岩体的力学特性上岩石力学

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1、Mar , 20071第第第第3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 20072第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 构造运动构造运动构造运动构造运动：指由内动力引起岩石圈的岩石变形、变位的机械运动，又称为地：指由内动力引起岩石圈的岩石变形、变位的机械运动，又称为地：指由内动力引起岩石圈的岩石变形、变位的机械运动，又称为地：指由内动力引起岩石圈的岩石变形、变位的机械运动，又称为地壳运动。壳运动。壳运动。壳运动。按地壳运动按地壳运动方向分类方向分类垂直运动垂直运动 沿地球半径方向沿地球半径方向的上升

2、或下降运动，又称升降运动。的上升或下降运动，又称升降运动。水平运动水平运动 沿地球切线方向或沿水平方向的构造运沿地球切线方向或沿水平方向的构造运动动。根据构造运根据构造运动发生时期动发生时期古构造运动古构造运动第三纪（第三纪（25百万年）之前的构造运动叫古构造运动。百万年）之前的构造运动叫古构造运动。新构造运动新构造运动第三纪以来的构造运动叫新构造运动。第三纪以来的构造运动叫新构造运动。现代构造运动现代构造运动人类历史时期以来所发生的构造运动称现代构造运动。人类历史时期以来所发生的构造运动称现代构造运动。地质构造地质构造地质构造地质构造：构造运动引起地壳的岩层或岩体发生变形、变位留下的形迹。：

3、构造运动引起地壳的岩层或岩体发生变形、变位留下的形迹。：构造运动引起地壳的岩层或岩体发生变形、变位留下的形迹。：构造运动引起地壳的岩层或岩体发生变形、变位留下的形迹。Mar , 20073第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 垂直运动垂直运动常表现地壳大规模的隆升和下降，并引起地势高低的变化和海陆常表现地壳大规模的隆升和下降，并引起地势高低的变化和海陆变迁，上升可成陆，下降可成海。变迁，上升可成陆，下降可成海。水平运动水平运动表现为岩石圈的挤压或扩张、剪切。因而引起强烈的褶皱、断层，表现为岩石圈的挤压或扩张、剪切。因而引起强烈的褶皱、断层，形

4、成巨大的褶皱山系，巨大的地堑、沟谷等。形成巨大的褶皱山系，巨大的地堑、沟谷等。挤压扩张剪切Mar , 20074Faculty of Civil Engineering, Chongqing University第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 未未经经构构造造变变动动的的沉沉积积岩岩层层，其其形形成成时时的的原原始始产产状状是是水水平平的的，先先沉沉积积的的老老岩岩层层在在下下，后沉积的新岩层在上后沉积的新岩层在上地质构造之一：地质构造之一：地质构造之一：地质构造之一：水平岩层形水平岩层形成的地貌成的地貌:平顶山平顶山水平构造水平构造水

5、平构造水平构造Mar , 20075原来水平的岩层，在受到地壳运动的影原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动，当岩层向同一个响后，产状发生变动，当岩层向同一个方向倾斜，形成单斜构造方向倾斜，形成单斜构造产状要素产状要素第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 走向走向 岩层面与水平面的交线，称走向线。走向线两端所指的方向称走向 倾向倾向 垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称倾斜线。其在水平面上的投影线所指方向，称为倾向 倾角倾角 倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角 水平面abcde ab-走向线 ce-倾斜线 cd-倾向 -倾角地

6、质构造之二：地质构造之二：地质构造之二：地质构造之二：倾斜构造倾斜构造倾斜构造倾斜构造Mar , 20076单面山单面山第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 20077单面山单面山第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 20078褶皱的形成过程地质构造之三：地质构造之三：地质构造之三：地质构造之三： 组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用

7、，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。失其连续性的构造。失其连续性的构造。失其连续性的构造。第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 褶皱构造褶皱构造褶皱构造褶皱构造 Mar , 20079第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200710第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 褶褶褶褶皱皱皱皱构构构构造造造造的的的的基基基基本本本本类类类类型型型型背斜背

8、斜 指岩层向上拱弯，形成中心部位岩层的时代老，外侧岩层时代新的褶皱。 向斜向斜 指岩层向下凹曲，形成中心部位岩层的时代新，外侧岩层时代老的褶皱。 背斜背斜背斜背斜向斜向斜向斜向斜褶褶褶褶皱皱皱皱的的的的要要要要素素素素核：核：褶皱中心部分的地层 翼：翼：核部两侧对称出露的地层 轴线：轴线：轴面与地面的交线枢纽：枢纽：轴面与岩层面的交线轴面轴面轴线轴线轴面：轴面：指大致平分褶皱的一个假想面 核核翼翼翼翼Mar , 200711Faculty of Civil Engineering, Chongqing University走向走向走向走向倾向倾向倾向倾向倾倾角角倾角倾角Mar , 200712

9、第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 弯滑作用剪切作用柔流作用褶皱弯曲的方式褶皱弯曲的方式褶皱弯曲的方式褶皱弯曲的方式Mar , 200713褶皱山褶皱山构造盆地构造盆地第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200714向斜成山、背斜成谷向斜成山、背斜成谷第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200715Faculty of Civil Engineering, Chongqing University第第第第3 3

10、 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 地质构造之四：地质构造之四：地质构造之四：地质构造之四：断裂构造断裂构造断裂构造断裂构造Mar , 200716第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 岩体或岩层受力后发生变形，当所受之力超过岩石的强度极限时，岩石连续完岩体或岩层受力后发生变形，当所受之力超过岩石的强度极限时，岩石连续完岩体或岩层受力后发生变形，当所受之力超过岩石的强度极限时，岩石连续完岩体或岩层受力后发生变形，当所受之力超过岩石的强度极限时，岩石连续完整性将遭到破坏，于是形成断裂构造。断裂构造包括整性

11、将遭到破坏，于是形成断裂构造。断裂构造包括整性将遭到破坏，于是形成断裂构造。断裂构造包括整性将遭到破坏，于是形成断裂构造。断裂构造包括节理节理节理节理和和和和断层断层断层断层两类。两类。两类。两类。节理：节理：岩层或岩体破裂后形成的一种裂缝，其两侧的岩块沿破裂面无明显位移岩层或岩体破裂后形成的一种裂缝，其两侧的岩块沿破裂面无明显位移。剪节理剪节理由剪应力产生的破裂面由剪应力产生的破裂面特征：长、大、平直光滑，延伸稳定，常常呈特征：长、大、平直光滑，延伸稳定，常常呈“X”型型张节理张节理由张应力产生的破裂面由张应力产生的破裂面特征：短、小、粗糙不平，延伸不远，豆荚状、树枝状特征：短、小、粗糙不平

