岩体的力学性质教程.ppt

第六章 岩体的力学性质;§6.1 岩体的变形性质 ;岩体变形试验(2种) ：静力法和动力法 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。;一、岩体变形试验及其变形参数确定;1、承压板法 ;ω是与承压板形状与刚度有关的系数。 对于圆形板ω＝0.785；对于方形板ω＝0.886 ;2、钻孔变形法 ;3、狭缝法 ;常见岩体的弹性模量和变形模量 ;几种岩体用不同试验方法测定的弹性模量;二、岩体变形参数估算;1、层状岩体变形参数估算 ;（1）法向应力σn作用下的岩体变形参数 ;(2)剪应力作用下的岩体变形参数 ;2、裂隙岩体变形参数的估算 ;（1）用RMR值估算岩体变形模量;三、岩体变形曲线类型及其特征 ;直线型;上凹型;上凸型;2、剪切变形曲线; 四、影响岩体变形性质的因素 ;结构面方位;§6.2 岩体的强度性质;一、岩体的剪切强度 ;1、原位岩体剪切试验及其强度参数确定;;岩体剪应力(τ)-剪位移(u)曲线及法向应力(σ)-法向变形(W)曲线。 剪切强度曲线及岩体剪切强度参数Cm，φm值 ;岩体内摩擦角与岩块较接近而内聚力则大大低于岩块。说明结构面的存在主要是降低了岩体的连结能力进而降低其内聚力。 ;2、岩体的剪切强度特征;坚硬岩石的强度曲线 软弱岩石的强度曲线;二、裂隙岩体的压缩强度 ;单结构面理论;岩体的强度(σ1－σ3)随结构面倾角β的变化而变化。 当β→φj或β→90°时，岩体不可能沿结构面破坏，而只能产生剪断岩体破坏。 只有当β1≤β≤β2时，岩体才能沿结构面破坏。 ;单结构面理论;单结构面理论;三、裂隙岩体强度的经验估算 ;岩体质量和经验常数之间关系表;§6.3 岩体的动力学性质;一、岩体中弹性波的传播规律;影响弹性波在岩体中的传播速度的因素 ;二、岩体中弹性波速度的测定;常见岩石的纵、横波速度值;常见岩体不同结构面发育情况下的纵波速度值 ;三、岩体的动力变形与强度参数;常见岩体动弹性模量和动泊松比参考值 ;几种岩体动、静弹性模量比较表;岩体与岩块的动弹性模量都普遍大于静弹性模量 坚硬完整岩体Ed/Eme约为1.2～2.0 风化、裂隙发育的岩体和软弱岩体Ed/Eme约为1.5～10.0左右，大者可超过20.0 原因： ①静力法采用的最大应力大部分在1.0～10.0MPa，少数则更大，变形量常以mm计，而动力法的作用应力约为10－4MPa量级，引起的变形量很微小。因此静力法会测得较大的不可逆变形，而动力法则测不到这种变形。 ②静力法持续的时间较长。 ③静力法扰动了岩体的天然结构和应力状态。 ;用动弹性模量换算静弹性模量 ;2、动力强度参数 ;岩石在不同荷载速率下的强度值;§6.4 岩体的水力学性质;一、单个结构面的水力特征 二、裂隙岩体的水力特征 三、应力对岩体渗透性能的影响 四、渗流应力;一、单个结构面的水力特征;2、非平直光滑无充填贯通结构面 ;二、裂隙岩体的水力特征;2、含多组结构面岩体的渗透性能 ;3、岩体渗透系数的测试 ;透水率q的确定（吕荣试验）;岩体渗透性分级;三、应力对岩体渗透性能的影响;四、渗流应力;第六章复习思考题;6、某裂隙化安山岩，通过野外调查和室内实验，已知岩体属质量中等一类，RMR 值为44，Q值为1，岩块单轴抗压强度σc=75MPa，薄膜充填节理强度为：φj=15°、Cj=0，假定岩体强度服从Hoek-Brown经验准则， 求：（1）绘出岩块、岩体及节理三者的强度曲线（法向应力范围为0~10MPa）； （2）绘出该岩体Cm和φm随法向应力变化的曲线（法向应力范围为0~2.5MPa）。