岩体的工程地质特性ppt课件

05.06.2020，岩石的工程地质特性，05.06.2020。1构造面、构造体、岩石2的构造3岩体的强度4岩体的破坏机制及破坏标准5岩体的变形特性6岩体的质量评价和分类，本章内容：05.06.2020，本章的主要难点：1，岩石结构；2，岩床的强度特性3，岩床的破坏机制4，岩床的分类。核心术语：岩石结构、岩石强度、准岩石强度；岩石变形，岩石RQD质量指标；完整性系数；岩石坚固系数，05.06.2020，要求：1，确定本课程的核心任务；2、了解几种代表性的岩石分类方法。3、了解我国工程岩石分类标准(GB 50248-94)。05.06.2020，第一，结构面、结构面、岩体、结构面：是指存在于岩体中的多种不同原因和特性的地质界面，如物质的分割界面、连接、编织、断层、不均匀性等。结构：结构面从岩体中剪切的几何图形称为结构(岩石)。岩体：结构表面和结构的地质统一体。05.06.2020，(a)，可以根据结构体的大小、规模划分：I级结构：I级结构面切割的结构(地质体)。level II结构：由level II结构面切割的I结构的结构(山)。楼层III结构：透过将楼层II结构切割回楼层III结构面而建立的结构。IV等级结构：III等级结构后被IV等级结构面切割的结构(完整的岩石或岩石块)。05.06.2020，(b)，结构的块数，结构的块数通常表示最小结构的大小。在岩石工程稳定性分析中，构造体的块体图决定了岩石工程围岩的破坏方法，从而决定了支护和加固方法。开挖过程中，结构的块体程度影响施工及临时支护。05.06.2020，(3)，结构的形式，1，板结构：2，柱状结构：3，圆锥结构：结构的形状与岩石类型相关；与区域结构的运动强度有关。与项目的围岩破坏方式有关。05.06.2020，第二，岩体的结构，岩体的结构是指岩体中构造面和构造体的形态和耦合特性。根据岩体被结构面分割的程度或结构体的形态特征，岩体结构可以分为以下几种基本类型：岩体结构，整体结构，层状结构，块状结构，裂变结构，裂变结构，05.06.2020。1，整体结构，岩石单一结构，关节不发达，没有薄弱的结构面或夹子，层状结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构大小大于工程大小。完整性系数0.75结构面间距1.5m地面特性：高完整性强度，稳定岩体可视为均匀性、各向同性连续介质。05.06.2020，2，通过块状结构、节理发育、轻微的中间层或微裂纹，将岩体切割成柱状、块状或金刚石等结构。在工程范围内，两组以上的接头大大发展，构成了影响工程稳定性的危险岩石块，其大小小于工程几何尺寸。完整性系数0.35 0.75结构面间距0.71.5m岩土特性：高完整性强度，结构面相互包含，岩体基本稳定，接近弹性等同性。05.06.2020，3，中等厚度(0.25 0.5米)和薄层(0.25米)均匀化，硬、弱、弱、硬沉积岩或沉积变质岩形成的岩石。结构面主要由台阶、扁体、关节构成，通常有层间缺陷，结构体呈板状，板环相互紧贴。完整性系数：0.3 0.6层；薄层0.4结构面间距：0.250.5m层；薄层0.25m岩土工程特性：在工程范围内，一组关节明显发育，是层内具有均匀地质特性和机械特性的各向异性、层内均匀连续介质。其变形和强度特性由层和岩石的组合控制，岩体稳定性差。05.06.2020，4，分裂结构，结构开发，各种结构面和断裂交叉发育，大部分充满泥浆。岩体破碎，块状或板状，部分由坚硬的大块或块状岩石包裹，作为不均匀的不连续介质，稳定性很差。，05.06.2020，5，块状结构，主要是各种严重风化或挤压的岩体或土壤。结构面相当发达，网状、岩体极度破碎，断层泥混合松散堆积或致密堆积。完整性系数：2a，矩形剖面。加压装置：千斤顶、应力枕。05.06.2020，第四，岩石破坏机制和破坏标准，(a)岩石破坏概念岩体在特定应力条件下，其结构与岩石破坏(承载力和稳定性损失)相关联，因而丢失。结构损失后岩体的运动称为岩体工程结构的破坏(工程使用，影响报废)。工程岩石破坏可以分为1、结构面裂缝、误动或滑移、结构面拉伸破坏或剪切破坏等2个阶段。