12、，延伸不远，豆荚状、树枝状 断层：断层：岩层或岩体受力破裂后，两侧岩块沿破裂面发生了明显的位移。岩层或岩体受力破裂后，两侧岩块沿破裂面发生了明显的位移。1.下盘下盘2.上盘上盘3.断层面断层面断断断断层层层层要要要要素素素素地垒地垒地堑地堑断裂构造断裂构造断裂构造断裂构造Mar , 200717Faculty of Civil Engineering, Chongqing University第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 正断层正断层上盘下降Mar , 200718Faculty of Civil Engineering, Chong

13、qing University第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 逆断层逆断层上盘上升Mar , 200719Faculty of Civil Engineering, Chongqing University第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 平移断层平移断层水平错动Mar , 200720垂直节理风化后形成地貌垂直节理风化后形成地貌第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200721断层崖断层崖断层三角面断层三角面第第第第

14、3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200722第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 断层谷断层谷Mar , 200723第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 地震地震海啸海啸构造运动的表现构造运动的表现构造运动的表现构造运动的表现Mar , 200724第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 1）岩体结构要素）岩体结构要素 结构体结构体 结构面结构面 软弱结构面（夹泥的，夹层）软弱结

15、构面（夹泥的，夹层） 坚硬结构面（干净的）坚硬结构面（干净的） 板状结构体（长厚比板状结构体（长厚比15） 块状结构体（短轴的）块状结构体（短轴的） 2）岩体力学性质）岩体力学性质 变形特征变形特征 强度特征强度特征 稳定特征稳定特征 岩体抵抗外作用的能力岩体抵抗外作用的能力 3）影响岩体力学性质因素）影响岩体力学性质因素 环境因素（地应力、地下水、地温）环境因素（地应力、地下水、地温）结构面力学性质结构面力学性质 岩体结构的力学性质（空间组合、与工程关系）岩体结构的力学性质（空间组合、与工程关系） 结构体（岩石）力学分析结构体（岩石）力学分析 3.13.1 岩体中的结构面岩体中的结构面岩体中

16、的结构面岩体中的结构面 Mar , 200725第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 3.1.13.1.1结构面的类型结构面的类型结构面的类型结构面的类型原生结构面原生结构面岩体在成岩过程中形成的结构面。岩体在成岩过程中形成的结构面。-岩浆结构面岩浆结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面。是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面。-沉积结构面沉积结构面是沉积岩在沉积和成岩过程中所是沉积岩在沉积和成岩过程中所形成的物质分异面形成的物质分异面。-变质结构面变质结构面在区域变质作用中形成的结构面在区域变质作用中形成的结构面。构造结构面构造结构面 是岩体

17、形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面，包是岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面，包括断层、节理、劈理和层间错动面等。括断层、节理、劈理和层间错动面等。次生结构面次生结构面 是岩体形成后在外营力（如风化、卸荷、应力变化、地是岩体形成后在外营力（如风化、卸荷、应力变化、地下水、人工爆破等）作用下形成的结构面。下水、人工爆破等）作用下形成的结构面。1.1.1.1.结构面的地质成因类型结构面的地质成因类型结构面的地质成因类型结构面的地质成因类型Mar , 200726第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200727第第第第3 3

18、 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200728第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 成因类型成因类型地质类型地质类型 主主要要特特征征工程地质评价工程地质评价产产状状分分布布 性性质质原原生生结结构构 面面 沉沉积积结结构构面面1层理层面层理层面2软弱夹层软弱夹层3不整合面、假不整合面、假整合面整合面4 4沉积间断面沉积间断面一般与岩层产一般与岩层产状一致，为层状一致，为层间结构面间结构面 海相岩层中此海相岩层中此类结构面分布类结构面分布稳定，陆相岩稳定，陆相岩层中呈交错状，层中呈交错状，

19、易尖灭易尖灭 层面、软弱夹层等层面、软弱夹层等结构面较为平整；结构面较为平整；不整合面及沉积间不整合面及沉积间断面多由碎屑泥质断面多由碎屑泥质物构成，且不平整物构成，且不平整 国国内内外外较较大大的的坝坝基基滑滑动动及及滑滑坡坡很很多多由由此此类类结结构构面面所所造造成成的的，如如奥奥斯斯汀汀、圣圣弗弗朗朗西西斯斯、马马尔尔帕帕塞塞坝坝的的破破坏坏，瓦瓦依依昂昂水水库库附附近近的的巨巨大滑坡大滑坡岩岩浆浆结结构构面面1侵入体与围岩侵入体与围岩接触面接触面2岩脉岩墙接触岩脉岩墙接触面面3 3原生冷凝节理原生冷凝节理 岩脉受构造结岩脉受构造结构面控制，而构面控制，而原生节理受岩原生节理受岩体接触面

20、控制体接触面控制 接触面延伸较接触面延伸较远，比较稳定，远，比较稳定，而原生节理往而原生节理往往短小密集往短小密集 与围岩接触面可具与围岩接触面可具熔合及破碎两种不熔合及破碎两种不同的特征，原生节同的特征，原生节理一般为张裂面，理一般为张裂面，较粗糙不平较粗糙不平 一一般般不不造造成成大大规规模模的的岩岩体体破破坏坏，但但有有时时与与构构造造断断裂裂配配合合，也也可可形形成成岩岩体体的的滑滑移移，如如有有的的坝坝肩肩局局部部滑滑移移 变变质质结结构构面面1片理片理2片岩软弱夹层片岩软弱夹层产状与岩层或产状与岩层或构造方向一致构造方向一致片理短小，分片理短小，分布极密，片岩布极密，片岩软弱夹层延

