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1、,岩体力学,ROCK MECHANICS AND ENGINEERING,q,2,4.5 岩体强度特性,岩体强度是指岩体抵抗外力破坏的能力。,抗压强度抗拉强度剪切强度,强度特性,很小，避免拉应力。,回顾,3,一、岩体破坏及其方式,由于岩体实际受力条件是多种多样的，加之岩体自身的物质组成、结构特征和力学性质各异，以及复杂的环境因素等不同程度影响，所以任何单一的岩体破坏形式均不会居于主导地位。,挠曲 剪切 拉伸 压缩,4,破坏形式,1.挠曲。挠曲破坏是指由于岩体弯曲而产生拉伸张裂，并且这种张裂逐渐发展扩大，从而导致岩体破坏。这种破坏形式经常发生于矿井及其他地下硐室顶部层状围岩中。,挠曲 剪切 拉伸
2、 压缩,自重力,拉伸裂隙,裂隙扩展,5,破坏形式,2.剪切。剪切破坏是指由于剪应力达到或超过岩体极限抗剪强度时而形成剪切裂面。当破坏后的岩体沿着剪破裂面发生滑动时，剪应力便随之消减（消散）。,挠曲 剪切 拉伸 压缩,剪切,软弱岩体 开挖斜坡,压性断层破碎带,矿石坚硬顶底板软弱,剪切裂面,6,破坏形式,3.拉伸。拉伸破坏是指由于拉应力（张应力）超过岩体极限抗拉强度时而形成张性破裂面。,挠曲 剪切 拉伸 压缩,凸向临空面的斜坡岩层,产生拉应力用于弥补下滑力,横向结构面的斜坡岩体,产生张性破裂面,形成贯穿的滑动面,7,破坏形式,4.压缩。其破坏过程包括由拉伸裂缝、挠曲和剪切作用引起裂缝的增长，以及它
3、们之间的相互影响等。,挠曲 剪切 拉伸 压缩,8,1、岩体单轴抗压强度的测定,3、岩体三轴压缩强度试验,二、岩体强度的测定,2、岩体抗剪强度的测定,岩体强度试验是在现场原位切割较大尺寸试件进行单轴压缩、三轴压缩和抗剪强度试验。,9,1.准岩体强度 这种方法实质是用某种简单的试验指标来修正岩块强度，作为岩体强度的估算值。,三.岩体强度的估算,式中 Vml岩体中弹性波纵波传播速度，Vcl岩块中弹性波纵波传播速度。,10,Hoek-Brown经验强度准则,其中:m,s为与岩体结构有关的参数,三.岩体强度的估算,2.裂隙岩体强度的经验估算,令3=0，可得岩体的单轴抗压强度mc：,对于完整岩块来说S1，
4、则mc=c，即为岩块的抗压强度；对于裂隙岩体来说，必有S1.0。,11,第5章 工程岩体分类,一、工程岩体分类的目的,二、工程岩体分类的影响因素,三、工程岩体分类的原则,四、工程岩体代表性分类,12,第5章 工程岩体分类,一、工程岩体分类的目的,岩体,岩体种类繁多结构复杂,岩石工程编制定额、设计、施工,岩体质量进行评价,适合的参数或采取技术措施,选择,岩体工程稳定性,满足,影响,分类,目的一：,目的二：,目的三：,13,第5章 工程岩体分类,二、工程岩体分类的影响因素,结构面特性,岩石物理力学特性,地应力,施工条件,风化程度,工程规模,考虑因素,14,第5章 工程岩体分类,三、工程岩体分类的原
5、则,15,第5章 工程岩体分类,四、工程岩体代表性分类,1、按岩石的质量指标RQD分类,2、按岩体结构类型分类,3、我国工程岩体分级标准,4、岩体地质力学分类（CSIR分类）,16,1、按岩石的质量指标RQD分类（Rock Quality Designation）将长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长度的百分比，称为岩石质量指标RQD。按RQD大小将岩石分为五类。,第5章 工程岩体分类,笛尔（Deer）于1964,优点：能够反应岩石结构非连续性，简单易行，快速的评价岩石质量。缺点：RQD指标没有反映岩体的节理方位、充填物的影响。,17,例 某钻孔的长度为250cm，而大于1
6、0cm的岩芯总长度为157cm(如图所示)。则RQD=157/250=63%岩体分类为：一般,1、按岩石的质量指标RQD,2、按岩体结构类型分类,第5章 工程岩体分类,中国科学院地质研究所的谷德振教授提出的。,完整程度,结构面特征,岩块单轴强度,考虑因素,结构面类型和抗剪强度参数,饱和单轴抗压强度值,3、我国工程岩体分级标准 我国工程岩体分级标准GB50218-94提出两步分级法：,第5章 工程岩体分类,按岩体的基本质量指标BQ进行初步分级,按修正后的BQ值进行详细分级,对BQ值进行修正,地应力,地下水,结构面,1）岩体基本质量分级：认为岩石的坚硬程度和岩体完整程度所决定的岩体基本质量，是岩体