2、结构体运动。边坡滑动，倾倒，滚石，屋顶跌落等。(b)，岩石破坏机制，拉伸破坏1，垂直结构表面方向的拉伸破坏。2，沿结构面方向的拉伸破坏。3，完全岩体的拉伸破坏。05.06.2020，(2)，岩石破坏机制，剪切破坏1，沿结构面的剪切破坏(取决于结构面的强度)2，剪切结构面的剪切破坏(取决于岩石的强度)，临时，临时面，(3)，岩石破坏基准，1，yeger基准，节理面的极限应力平衡方程：(1)节理面梯度满足12，满足JB2，则岩体与节理无关，具体取决于岩体强度。耶格基准，如图所示，围压3=c增大，即c1c2，岩床的强度增大。05.06.2020，2，霍克-布朗经验标准，格式：c全岩石单轴抗压强度；Mb霍克-布朗常数；s，取决于岩石质量特性的常数，对于整个岩石，s=1，=0.5。05.06.2020，5岩石的变形特性，1轴和3轴压缩变形特性1，现场岩体1轴和3轴压缩试验的应力应变全过程曲线，05.06.2020。2，典型岩石应力-应变全过程曲线，步骤4:(1)裂纹压缩阶段(OA):曲线上凹型(2)弹性变形阶段(AB)3360为直线(3)塑性变形阶段(BC):曲线上凹型(OA)，3，岩石变形曲线的基本形式，(1)线性：没有坚硬完整裂纹的岩体，(2)凹陷：节理裂隙发育，泥质充填，岩性软弱，(3)凹陷：坚硬但裂纹发达，大部分开放且未充填，05.06.2020，4、岩石和岩石的应力应变曲线、岩石剪切变形特性、岩体剪切变形是许多岩石工程，尤其是边坡工程中最常见的变形模式。在屈服点下，变形曲线类似于压缩变形。屈服点后在岩石中，构造面和构造体首先被切断，应力减少一次，在峰值前可能发生多次应力下降。应力在一定程度上增加时，未修剪的部分瞬间具有破坏性，伴随着较大的应力降，可能会发生稳定的滑动。05.06.2020，岩床的各向异性变形特性，1，特性：垂直边岩床的变形系数e明显小于平行面方向岩床的变形系数e/。05.06.2020，2，其他变形机制：3，构成岩体变形各向异性的两个基本因素：(1)物质成分和物质结构的方向；(2)结构面的方向；(1)垂直面的压缩变形量主要聚集在岩体和结构面(软弱夹层)固结上；层状岩体不仅在裂隙面的压缩变形量大，在演化过程中，由于沉积规律的变化，矿物的连接力弱、密度低的部位出现，这是垂直面压缩变形量大的另一个原因。(2)平行水平方向的压缩变形量主要是由于岩体和少量结构面的作用不正常而引起的。05.06.2020，现场岩石变形参数的确定，常用的静态方法有轴承压盘试验(千斤顶载荷试验)、径向载荷试验、水压法等。目的：测定岩体变形指数e，-关系。岩石现场变形试验方法：静态方法、动力法(弹性波测定法)、05.06.2020、1，表面压板测试，(1)测试装置由四部分组成：垫板(压板)、装载装置(千斤顶或压力枕)、力装置(力柱、力柱垫板)、变形测量装置(微米)、05.06.2020，岩石结构及工程要求可以决定什么装载方法。完整的岩体：可以采用大循环荷载法确定不同荷载下岩石的变形特性。多裂隙岩体：利用多循环或单循环荷载方法，可以了解各种结构对岩体变形的影响。(2)设定负载方式，将垫的总变形(位移)量设定为W0。其中弹性变形量为We，塑胶变形为Wp时，岩床的变形指数：表示式中：p-负载面的单位面积的压力；b压力板直径或侧面长度；与压型板的形状和刚度相关的系数，对于正方形板为0.88，对于圆形板为0.79；岩石泊松比。岩石变形系数：岩石弹性系数：2，钻孔轴承板法，表面轴承板法测量的岩石变形系数是低的，因为工程岩石表面附近的岩体大部分是不同程度的松散发生。为了消除松散的影响，岩体变形系数开始用孔基准轴承压盘法测量。测量结果表明，多孔层合板法测量的原位岩体变形参数远高于表面轴承压盘试验，最高可达10倍以上。岩石动态弹性模量Ed测量：通过少量药包爆炸刺激地震波，在距源一定距离的位置安装探测器，检测弹性波。根据弹性模量Ed和动态泊松比d的弹性波速计算。中心：VP，大纵波速度和横波速度，是岩床的密度。一般为EdEe，d。05.06.2020，6、岩体质量评价和分类，岩体质量分类影响岩体稳定性，建立了影响工程设计、建设和维护的各种因素的若干评价指标，评价工程地区岩体质量，分为不同等级或类别。