21、展软弱夹层延展较远，具固定较远，具固定层次层次结构面光滑平直，结构面光滑平直，片理在岩层深部往片理在岩层深部往往闭合成隐蔽结构往闭合成隐蔽结构面，片岩软弱夹层面，片岩软弱夹层具片状矿物，呈鳞具片状矿物，呈鳞片状片状 在变质较浅的沉积岩，如在变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路堑边坡常见塌千枚岩等路堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对工程方。片岩夹层有时对工程及地下洞体稳定也有影响及地下洞体稳定也有影响 岩体结构面的类型及其特征岩体结构面的类型及其特征岩体结构面的类型及其特征岩体结构面的类型及其特征 Mar , 200729第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学

22、特性 构造构造结构结构面面 1节理（剪节理、节理（剪节理、张节理）张节理）2断层（正断层、断层（正断层、逆断层、平移断逆断层、平移断层）层）3层间错动层间错动4羽状裂隙、劈羽状裂隙、劈理理产状与构造线产状与构造线呈一定关系，呈一定关系，层间错动与岩层间错动与岩层一致层一致 张性断裂较短张性断裂较短小，剪切断裂小，剪切断裂延展较远，压延展较远，压性断裂规模巨性断裂规模巨大，但有时被大，但有时被横断层切割成横断层切割成不连续状不连续状张性断裂不平整，常张性断裂不平整，常具次生充填，呈锯齿具次生充填，呈锯齿状，剪切断裂较平直，状，剪切断裂较平直，具羽状裂隙，压性断具羽状裂隙，压性断层具多种构造岩，成

23、层具多种构造岩，成带状分布，往往含断带状分布，往往含断层泥、糜棱岩层泥、糜棱岩对岩体稳定影响很大，在上对岩体稳定影响很大，在上述许多岩体破坏过程中，大述许多岩体破坏过程中，大都有构造结构面的配合作用。都有构造结构面的配合作用。此外常造成边坡及地下工程此外常造成边坡及地下工程的塌方、冒顶的塌方、冒顶 次生次生结构结构面面 1卸荷裂隙卸荷裂隙2风化裂隙风化裂隙3风化夹层风化夹层4泥化夹层泥化夹层5次生夹泥层次生夹泥层 受地形及原结受地形及原结构面控制构面控制分布上往往呈分布上往往呈不连续状，透不连续状，透镜状，延展性镜状，延展性差，且主要在差，且主要在地表风化带内地表风化带内发育发育一般为泥质物充

24、填，一般为泥质物充填，水理性质很差水理性质很差在天然及人工边坡上造成危在天然及人工边坡上造成危害，有时对坝基、坝肩及浅害，有时对坝基、坝肩及浅埋隧洞等工程亦有影响，但埋隧洞等工程亦有影响，但一般在施工中予以清基处理一般在施工中予以清基处理 成成因因类类型型地质类型地质类型 主主要要特特征征工程地质评价工程地质评价产产状状分分布布 性性质质Mar , 200730结构面分级及其特性结构面分级及其特性结构面分级及其特性结构面分级及其特性影响区域稳定性影响区域稳定性是岩体变形或破坏的控制是岩体变形或破坏的控制条件，条件，形成岩体力学作用边界。形成岩体力学作用边界。属于软弱结属于软弱结构面，构面，构成

25、独立的构成独立的力学介质单力学介质单元元区域性深大断区域性深大断裂裂或大断裂或大断裂延伸数十公里延伸数十公里深度可切穿一个构深度可切穿一个构造层造层破碎带宽度在数米、破碎带宽度在数米、数十米以上数十米以上I级级对岩体稳定性影响对岩体稳定性影响力学属性力学属性地质类型地质类型分级依据分级依据级级序序第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200731控制山体稳定性控制山体稳定性与与I级结构面可形成大规级结构面可形成大规模的块体破坏，即控制模的块体破坏，即控制岩体变形和破坏方式。岩体变形和破坏方式。属于软弱结构属于软弱结构面，形成块裂面

26、，形成块裂边界边界不整合面不整合面假整合面假整合面原生软弱夹层原生软弱夹层层间错动带层间错动带风化夹层风化夹层延伸数百米至延伸数百米至数公里，数公里，破碎带宽度比破碎带宽度比较窄，几厘米较窄，几厘米至数米至数米II级级对岩体稳定性影响对岩体稳定性影响力学属性力学属性地质类型地质类型分级依据分级依据级序级序第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200732控制岩体的稳定性控制岩体的稳定性与与I、II级结构面组合可级结构面组合可形成不同规模的块体破形成不同规模的块体破坏坏划分划分II类岩体结构的重要类岩体结构的重要依据依据多数属于坚多

27、数属于坚硬结构面硬结构面少数属软弱少数属软弱结构面。结构面。各种类型的断各种类型的断层层原生软弱夹层原生软弱夹层层间错动带等层间错动带等延展十米或数十米，延展十米或数十米，无破碎带，无破碎带，面内不含泥，有泥面内不含泥，有泥膜。在一个地质时膜。在一个地质时代地层中分布。代地层中分布。III级级对岩体稳定性影响对岩体稳定性影响力学属性力学属性地质类型地质类型分级依据分级依据级序级序第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200733划分划分II类岩体结构的基本类岩体结构的基本依据依据是岩体力学性质和结构效是岩体力学性质和结构效应基础应

28、基础破坏岩体的完整性，与其破坏岩体的完整性，与其他结构面形成不同类型边他结构面形成不同类型边坡破坏方式。坡破坏方式。坚硬结构坚硬结构面面节理、节理、劈理、劈理、片理、片理、层理、层理、卸荷裂隙卸荷裂隙等。等。延展数米，延展数米，未错动，未错动，不夹泥，不夹泥，有的呈弱结合状态，有的呈弱结合状态，统计结构面统计结构面IV级级对岩体稳定性影响对岩体稳定性影响力学属性力学属性地质类型地质类型分级依据分级依据级序级序第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200734分布随机，降低岩块强分布随机，降低岩块强度，是岩块力学性质效度，是岩块力学

29、性质效应基础。应基础。若十分密集，又因风化，若十分密集，又因风化，形成松散介质。形成松散介质。硬性结构面硬性结构面微小节理微小节理隐微裂隙隐微裂隙线理等。线理等。连续性极差、刚性连续性极差、刚性接触的细小或隐微接触的细小或隐微裂面，统计结构面裂面，统计结构面V级级对岩体稳定性影响对岩体稳定性影响力学属性力学属性地质类型地质类型分级依据分级依据级序级序第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200735第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 岩岩岩岩浆浆浆浆结结结结构构构构面面面面Ma