7、固有的属性，是有别于工程因素的共性。岩体基本质量好，则稳定性也好；反之则差。岩石的坚硬程度和岩体的完整程度，应采用定性划分和定量指标两种方法确定。,第5章 工程岩体分类,21,1）岩体基本质量分级：岩石坚硬程度的定量指标：采用实测的岩石单轴饱和抗压强度来衡量。,岩体基本质量表达式:,岩体完整程度的定量指标：采用实测岩体完整性指数Kv来确定，而岩体完整性指数是用弹性波试验资料按式（5-2）确定。,第5章 工程岩体分类,1）岩体基本质量分级：,在使用上述公式时，必须遵守下列条件：（1）当 时，就以 和Kv代入该式；（2）当 时，就以 和 代入该式.,按计算的BQ值和岩体基本质量的定性特征将岩体划分
8、为5级.,第5章 工程岩体分类,23,24,2)工程岩体质量指标BQ的修正与分级 工程岩体的稳定性，除与岩体基本质量的好坏有关外，还受地下水、主要软弱结构面、初始地应力场的影响。结合工程特点，考虑各种影响因素来修正岩体基本质量指标BQ值，作为不同工程岩体分级的定量依据。计算岩体基本质量指标修正值BQ：BQBQ100(K1+K2+K3)K1,K2,K3值，可分别地下水影响、主要软弱结构面影响、天然应力影响的修正系数。各系数由下表确定。无表中所列情况时，修正系数取零。,第5章 工程岩体分类,地下水影响修正系数K1,25,主要软弱结构面产状影响修正系数K2,初始地应力状态影响修正系数K3,根据修正值
9、BQBQ100(K1+K2+K3)的工程岩体分级仍然按表5-8进行。,4、岩体地质力学分类（CSIR分类）本分类方法是由南非科学和工业委员会提出的。CSIR分类指标值RMR（Rock Mass Rating）由岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水等5种指标组成。分类时，按各种指标的数值按表5-13A的标准评分，求和得总分RMR值，然后按表5-13B和表5-14的规定对总分作适当的修正。最后用修正的总分对照表5-13C求得所研究岩体的类别及相应的无支护地下工程的自稳定时间和岩体强度指标（C，）值。,28,第5章 工程岩体分类,29,习题,选择题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（
10、）。（A）岩体中含有大量的不连续面（B）岩体中含有水（C）岩体为非均质材料（D）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（）。（A）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系（B）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象（C）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象（D）岩体的强度比岩石的小,30,3、影响岩体质量的主要因素为（）。（A）岩石类型、埋深（B）岩石类型、含水量、温度（C）岩体的完整性和岩石的强度（D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深4、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（）（A）原生结构面（B）构造结构面（C）次生结构面,31,5、我国工程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据（）。（A）RQD（B）节理间距（C）节理密度（D）岩体完整性系数或岩体体积节理数6、我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本质量进行修正的？（）。地应力大小；地下水；结构面方位；结构面粗糙度。（A），（B），（C）（D），,32,7、某岩石、实测单轴饱和抗压强度RC=55MPa,完整性指数KV=0.8，外鉴别为原层状结构，结构面结合良好，锤击清脆有轻微回弹，按工程岩体分级标准确定该岩石的基本质量等级为（）（A）I级（B）II级（C）III级（D）IV级问答题1、为什么要进行工程岩体分类？,33,结束语,
