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岩体力学岩体的力学特性.PPT汇编
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按结构面间距d的分级表
描 述 间 距(mm)
结构面按裂隙度K分类: k=0-1为疏节理, k=1-10为密节理, k=10-100为非常密集节理 k=100-1000为压碎、糜棱 化。
极密集的间距 <20 很密的间距 20-60 密集的间距 60-200 中等的间距 200-600 宽的间距 600-2000 很宽的间距 2000-6000 极宽的间距 >6000
弱节理化 中等节理化 强节理化 完全节理化
0.2-0.4 0.4-0.6 0.6-0.8 0.8-1.0
描 述 很低连续性 低的连续性 中等连续性 高连续性 很高连续性
迹长(m) <1 1-3 3-l0 10-20 >20
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E.结构面密集程度:
结构面的密集程度反映结构面发育的密集程度 裂隙度K:沿取样线方向单位长度上的结构面数量。 设取样线长度为L,单位m,该长度内出现的结构面数量n,沿取 样线方向结构面平均间距为d′,则
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F.结构面分级-1
结构面的发育程度,规模大小,组合形式等因素决定了结构体的 形状,方位和大小,是控制岩体稳定性的重要因素。
结构面发育程度和规模分为五级 Ⅰ级结构面:对区域构造起控制作用的断裂带。 Ⅱ级结构面:延展性强而宽度有限的地址界面,不整合 面, Ⅲ级结构面:局部性的断裂构造,主要是小断层 Ⅳ级结构面:延展性较差,无明显宽度,主要是 节理面 Ⅴ级结构面:延性甚差,无宽度之别,分布随机,细小 结构面。
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结构面分级-2
级序 分级依据 地质类型 力产状:指结构面的走向,倾向和倾角,用倾向/倾角
表示。
方位角:从标准方向的北端起,顺时针方向到直线的水平角称为
该直线的方位角。方位角的取值范围为0°-360°。
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D.结构面贯通类型和连续性
贯通类型 ①非贯通性结构面:较短、不能贯通,岩块强度降低、变形增大. ②半贯通性结构面:有一定长度、不能贯通,岩块强度降低、变 形增大. ③贯通性结构面:长度较长、连续好、贯通整个岩体、构成岩体 边界,它对岩体有较大的影响,破坏常受这种结构面控制.
岩体(Rock Mass) :结构面和结构体组成的地质体。 结构面(rock mass discontinuity) :岩体中开裂的或易于开裂的地质 界面叫结构面; 具有一定的厚度 其几何形态可用起伏形状,粗糙度和形貌描述; 其充填和胶结的情况决定了其力学特性,是研究重点 其产状描述了结构面的空间分布 不连续面:开裂的或垂直于结构面方向抗拉强度很小的结构面; 断层、节理和劈理。 结构体(Structural rock ):由不连续面切割而成的完整岩块。`
K=n/L , d’ =1/K=L/n 线密度Kd:若取样线垂直结构面,则裂隙度被称为线密度。 间距d:同一组结构面法线方向上结构面平均距离。 Kd=n/L , d =1/Kd=L/n
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多组结构面裂隙度K的计算: Ka=1/max =cosξa/da Kb=1/mbx =cosξb/db · · · · · · , Kn=1/mnx =cosξn/dn K=Ka+Kb+· · · +Kn
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岩体、结构面(不连续面)、结构体的关系:
1.结构体和结构面是岩体的基本组成部分; 2.结构面的存在导致岩体构造上不连续和不均匀性; 2 .岩体的力学特性包括稳定性特征,强度和变形特征,不是固定 不变的; 3. 岩体的力学特性基本影响因素包括,结构体和结构面的力学特 性,岩体结构,地应力。 4.在结构体强度高时,岩体的力学特性由结构面的力学特性决定, 在某些情况下,其力学特性由结构面决定; 5.研究岩体的力学特性,必须研究结构面(第二章),岩体结构(第 三章)的力学性质和地应力(第四章)
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结构面的连续性:反映结构面的贯通程度,可用线连续性 系数和面连续性系数表示。 线连续性系数K1:沿结构面延伸方向上,结构面各段长度之和与
测线长度比值.
K1=∑a/(∑a+ ∑b)
K1变化在0-1之间变化, 当K1=1时,结构面完全 贯通。
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面连续性系数(面切割度)Xe:在岩体中沿结构面延 展平面上,结构面各块面积之和∑a与该断面面积A之 比. Xe=∑a/A
第二章
岩体力学特性
研究对象和要点:岩体(岩体的连续面和结构体特征) 岩体静力学特性(不连续面的抗剪强度,破坏机理和判 据,强度和变形参数估算和测定) 岩体动力学特性;岩体水力学特性;岩体热力学特性 教学重点:结构面特性以及岩体静力学特性 教学重点:结构面特性以及岩体静力学特性
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2.1研究对象:岩体以及岩体中结构面和结构体特征
Xe变化在0-1之间变化; Xe值愈大说明结构面的连续 性愈好; 当Xe=1时,结构面完全贯通。 当Xe=0时,岩体完整。
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迹长:在岩体中沿结构面延展 迹线的长度。
岩体按切割度Xe的分类表
名称 完整的 切割度Xe 0.1-0.2
用结构面的迹长来描述和评 价结构面的连续性,并制订 了相应的分级标准
国际岩石力学学会(ISRM,1978)建议
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2.1.1 结构面的状态:包括几何形态,充填和胶结情况,产状,
贯通性和连贯性,密集状态和发育程度等等。
A. 结构面(不连续面)的几何形态:
包括起伏形态,粗糙度和形貌 ① 起伏形态包括 平直:开裂层理,片理,原生节理及剪切破裂面; 台阶状:层间错动后期受断层切割而成; 齿状:X型剪切节理追踪而成的张性不连续面; 波状:压性断层,节理,波痕层理 不规则状:张性不连续面 ② 粗糙度是不连续面起伏特性的定量描述,用起伏角和起伏齿根 宽度描述。 ③ 形貌是不连续面的二维特征,和地形相似。
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B. 结构面(不连续面) 的充填和胶结:
分为胶结和非胶结不连续面; 1 .胶结分为泥质,可溶性盐类,钙质,铁质和硅质胶结,强度依次 增大。 2.非胶结不连续面分为无填充和有充填物两种。 无充填物不连续面取决于不连续面两侧岩石的力学特性以及不连续面 的粗糙度; 有充填物不连续面取决于其成分和厚度。 充填物的粒度成分,对不连续面的强度影响较大,粗颗粒含量越 多,力学性能较好,反之,较差。 按其厚度,不连续面分为薄膜充填,薄层充填和厚层充填