30、r , 200736第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 断断断断裂裂裂裂面面面面Mar , 200737第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 层层层层面面面面Mar , 200738第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 层层层层间间间间错错错错动动动动面面面面Mar , 200739第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 风风风风化化化化裂裂裂裂隙隙隙隙是是是是由由由由风风风风化化化化作作

31、作作用用用用在在在在地地地地壳壳壳壳的的的的表表表表部部部部形形形形成成成成的的的的裂裂裂裂隙隙隙隙。 Mar , 200740第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200741第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 卸卸卸卸荷荷荷荷裂裂裂裂隙隙隙隙是是是是岩岩岩岩体体体体的的的的表表表表面面面面某某某某一一一一部部部部分分分分被被被被剥剥剥剥蚀蚀蚀蚀掉掉掉掉，引引引引起起起起重重重重力力力力和和和和构构构构造造造造应应应应力力力力的的的的 释释释释放放放放或或或或调调调调整整整整

32、，使使使使得得得得岩岩岩岩体体体体向向向向自自自自由由由由空空空空间间间间膨膨膨膨胀胀胀胀而而而而产产产产生生生生了了了了平平平平行行行行于于于于地地地地表表表表面面面面的的的的张张张张裂裂裂裂隙隙隙隙。 Mar , 200742第第第第6 6 6 6章章章章 岩石边坡工程岩石边坡工程岩石边坡工程岩石边坡工程 链链链链子子子子崖崖崖崖危危危危岩岩岩岩体体体体Mar , 200743第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 q岩体中具有一定厚度的岩体中具有一定厚度的软弱带软弱带( (层层) )，与两盘岩体相比具有，与两盘岩体相比具有低强度低强度和高

33、压缩和高压缩特性，在产状上多属缓倾角结构面。特性，在产状上多属缓倾角结构面。q主要包括主要包括原生软弱夹层原生软弱夹层 火成软弱夹层；沉积软弱夹层火成软弱夹层；沉积软弱夹层；变质软弱夹层。；变质软弱夹层。构造软弱夹层构造软弱夹层 构造软弱夹层主要是沿原有的弱面或软弱夹层构造软弱夹层主要是沿原有的弱面或软弱夹层经构造错动而形成的，也有的沿断裂面错动或再次错动而成，如断经构造错动而形成的，也有的沿断裂面错动或再次错动而成，如断层破碎带等。层破碎带等。次生软弱夹层次生软弱夹层 由风化作用和地下水作用参与形成的风化夹层由风化作用和地下水作用参与形成的风化夹层和泥化夹层。和泥化夹层。2. 2. 2. 2

34、. 岩体软弱夹层岩体软弱夹层岩体软弱夹层岩体软弱夹层Mar , 200744第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 1 1、由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构、由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构 2 2、粘粒含量很高、粘粒含量很高 3 3、含水量接近或超过塑限、含水量接近或超过塑限 4 4、密度比原岩小、密度比原岩小 5 5、常具有一定的胀缩性、常具有一定的胀缩性 6 6、力学性质比原岩差、力学性质比原岩差 7 7、强度低、强度低 8 8、压缩性高、压缩性高 9 9、易产生渗透变形、易产生渗透变形 p

35、p软软软软弱弱弱弱夹夹夹夹层层层层特特特特性性性性Mar , 200745第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 泥泥泥泥化化化化夹夹夹夹层层层层Mar , 200746第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 规模规模宏观、显现、隐微宏观、显现、隐微产状和组数产状和组数倾向、倾角、走向（与工程关系）倾向、倾角、走向（与工程关系）形态、平整光滑度形态、平整光滑度起伏度、粗造度（影响抗滑力）起伏度、粗造度（影响抗滑力）张开度和充填程度张开度和充填程度断层泥（硅质、钙质、泥质）、断层泥（硅质、钙质、泥

36、质）、水对其的力学性质有很大影响水对其的力学性质有很大影响延展性延展性切割度（切割度（Xe）密集程度密集程度线密度（线密度（K）、间距（）、间距（d）结构面成因复杂，而后又经历了不同性质、不同时期构造运动的改造，结构面成因复杂，而后又经历了不同性质、不同时期构造运动的改造，造成了结构面自然特性的各不相同。造成了结构面自然特性的各不相同。3 3. .1 1. .2 2 结结结结构构构构面面面面的的的的自自自自然然然然特特特特征征征征 Mar , 200747第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 1.充填胶结特征充填胶结特征 结构面之间无充填结构

37、面之间无充填它们处于闭合状态，岩块之间接合较为紧密。结构面的强它们处于闭合状态，岩块之间接合较为紧密。结构面的强度与结构面两侧岩石的力学性质和结构面的形态及粗糙度有关。度与结构面两侧岩石的力学性质和结构面的形态及粗糙度有关。 结构面之间有充填结构面之间有充填结构面的胶结充填物使结构面的强度低于岩体的强度。结构面的胶结充填物使结构面的强度低于岩体的强度。胶结充填物成分对结构面力学性质的影响：胶结充填物成分对结构面力学性质的影响：硅质胶结强度高；硅质胶结强度高；铁质钙质胶结强度次之；铁质钙质胶结强度次之；黏土、泥质胶结强度最差。黏土、泥质胶结强度最差。胶结充填物厚度对结构面力学性质的影响：胶结充填

38、物厚度对结构面力学性质的影响：薄膜充填：厚度小于薄膜充填：厚度小于2mm、由风化矿物和应力矿物组成、结构面强度明显降低；、由风化矿物和应力矿物组成、结构面强度明显降低；断续充填：厚度小于起伏差、强度与充填物和结构面有关；断续充填：厚度小于起伏差、强度与充填物和结构面有关；连续充填：厚度稍大于起伏差、强度取决于充填物；连续充填：厚度稍大于起伏差、强度取决于充填物；厚层厚层充填：充填：厚度远大于起伏差、强度取决于充填物、易滑移。厚度远大于起伏差、强度取决于充填物、易滑移。Mar , 200748第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 2.2.形态特

