算。