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裂隙岩体水力学基础(朱珍德,郭海庆著)思维导图

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裂隙岩体渗流概述

裂隙岩体渗流概述

裂隙岩体渗流概述龚章龙;卢博【摘要】Starting from three aspects of control role of rock stress field upon the seepage,working mechanism of seepage upon rock,and stress-flow coupling,the paper analyzes major cracked rock flow problems,and describes three basis cracked rock models and merits and defects,which has provided some guidance for rationally selecting cracked rock flow computation model.%从岩体应力场对渗流的控制作用、渗流对岩体的作用机理、应力—渗流耦合三方面，分析了裂隙岩体渗流的主要问题，阐述了裂隙岩体三个基本模型的原理和优缺点，为合理选取裂隙岩体渗流计算模型提供了参考。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)036【总页数】3页(P55-56,57)【关键词】裂隙岩体;渗流耦合;渗透系数;模型【作者】龚章龙;卢博【作者单位】三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002;三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】P584天然岩体中存在着大量裂隙和孔隙，这些裂隙和孔隙形成的应力场和渗流场相互影响，对各类岩体工程(边坡、地下洞室等)的设计施工以及工程运营时的稳定性有着极大的制约。

20世纪初期，人们对裂隙岩体渗流问题的处理仍简单套用孔隙介质渗流理论，这直接导致了1959年法国马尔帕赛特拱坝溃坝，并造成了大量的人员伤亡。

通过对该坝溃坝原因的分析，人们逐渐开始对裂隙岩体渗流问题进行研究。

1.1 岩体应力场对渗流的影响岩体应力场主要是通过改变岩体内应力状态对渗流产生影响。

水文资料 水文地质学基础第四章PPT课件

水文资料 水文地质学基础第四章PPT课件

• 野外实验证实：当I=0.00005~0.05之间变动时， 达西定律成立。
• 地下水不仅在多孔介质中的渗流，在裂隙、溶 穴中的渗流多数情况下也服从达西定律。达西 定律的适用范围实际上相当广泛。
• 因地下水的渗流运动极其复杂，用雷诺数确定 的层流 —— 过渡带 —— 紊流，还没有精确的分界 线，达西定律的适用范围至今还没有彻底解决。
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第14页/共58页
（四）渗透系数(K)
渗透系数的概念： • 渗透系数—表征岩石渗透性能的定量指标。 • 渗透系数的单位：一般采用m/d、cm/s • 渗透系数的物理意义：
由达西公式(V = KI）可知：
渗透系数为水力梯度I=1时的渗透流速。
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• 渗透系数的影响因素： (V = KI） a.渗透系数与水力梯度、渗透流速有关 水力梯度 = 定值时,渗透系数愈大,渗透流速就愈大；
渗流场中具有一 个以上补给点或排 泄点时,首先要确定 分流线(图4)；分流 线是虚拟的隔水边 界。
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②根据流线与等水头线正交的规则,在已知 流线与等水头线间插补其余部分。
若规定相邻两条流线之间通过的流量相 等,则流线的疏密可以反映地下径流强度 （流线密代表径流强,疏代表径流弱）,等水 头线的密疏则说明水力梯度的大小。
即：渗透流速等
于实际流速 与有ne效空隙度的乘v积。neu
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（三）水力梯度（I）
水力梯度的概念：
• 水力梯度I的定义：
沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比 值。
• 水力梯度I的讨论：
水在空隙中运动时,必须克服水与隙壁以及流
动快慢不同的水质点之间的摩擦阻力(摩擦阻力

岩体力学各章内容要点及重点

岩体力学各章内容要点及重点
岩体力学
新的课程——《岩体力学》。 岩体力学是土木工程专业的专业基础课，它是研究工程岩体在工
程建筑物荷载等外力作用下变形、破坏的理论与实际应用的一门 学科。
在工程实践中，如盖大楼、造大桥、开挖隧道、修水坝等常遇到 各种岩体力学问题，需要运用岩体力学知识来解决。
那么，岩体力学是一门怎样的科学呢？它的研究对象、研究任务 和研究内容是什么？它是怎样研究和解决岩体力学问题的呢？下 面我们将逐一介绍。
其中，岩体的变形性质和剪切强度是学习的重点，其他 内容可以一般了解。
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第七章 岩体中的天然应力
人类工程活动之前存在于岩体中的应力，称为天然应力。 岩体在天然应力作用下，不是处于静力稳定，而是处于 一种动力平衡状态，一旦应力状态发生改变，这种动力 平衡条件将遭破坏，岩体也将发生这样或那样的失稳现 象。岩体中的天然应力状态，在研究区域稳定、岩体稳 定性以及在原位岩体测试工作中，均具有重要的实际意 义。
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第一章 绪论
❖ 岩体力学是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下 变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础 学科。它的研究对象是各类岩体。
❖ 本章主要介绍岩体力学的定义、学科分支、研究意义、研究内容、 研究方法、岩体力学的发展历史和发展趋势。
❖ 在这一章里我们将学习以下内容： 一、岩体力学的定义 二、岩体力学的研究内容和研究方法 三、岩体力学的发展概况与动态
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第九章 边坡岩体稳定性分析
边坡在其形成及运营过程中，在诸如重力、工程作用 力、水压力及地震作用等力场的作用下，坡体内应力 分布发生变化，当组成边坡的岩土体强度不能适应此 应力状态时，就要产生变形破坏，引发事故或灾害， 常给人类工程活动及生命财产带来巨大的损失。