39、征形态特征 结构面在三维空间展布的几何属性称结构面的形态，是地质营力作用下结构面在三维空间展布的几何属性称结构面的形态，是地质营力作用下地质体发生变形、破坏遗留下来的产物。地质体发生变形、破坏遗留下来的产物。 平直型平直型 它的变形、破坏取决于结构面上的粗糙度、充填物它的变形、破坏取决于结构面上的粗糙度、充填物质成分、侧壁岩体风化的程度等。包括一般层面、片理、原生节理质成分、侧壁岩体风化的程度等。包括一般层面、片理、原生节理及剪切破裂面等。及剪切破裂面等。波浪型波浪型 它的变形、破坏取决于起伏角、起伏幅度、岩石力它的变形、破坏取决于起伏角、起伏幅度、岩石力学性质、充填情况等。包括波状的层理，轻

40、度揉曲的片理、沿走向学性质、充填情况等。包括波状的层理，轻度揉曲的片理、沿走向和倾向方向上均呈缓波状的压性、压剪性结构面等。和倾向方向上均呈缓波状的压性、压剪性结构面等。锯齿型锯齿型 它的变形、破坏取决的条件基本与波浪型相同。它它的变形、破坏取决的条件基本与波浪型相同。它包括张性、张剪性结构面，具有交错层理和龟裂纹的层面，也包括包括张性、张剪性结构面，具有交错层理和龟裂纹的层面，也包括一般裂隙而发育的次生结构面、沉积间断面等。一般裂隙而发育的次生结构面、沉积间断面等。 台阶型台阶型 它的变形、破坏取决于岩石的力学性质等。它包括它的变形、破坏取决于岩石的力学性质等。它包括地堑、地垒式构造等。这类

41、结构面的起伏角为地堑、地垒式构造等。这类结构面的起伏角为9090。它多系经层间。它多系经层间错动后经断层而成。错动后经断层而成。 结构面的几何形态图结构面的几何形态图 Mar , 200749第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 结构面的起伏度结构面的起伏度 第一级凹凸度：由结构面上大的趋势性起伏组成第一级凹凸度：由结构面上大的趋势性起伏组成Mar , 200750第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 结构面的粗糙度结构面的粗糙度第二级凹凸度：由结构面上随机不规则微凸体组成第二级凹凸度：由结

42、构面上随机不规则微凸体组成Mar , 200751第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 3.3.结构面的空间分布结构面的空间分布 结构面在空间的分布大体是指结构面的产状（即方位）及其变化、结构面结构面在空间的分布大体是指结构面的产状（即方位）及其变化、结构面的延展性、结构面密集的程度、结构面空间组合关系等。的延展性、结构面密集的程度、结构面空间组合关系等。 Mar , 200752第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 表示结构面的延展性，说明结构面在岩体中分离的程度。表示结构面的延展性，说明

43、结构面在岩体中分离的程度。 假设有一平直的断面，它与考虑的结构面重叠而且完全地横贯所考虑的岩体，令其面假设有一平直的断面，它与考虑的结构面重叠而且完全地横贯所考虑的岩体，令其面积为积为A，则结构面的面积，则结构面的面积a与它之间的比率，即为切割度：与它之间的比率，即为切割度：名名称称 Xe（%） 完整的完整的 1020 弱节理化弱节理化 2040 中等节理化中等节理化 4060 强节理化强节理化 6080 完全节理化完全节理化 80100 切切切切割割割割度度度度Mar , 200753第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 K=01m-1 疏

44、节理疏节理K=110m-1 密节理密节理K=10100m-1 非常密集节理非常密集节理K=1001000m-1 压碎或糜棱化压碎或糜棱化结构面的结构面的线密度线密度：指同一组结构面沿着法线方向，单位长度上结构面的数目。：指同一组结构面沿着法线方向，单位长度上结构面的数目。如以如以l 代表在法线上量测的长度，代表在法线上量测的长度，n为为l 长度内出现的结构面的数目，则长度内出现的结构面的数目，则Mar , 200754第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 是是指指同同一一组组结结构构面面法法线线方方向向上上两两相相邻邻结结构构面面的的平平均均

45、距距离离。结结构构面面的的间间距距，主主要要根根据据岩岩石石力力学学性性质质、原原生生状状况况、构构造造及及次次生生作作用用、岩岩体体所处位置等情况决定。所处位置等情况决定。描述描述间距（间距（mm）极密集的间距极密集的间距6000间间间间距距距距Mar , 200755第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 是指结构面两壁面间的是指结构面两壁面间的垂直距离。垂直距离。n结构面两壁面一般不是紧密接触，使结构面实际接触面积减少，导致结构面两壁面一般不是紧密接触，使结构面实际接触面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。结构面粘聚力降低和渗透性增

46、大。n张开度可说明岩体的张开度可说明岩体的“松散度松散度”和岩体的水力学特征。张开度愈大，和岩体的水力学特征。张开度愈大，岩体将愈岩体将愈“松散松散”，是地下水的良好通道。，是地下水的良好通道。描述描述结构面张开度（结构面张开度（mm）分类分类很紧密很紧密紧密紧密部分张开部分张开10裂开结构面裂开结构面很宽的很宽的极宽的极宽的似洞穴的似洞穴的1010010010001000张开结构面张开结构面张张张张开开开开度度度度Mar , 200756第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 结结构构面面的的力力学学性性质质主主要要包包括括变变形形性性质质（

47、法法向向变变形形、剪剪切切变变形形）与与强强度度性性质质（抗抗压强度、抗剪强度）。压强度、抗剪强度）。1. 1. 法向变形之压缩变形法向变形之压缩变形在法向荷载作用下，粗糙结构面的在法向荷载作用下，粗糙结构面的接触面积和接触点数随荷载增大而接触面积和接触点数随荷载增大而增加，结构面间隙呈非线性减小，增加，结构面间隙呈非线性减小，应力与法向变形之间呈指数关系。应力与法向变形之间呈指数关系。这种非线性力学行为归结于接触微这种非线性力学行为归结于接触微凸体弹性变形、压碎和间接拉裂隙凸体弹性变形、压碎和间接拉裂隙的产生，以及新的接触点、接触面的产生，以及新的接触点、接触面积的增加。当荷载去除时，将引起

48、积的增加。当荷载去除时，将引起明显的后滞和非弹性效应。明显的后滞和非弹性效应。3 3. .1 1. .3 3 结结结结构构构构面面面面的的的的力力力力学学学学性性性性质质质质 Mar , 200757第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 若结构面受有初始应力，受压时向左侧移动，其图形与前述相同。若结构面受拉，曲线若结构面受有初始应力，受压时向左侧移动，其图形与前述相同。若结构面受拉，曲线沿着纵坐标右侧向上与横坐标相交时，表明拉力与初始应力相抵消，拉力继续加大至抗沿着纵坐标右侧向上与横坐标相交时，表明拉力与初始应力相抵消，拉力继续加大至抗拉强度

