巖體的力學(xué)性質(zhì)課件.ppt

《巖體的力學(xué)性質(zhì)課件.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第六章巖體的力學(xué)性質(zhì)§6.1巖體的變形性質(zhì)§6.2巖體的強(qiáng)度性質(zhì)§6.3巖體的動力學(xué)性質(zhì)§6.4巖體的水力學(xué)性質(zhì)§6.1巖體的變形性質(zhì)一、巖體變形試驗(yàn)及其變形參數(shù)確定二、巖體變形參數(shù)估算三、巖體變形曲線類型及其特征四、影響巖體變形性質(zhì)的因素在受力條件改變時(shí)巖體的變形是巖塊變形和結(jié)構(gòu)變形的總和，而結(jié)構(gòu)變形通常包括結(jié)構(gòu)面閉合、充填物的壓密及結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動和滑動等變形。從巖體的定義：巖塊+結(jié)構(gòu)面=>巖體巖體變形=巖塊變形+結(jié)構(gòu)面閉合+充填物壓縮+其他變形在一般情況下，巖體的結(jié)構(gòu)變形起著控制作用。巖體變形試驗(yàn)(2種)：靜力法和動力法

2、靜力法的基本原理：在選定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上施加法向荷載，并測定其巖體的變形值；然后繪制出壓力-變形關(guān)系曲線，計(jì)算出巖體的變形參數(shù)。動力法的基本原理：用人工方法對巖體發(fā)射(或激發(fā))彈性波(聲波或地震波)，并測定其在巖體中的傳播速度，然后根據(jù)波動理論求巖體的變形參數(shù)。一、巖體變形試驗(yàn)及其變形參數(shù)確定一、巖體變形試驗(yàn)及其變形參數(shù)確定承壓板法狹縫法鉆孔變形法水壓洞室法單(雙)軸壓縮試驗(yàn)法聲波法地震波法原位巖體變形試驗(yàn)靜力法動力法1、承壓板法剛性承壓板法柔性承壓板法ω是與承壓板形狀與剛度有關(guān)的系數(shù)。對于圓形板ω＝0.78

3、5；對于方形板ω＝0.8862、鉆孔變形法優(yōu)點(diǎn)：①對巖體擾動小；②可以在地下水位以下和相當(dāng)深的部位進(jìn)行；③試驗(yàn)方向基本上不受限制，而且試驗(yàn)壓力可以達(dá)到很大；④在一次試驗(yàn)中可以同時(shí)量測幾個(gè)方向的變形，便于研究巖體的各向異性。缺點(diǎn)：試驗(yàn)涉及的巖體體積小，代表性受到局限。3、狹縫法常見巖體的彈性模量和變形模量幾種巖體用不同試驗(yàn)方法測定的彈性模量巖體的變形模量比巖塊的小，而且受結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度及風(fēng)化程度等因素影響十分明顯。不同地質(zhì)條件下的同一巖體，其變形模量相差較大。試驗(yàn)方法不同、壓力大小不同，巖體變形模量不同。二、巖體變形參數(shù)估

4、算一是在現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，建立適當(dāng)?shù)膸r體地質(zhì)力學(xué)模型，利用室內(nèi)小試件試驗(yàn)資料來估算?！惐确ǘ窃趲r體質(zhì)量評價(jià)和大量試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，建立巖體分類指標(biāo)與變形參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，并用于變形參數(shù)估算?！椒?、層狀巖體變形參數(shù)估算層狀巖體的地質(zhì)力學(xué)模型假設(shè)各巖層厚度相等為S，且性質(zhì)相同。層面的張開度可忽略不計(jì)假設(shè)巖塊的變形參數(shù)為E，μ和G，層面的變形參數(shù)為Kn，Ks。取n-t坐標(biāo)系，n垂直層面，t平行層面。由巖塊和層面組成單元體。（1）法向應(yīng)力σn作用下的巖體變形參數(shù)1)沿n方向加荷2)沿t方向加荷(2)剪應(yīng)力作用

5、下的巖體變形參數(shù)2、裂隙巖體變形參數(shù)的估算（1）用RMR值估算巖體變形模量（2）用Q值估算縱波速度和巖體平均變形模量三、巖體變形曲線類型及其特征1、法向變形曲線直線型上凹型上凸型復(fù)合型直線型通過原點(diǎn)的直線，其方程為p＝f(W)＝KW加壓過程中W隨p成正比增加巖體巖性均勻、結(jié)構(gòu)面不發(fā)育或結(jié)構(gòu)面分布均勻巖體剛度大，不易變形，巖體較堅(jiān)硬、完整、致密均勻、少裂隙，以彈性變形為主，接近于均質(zhì)彈性體。巖體剛度低、易變形，由多組結(jié)構(gòu)面切割且分布較均勻或巖性較軟弱且均質(zhì)或平行層面加壓。有明顯的塑性變形和回滯環(huán)，非彈性變形。陡直線型緩直線

6、型上凹型曲線方程為p＝f(W)，dp/dW隨p增大而遞增，dp/dW＞0層狀及節(jié)理巖體多呈這類曲線巖體剛度隨循環(huán)次數(shù)增加而增大，彈性變形成分較大。多為垂直層面加壓的較堅(jiān)硬層狀巖體。卸壓曲線較陡，變形大部分為塑性變形。多為存在軟弱夾層的層狀巖體及裂隙巖體或垂直層面加壓的層狀巖體。第二種情況第一種情況上凸型曲線方程為p＝f(W)，dp/dW隨p增加而遞減，d2p/dW2＜0。結(jié)構(gòu)面發(fā)育且有泥質(zhì)充填的巖體、較深處埋藏有軟弱夾層或巖性軟弱的巖體常呈這類曲線。復(fù)合型p-W曲線呈階梯或“S”型。結(jié)構(gòu)面發(fā)育不均或巖性不均勻的巖體，常呈

7、此類曲線。2、剪切變形曲線峰值前曲線平均斜率小，破壞位移大；峰值后應(yīng)力降很小或不變。多為沿軟弱結(jié)構(gòu)面剪切。峰值前曲線平均斜率較大，峰值強(qiáng)度較高。峰值后應(yīng)力降較大。多為沿粗糙結(jié)構(gòu)面、軟弱巖體及劇風(fēng)化巖體剪切。峰值前曲線斜率大，線性段和非線性段明顯，峰值強(qiáng)度高，破壞位移小。峰值后應(yīng)力降大，殘余強(qiáng)度較低。多為剪斷堅(jiān)硬巖體。四、影響巖體變形性質(zhì)的因素影響因素：巖性、結(jié)構(gòu)面特征、風(fēng)化程度、試驗(yàn)方法、試件尺寸、加荷條件、溫度、濕度等。結(jié)構(gòu)面密度結(jié)構(gòu)面的張開度及充填特征結(jié)構(gòu)面方位§6.2巖體的強(qiáng)度性質(zhì)一、巖體的剪切強(qiáng)度二、裂隙巖體的壓

8、縮強(qiáng)度三、裂隙巖體強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)估算巖體強(qiáng)度是指巖體抵抗外力破壞的能力。巖體的強(qiáng)度既不同于巖塊的強(qiáng)度，也不同于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，一般情況下，其強(qiáng)度介于巖塊與結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度之間。巖體和巖塊一樣，巖體強(qiáng)度也有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度之分。一、巖體的剪切強(qiáng)度巖體的剪切強(qiáng)度是指巖體內(nèi)任一方向剪切面，在法向應(yīng)力作用下所能抵抗的最大剪應(yīng)