分类目的：为岩石工程建设的勘察、设计、施工和准备定额提供必要的基本依据。根据分类目的，可分为综合性和主题性两种。根据涉及的元素数，可以分为单个元素分类和多个元素分类。05.06.2020，(a)，工程岩石分类的参考影响因素，1，岩石质量。主要表现在岩石的强度和变形特性。2、岩体的完整性。岩体的完整性取决于离散面的群数和密度。可以将结构面频率(中断度)、间距、核心采用率、岩体质量指标RQD和完整性系数描述为定量指标。这些定量指标是表征岩体工程特性的重要参数。3、结构面条件。包括结构面的生产、粗糙度和填充。岩体的工程性质主要取决于构造面的特性和分布状态以及其间的充填特性等。05.06.2020，4，岩石和构造面的风化程度。风化程度越高，岩体破碎，强度越低。5、地下水的影响。泄漏、软化、膨胀、崩溃、静态、流体力学压力等。6、geostress。Geostress难以测量，对项目的影响也难以确定，因此影响通常反映在综合因素中。(a)，工程岩石分类的参考影响因素，(b)，几种代表性工程岩石分类方法，格式：Rc岩石单轴抗压强度，Mpaf20为1级，最强；f0.3是级别10，是最弱的。优点：格式简单，使用方便。缺点：由于没有考虑岩体完整性、岩体结构特性对稳定性的影响，因此无法准确评价岩体稳定性。1，以推石分类岩石试件的单轴压缩强度为分类标准，根据推石的坚固系数f将岩石分类为10级。f值越大，岩体越稳定。05.06.2020，2，岩石单轴抗压强度分类，我国工程界根据岩石单轴抗压强度分为四类：05.06.2020，3，根据岩体完整性系数Kv(裂隙系数)分类，表达式：Vpm，Vpr岩体，岩体弹性纵波速度(m/s)。，4，按心核质量指数(RQD)分类的TIR(Deer，1968)，建议在钻探时根据岩芯的完整性判断岩床的质量，对岩床进行分类。中心：Li-选定核心的核心段长度为10厘米；进入L-核心的总程度，m .5，以弹性波速度分类，6，biniofvsky节理岩石地质力学分类(rmr分类系统)，biniofski (Bieniawski，1976)分类指标RMR，(1)岩床强度(R1)(2)RQD值(R2)(3)接头间距(R3)(4)接头条件(R4)(5)地下水(R5)(6)接头，(1)相应岩石强度的岩体分级值R1，(2)岩体质量指标的岩体分级值R2，(3)最受影响的节理组间距的岩体分级值R3，(4)节理状态的岩体质量分级值R4，(5)基于地下水状态的岩体质量分级值R5，(6)，7，巴顿岩体(q)分类，挪威巴顿(Barton)等以1974年隧道工程调查为基础，提出了以6个参数表示的岩体质量指数q作为岩体分类的依据。风格：RQD岩石质量指标；Jn联合组数分数；Jr接头表面粗糙度分数；根据Jw裂纹数条件分级；Ja接头变更等级；SRF geostress影响分数(应力减少系数)。q反映了岩体的三个方面：岩体完整性；它表示结构表面的形状、填充属性和次要变化量。指示水和其他应力存在时对岩石质量的影响。(1)接合群组数影响(Jn)，(2)接合粗糙度影响(Jr)，(3)接合变更程度影响(Ja)，(4)裂纹数影响(Ja)，05.06.2020，(5)根据地应力影响(SRF)、地下开挖等效直径：q值，可以将岩石分为9类。图：05.06.2020，将Q分类考虑的对象更全面、定性分析和定量评价相结合，推荐此分类，适用于处理非常弱的岩石。皮尼尼奥夫斯基(Bieniawski，1976)根据广泛的调查统计，发现q值和RMR值之间存在以下条件关系：05.06.2020，(3)，中国工程岩体的分类标准(GB 50248-94)，1，工程岩体的分类基本方法(1)岩体的基本质量标准决定岩体的坚硬度和岩体的完整性，决定岩体的基本质量。岩体基本质量好，稳定性好。另一方面，稳定性较差。05.06.2020，A，利用饱和岩石的单轴抗压强度C分割岩石的刚性度，C与点荷载强度指数的关系：表示直径50毫米圆柱试件径向压力的点荷载强度。b，完整性系数Kv分割岩体完整性，岩体节理数和(zo/m3):格式：Sn n组节理