四章岩体的基本力学质

四章岩体的基本力学质
图4－2 按力学观点的破坏面和破坏带分类
三、岩体破碎程度分类
裂隙度 切割度
单组结构面
（一）裂隙度K
多组结构面
1.单组节理
设勘测线长度为 ，在
上出现的节理的个数为n，
则
k

n
节理之间的平均间距为
d l 1
nk
10m
实例： k=4/10=0.4/m d=1/k=2.5m
按间距分类
d>180cm 整体结构 d=30~180 块状结构 d<30 破裂结构
返回
（二）切割度 xe
节理并非在岩体内全部贯通，用“切割度”来
描述节理贯通度，在岩体中取一平直断面，总
截面积为A，其中被节理面切割的面积为a；则
切割度为
Xe

a A
多处不连续切割叠加：
n
a ai
i
实例
表4-2 按切割度分类 切割度与裂隙度的关系
Xr XeK 式中： X r －岩体体积内部被某组节理切割
第四章 岩体的基本力学性质 4.1 岩体结构面分析
一、结构面：断层、节理、褶皱……统称
完整性很好——连续介质力学方法
岩体 非常破碎——土力学方法
两者之间——裂隙体力学方法
结构面影响
Hale Waihona Puke 岩体不连续性，各向异性 反映区域性地质构造 降低岩体强度
岩体强度=岩块强度+节理强度
图4－1节理岩体的强度特征与岩石强度的区别 Ⅰ－岩石；Ⅱ－节理化岩体：Ⅲ－节理
按裂隙度分类
d<6.5 极破裂结构
K=0~1/m
疏节理
K=1~10/m 密节理
K=10~100/m 很密节理

第六章 岩体的力学性质 (岩体力学)

第六章 岩体的力学性质 (岩体力学)

陡
岩体刚度大，不易变形，岩体
直
较坚硬、完整、致密均匀、少
线
裂隙，以弹性变形为主，接近
型
于均质弹性体。
缓 直 线 型
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岩体刚度低、易变形，由多组结
构面切割且分布较均匀或岩性较
软弱且均质或平行层面加压。有
明显的塑性变形和回滞环，非弹
性变形。
土木工程专业课程——《岩体力学》
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第六章 岩体的力学性质
土木工程专业课程——《岩体力学》
(Q 1)
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第六章 岩体的力学性质
三、岩体变形曲线类型及其特征
1、法向变形曲线
直线型 上凹型 上凸型 复合型
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土木工程专业课程——《岩体力学》
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第六章 岩体的力学性质
直 线 型
通过原点的直线，其方程为p＝f(W)＝KW
加压过程中W随p成正比增加 岩体岩性均匀、结构面不发育或结构面分布均匀
土木工程专业课程——《岩体力学》
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第六章 岩体的力学性质
静力法的基本原理：在选定的岩体表面、 槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测 定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变 形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
动力法的基本原理：用人工方法对岩体 发射(或激发)弹性波(声波或地震波)，并 测定其在岩体中的传播速度，然后根据 波动理论求岩体的变形参数。
小，代表性受到局限。
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土木工程专业课程——《岩体力学》
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3、狭缝法
第六章 岩体的力学性质
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Em
pl 2WR
[(1 m )(tg1
tg
2)
(1 m )(sin 21 sin 2 2)]

第九次课 岩体的动力、水力性质

第九次课 岩体的动力、水力性质

三、试验法测定岩体渗透系数源自抽水试验 压水试验 岩体单位吸水量是指 单位试验压力下、单 位长度试段在单位时 间内的岩体的吸水量。
Q W Lp
aL K 0.525W lg r0
四、地下水渗流对岩体的影响
岩体与地下水的相互作用，一方面水改变着岩体的物 理、化学及力学性质，另一方面岩石也改变着地下水 自身的物理、力学性质及化学组份。 物理作用 化学作用 力学作用
岩体渗流性大小取决于岩体结构面性质和岩块的岩性 岩体渗流裂隙导水，微裂隙和岩石空隙蓄水
裂隙网络渗流具有定向性 一般将岩体看做非连续介质 岩体渗流具有“偏流效应” 岩体渗流具有高度的非均匀性和各向异性
大部分岩体渗流均符合达西渗流定律
岩体渗流受应力场影响明显 岩体的空隙是地下水赋存场所和运移通道
岩体间隙结构及相关介质
多孔连续介质
裂隙网络介质 狭义双重介质 广义双重介质 连通裂隙网络 非连通裂隙网络
岩溶管道网络介质
溶隙-管道介质
裂隙岩体的水力特性
一、单个结构面的水力特征 二、裂隙岩体的水力特征 三、试验法测定岩体渗透系数 四、地下水渗流对岩体的影响 五、岩体应力对岩体渗透性能的影响
一、单个结构面的水力特征
二、岩体中弹性波速度的测定

地震波法 声波法 超声波法
•选择代表性测线，布置 测点和安装声波仪 •发生正弦脉冲，向岩体 内发射声波 •记录纵、横波在岩体中 传播的时间
D2 vmp t p
vms
D2 t s
动力检测法的优缺点



优点 对岩体的破坏和扰动小 不受自然条件限制 效率高，成本低
岩体的动力学、水力学性质

§4.5 岩体的动力学性质 §4.6 岩体的水力学性质
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