49、时（如开挖基坑），结构面失去抵抗能力，曲线迅速降至横坐标，以后张开没有拉强度时（如开挖基坑），结构面失去抵抗能力，曲线迅速降至横坐标，以后张开没有拉力，曲线沿横坐标向右延伸。因此，一般计算中不允许岩石受拉，遵循所谓的无拉力拉力，曲线沿横坐标向右延伸。因此，一般计算中不允许岩石受拉，遵循所谓的无拉力准则。准则。结构面受压受拉变形状况的全过程曲线结构面受压受拉变形状况的全过程曲线法法法法向向向向变变变变形形形形之之之之拉拉拉拉伸伸伸伸变变变变形形形形 Mar , 200758第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 在一定法向应力作用下，结构面在剪切

50、作用下产生切向变形。通常有两种基本形式在一定法向应力作用下，结构面在剪切作用下产生切向变形。通常有两种基本形式1)对对非非充充填填粗粗糙糙结结构构面面，随随剪剪切切变变形形发发生生，剪剪切切应应力力相相对对上上升升较较快快，当当达达到到剪剪应应力力峰峰值值后，结构面抗剪能力出现较大的下降，并产生不规则的峰后变形或滞滑现象；后，结构面抗剪能力出现较大的下降，并产生不规则的峰后变形或滞滑现象；2)对对于于平平坦坦（或或有有充充填填物物）的的结结构构面面，初初始始阶阶段段的的剪剪切切变变形形曲曲线线呈呈下下凹凹型型，随随剪剪切切变变形形的持续发展，剪切应力逐渐升高但没有明显的峰值出现，最终达到恒定值

51、。的持续发展，剪切应力逐渐升高但没有明显的峰值出现，最终达到恒定值。结构面的剪切变形曲线结构面的剪切变形曲线“弹性区弹性区”（峰前应力上升区）（峰前应力上升区）剪应力峰值区剪应力峰值区“塑性区塑性区”（峰后应力降低区或恒（峰后应力降低区或恒应力区）应力区）剪切刚度剪切刚度 2 2 2 2. . . . 剪剪剪剪切切切切变变变变形形形形 Mar , 200759第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 剪切过程中产生的法向移动分量称之为剪切过程中产生的法向移动分量称之为“剪胀剪胀”。在结构面剪切过程中，伴随有微凸体的弹性变形、劈裂、磨粒的产生与迁移

52、、在结构面剪切过程中，伴随有微凸体的弹性变形、劈裂、磨粒的产生与迁移、结构面的相对错动等多种力学过程。因此，剪切变形一般是不可恢复的，即便结构面的相对错动等多种力学过程。因此，剪切变形一般是不可恢复的，即便在在“弹性区弹性区”，剪切变形也不可能完全恢复。，剪切变形也不可能完全恢复。剪断剪断1拉裂面；拉裂面；2压碎带；压碎带；3剪切破坏面剪切破坏面Mar , 200760第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 凸台模型的剪力与法向力的关系曲线凸台模型的剪力与法向力的关系曲线 法向应力法向应力粗糙度粗糙度结构面抗压强度结构面抗压强度3 3 3 3.

53、 . . . 抗抗抗抗剪剪剪剪强强强强度度度度 Mar , 200761第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 结构面类型结构面类型摩擦角摩擦角()粘聚力粘聚力(MPa)结构面类型结构面类型摩擦角摩擦角()粘聚力粘聚力(MPa)泥化结构面泥化结构面102000.05云母片岩片理面云母片岩片理面102000.05粘土岩层面粘土岩层面20300.050.10页岩节理面页岩节理面(平直平直)18290.100.19泥灰岩层面泥灰岩层面20300.050.10砂岩节理面砂岩节理面(平直平直)32380.051.0凝灰岩层面凝灰岩层面20300.050.

54、10灰岩节理面灰岩节理面(平直平直)350.2页岩层面页岩层面20300.050.10石英正长闪长岩节理石英正长闪长岩节理面面(平直平直)32350.020.08砂岩层面砂岩层面30400.050.10粗糙结构面粗糙结构面40480.080.30砾岩层面砾岩层面30400.050.10辉长岩、花岗岩节理辉长岩、花岗岩节理面面30380.200.40石灰岩层面石灰岩层面30400.050.10花岗岩节理面花岗岩节理面(粗糙粗糙)420.4千板岩千枚理面千板岩千枚理面280.12石灰岩卸荷节理面石灰岩卸荷节理面(粗粗糙糙)370.04滑石片岩、片理面滑石片岩、片理面102000.05(砂岩、花岗岩

55、砂岩、花岗岩)岩石岩石混凝土接触面混凝土接触面55556000.48各各各各种种种种结结结结构构构构面面面面抗抗抗抗剪剪剪剪强强强强度度度度指指指指标标标标的的的的变变变变化化化化范范范范围围围围 Mar , 200762第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 尺寸效应尺寸效应 随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度的位移量增大，峰值剪胀角随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度的位移量增大，峰值剪胀角减小，剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化。减小，剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化。结构面的强度与结构面的强度与峰值剪胀角峰值剪胀角是引起尺寸效应的基

56、本因素。是引起尺寸效应的基本因素。前期变形历史前期变形历史 新新鲜鲜结结构构面面的的抗抗剪剪强强度度明明显显高高于于受受过过剪剪切切作作用用的的结结构构面面的的抗抗剪剪强强度度，说说明明在在重重复复剪剪切切过过程程中中结结构构面面上上凸凸台台被被剪剪断断、磨磨损损，岩岩粒粒、碎碎屑屑的的产产生生与与迁迁移移，使使结结构构面面的的抗抗剪剪力力学学行行为为逐逐渐渐由由凸凸台台粗粗糙糙度度和和起起伏伏度度控制转化为由结构面上碎屑的力学性质所控制。控制转化为由结构面上碎屑的力学性质所控制。 后期充填性质后期充填性质软软弱弱结结构构面面抗抗剪剪强强度度随随碎碎屑屑（碎碎岩岩块块）成成份份与与颗颗粒粒尺尺

57、寸寸的的增增大大而而提提高高，随随粘粘粒粒含含量量的的增增加加而而降降低低。夹夹层层厚厚度度、含含水水量量、时时效效性性（蠕蠕变变变形变形）等）等都会对结构面的力学性质有不同程度的影响。都会对结构面的力学性质有不同程度的影响。4 4 4 4. . . . 影影影影响响响响结结结结构构构构面面面面力力力力学学学学性性性性质质质质的的的的因因因因素素素素Mar , 200763第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 q工工程程岩岩体体指指各各类类岩岩石石工工程程周周围围的的岩岩体体，这这些些岩岩石石工工程程包包括括地地下下工工程程、边边坡坡工工程程

58、及及与与岩岩石石有有关关的的地地面面工工程程，即即为为工工程程建建筑筑物物地地基基、围围岩岩或或材材料料的的岩体。岩体。q工工程程岩岩体体分分类类是是通通过过岩岩体体的的一一些些简简单单和和容容易易实实测测的的指指标标，把把地地质质条条件件和和岩岩体体力力学学性性质质参参数数联联系系起起来来，并并借借鉴鉴已已建建工工程程设设计计、施施工工和和处处理理等等成成功功与失败方面的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。与失败方面的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。q分分类类目目的的是是通通过过分分类类，概概括括地地反反映映各各类类岩岩体体的的质质量量好好坏坏，预预测测可可能能出出现现的的岩岩体

59、体力力学学问问题题，为为工工程程设设计计、支支护护衬衬砌砌、建建筑筑选选型型和和施施工工方方法法选选择择等等提供参数和依据提供参数和依据。q分类方法分类方法通用的通用的对各类岩体都适用，不针对具体工程而采用的分类；对各类岩体都适用，不针对具体工程而采用的分类；专用的专用的针对各种不同类型工程而制定的分类方法，如针对洞室、针对各种不同类型工程而制定的分类方法，如针对洞室、边坡、岩基等岩体分类。边坡、岩基等岩体分类。 3 3. .2 2 工工工工程程程程岩岩岩岩体体体体分分分分类类类类 Mar , 200764第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性

60、 在在在在分分分分类类类类中中中中起起起起主主主主导导导导和和和和控控控控制制制制作作作作用用用用的的的的有有有有如如如如下下下下几几几几方方方方面面面面因因因因素素素素： Mar , 200765第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 类别类别岩块分类岩块分类c c(MPa)(MPa)岩石类型举例岩石类型举例A极高强度极高强度200石英岩、辉长岩、玄石英岩、辉长岩、玄武岩武岩B高强度高强度100200200大理岩、花岗岩、片大理岩、花岗岩、片麻岩麻岩C中等强度中等强度50100100砂岩、板岩砂岩、板岩D低强度低强度255050煤、粉砂岩、片

61、岩煤、粉砂岩、片岩E极低强度极低强度12525白垩、盐岩白垩、盐岩岩岩岩岩块块块块抗抗抗抗压压压压强强强强度度度度( ( c c) )分分分分类类类类表表表表Mar , 200766岩岩岩岩石石石石普普普普氏氏氏氏系系系系数数数数( ( ( (f=c / / / /1 10 0) ) ) )分分分分类类类类法法法法 （ ，1 19 90 07 7 ）极硬（极硬（f f2020）、）、 很硬（很硬（f f1515）、）、 坚硬（坚硬（f f8 81010）、）、较硬（较硬（f f5 56 6）、）、 普通（普通（f f3 34 4）、）、 较软（较软（f f1.51.52 2）、）、软层（软层（

62、f f0.80.81 1）、）、 松软（松软（f f1 1）等）等8 8类。类。优点：简单方便、工程早期，普氏系数在我国现行设计手册、工程定额、优点：简单方便、工程早期，普氏系数在我国现行设计手册、工程定额、 概预算仍沿用。概预算仍沿用。缺点：小尺寸试件不能反映岩体强度，应予淘汰。由此，按单轴抗压强缺点：小尺寸试件不能反映岩体强度，应予淘汰。由此，按单轴抗压强 度进行分类的方法也应予以淘汰。度进行分类的方法也应予以淘汰。第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200767第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩

63、体的力学特性岩体的力学特性 3 3. .2 2. .1 1 简简简简易易易易分分分分类类类类Mar , 200768第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 3 3. .2 2. .2 2 岩岩岩岩石石石石质质质质量量量量指指指指标标标标（R RQQD D）分分分分类类类类Mar , 200769第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 例例 某某钻钻孔孔的的长长度度为为250cm250cm，其其中中大大于于10cm10cm的的岩岩芯芯总总长长度度为为157cm157cm，则，则 RQD=157/2

64、50=63%RQD=157/250=63%岩石质量描述：一般，岩石质量描述：一般， IIIMar , 200770第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 所谓地质力学岩体分类，就是用岩体的所谓地质力学岩体分类，就是用岩体的“综合特征值综合特征值”对岩体划分质量等级，是由南非对岩体划分质量等级，是由南非科学和工业研究委员会（科学和工业研究委员会（CouncilforScientificandIndustrialResearch）提出的。）提出的。指标值指标值RMR（RockMassRating）由）由岩块强度岩块强度(15)、RQD值值(20)、

65、节理间距节理间距(20)、节理节理条件条件(30)及及地下水地下水(15)等指标组成。等指标组成。表表3-6（岩体地质力学分类参数及其岩体地质力学分类参数及其RMR评分值评分值）总分总分RMR的的初值初值表表3-7（按节理方向按节理方向RMR修正值修正值）、表）、表3-8（节理走向和倾角对隧道开挖的影响节理走向和倾角对隧道开挖的影响）修正修正表表3-9（按总按总RMR评分值确定的岩体级别及岩体质量评价评分值确定的岩体级别及岩体质量评价）岩体的类别岩体的类别CSIR分类原为解决坚硬节理岩体中浅埋隧道工程而发展起来的。从现场应用看，使用分类原为解决坚硬节理岩体中浅埋隧道工程而发展起来的。从现场应用

66、看，使用较简便，大多数场合岩体评分值（较简便，大多数场合岩体评分值（RMR）都有用，但在处理那些造成挤压、膨胀和涌水的）都有用，但在处理那些造成挤压、膨胀和涌水的极其软弱的岩体问题时，此分类法难于使用。极其软弱的岩体问题时，此分类法难于使用。3 3. .2 2. .3 3 岩岩岩岩体体体体地地地地质质质质力力力力学学学学分分分分类类类类（C CS SI IR R分分分分类类类类）Mar , 200771第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 评分值评分值10081806160414021小于小于20分级分级1V质量描述质量描述非常好的岩非常好的

67、岩体体好岩体好岩体一般岩体一般岩体较差岩体较差岩体非常差岩体非常差岩体平均稳定时间平均稳定时间15m跨度跨度20年年10m跨度跨度1年年5m跨度跨度1周周2.5m跨度跨度10小小时时1m跨度跨度30分分钟钟岩体内聚力岩体内聚力（kPa）大于大于400300400200300100200小于小于100岩体内摩擦角岩体内摩擦角（）大于大于45354525351535小于小于15按按按按总总总总R RMMR R评评评评分分分分值值值值确确确确定定定定的的的的岩岩岩岩体体体体级级级级别别别别及及及及岩岩岩岩体体体体质质质质量量量量评评评评价价价价Mar , 200772第第第第3 3 3 3章章章章

68、岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 3 3. .2 2. .4 4 巴巴巴巴顿顿顿顿岩岩岩岩体体体体质质质质量量量量分分分分类类类类（QQ分分分分类类类类） Mar , 200773第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 Mar , 200774第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 按照国家按照国家工程岩体分级标准工程岩体分级标准（GB50218-94）的方法，工程岩体分级分两步进行。）的方法，工程岩体分级分两步进行。首先从定性判别与定量测试两个方面分别确定首先从定性判别

69、与定量测试两个方面分别确定岩石的坚硬程度和岩体的完整性岩石的坚硬程度和岩体的完整性，并计算出岩体基本质量指标并计算出岩体基本质量指标BQ，然后结合工程特点，考虑地下水、初始应力场以及软弱，然后结合工程特点，考虑地下水、初始应力场以及软弱结构面走向与工程轴线的关系等因素，对岩体基本质量指标结构面走向与工程轴线的关系等因素，对岩体基本质量指标BQ加以修正，以修正后的岩加以修正，以修正后的岩体基本质量体基本质量BQ作为划分工程岩体级别的依据。作为划分工程岩体级别的依据。 1. 1. 岩体基本质量指标岩体基本质量指标BQ 3 3. .2 2. .5 5 岩岩岩岩体体体体B BQQ分分分分类类类类 Ma

70、r , 200775第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范(GB500212001)根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值Rc划分岩石的坚硬程度: 5153060Rc极软岩软岩较软岩较坚硬岩坚硬岩根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度: 0.150.350.550.75完整性指数极破碎破碎较破碎较完整完整岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方 Mar , 200776第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 基本质量级别基本质量级别岩体质量的定性特征岩体质量的定性特征

71、岩体基本质量指标岩体基本质量指标（BQ）I坚硬岩，岩体完整坚硬岩，岩体完整550坚硬岩，岩体较完整；坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整较坚硬岩，岩体完整550451坚硬岩，岩体较破碎；坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软、硬岩互层，岩体较完整；较坚硬岩或软、硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整较软岩，岩体完整450351坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎或破碎；坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎或破碎；较软岩或较硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或破较软岩或较硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或破碎；软岩，岩体完整或较完整碎；软岩，岩体完整或较完整350251较软岩，岩体破碎；较软岩

72、，岩体破碎；软岩，岩体较破碎或破碎；软岩，岩体较破碎或破碎；全部极软岩及全部极破碎岩全部极软岩及全部极破碎岩60，倾角，倾角75 其他组合其他组合 地下水影响修正系数地下水影响修正系数K2 潮湿或点滴状出水潮湿或点滴状出水 淋雨状或涌流状出水，淋雨状或涌流状出水，水压水压0.1MPa或单位水或单位水量量10Lmin 淋雨状或涌流状出水，淋雨状或涌流状出水，水压水压0.1MPa或单位水或单位水量量10Lmin 天然应力影响修正系数天然应力影响修正系数K3 极高应力区极高应力区 高应力区高应力区 2 2 2 2. . . . B BQQ的的的的工工工工程程程程修修修修正正正正 Mar , 2007

73、78第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 级级别别密度密度（g/m3）抗剪强度抗剪强度变形变形模量模量（MPa）泊松比泊松比围岩自稳能力围岩自稳能力（）C（MPa）I2.65602.1330.2跨跨度度20m，可可长长期期稳稳定定，偶偶有有掉掉块块，无无塌塌方方2.6560502.11.533200.20.25跨跨度度1020m，可可基基本本稳稳定定，局局部部可可掉掉块块或或小小塌塌方方；跨跨度度10m，可可长长期期稳稳定定，偶偶有有掉掉块块2.652.4550391.5-0.72060.25-0.3跨跨度度1020m，可可稳稳定定数数日日至

74、至1个个月月，可可发发生生小小至至中中塌塌方方；跨跨度度510m，可可稳稳定定数数月月。可可发发生生局局部部块块体体移移动动及及小小至至中中塌塌方方；跨跨度度5m，一一般般无无自自稳稳能能力力，数数日日至至数数月月内内可可发发生生松松动动、小小塌塌方方，进进而而发发展展为为中中至至大大塌塌方方，埋埋深深小小时时，以以拱拱部部松松动动为为主主，埋埋深深大大时时，有有明明显显塑塑性性流流动动和和挤挤压压破破坏坏；跨跨度度5m，可稳定数日至，可稳定数日至1月月2.25270.21.35m，一般无自稳能力，数日至数月内可发，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动、小塌方，进而发展为中至大塌方，埋深小时

75、，以拱部松生松动、小塌方，进而发展为中至大塌方，埋深小时，以拱部松动为主，埋深大时，有明显塑性流动和挤压破坏；跨度动为主，埋深大时，有明显塑性流动和挤压破坏；跨度5m，可，可稳定数日至稳定数日至1月月Mar , 200783优点：优点：1）对地下）对地下隧道隧道适用性较强；适用性较强；2）能反映岩体）能反映岩体基本质量分级基本质量分级计算计算BQ3）考虑）考虑工程岩体特性工程岩体特性（地下水、节理与工程位置关（地下水、节理与工程位置关 系、地应力计算系、地应力计算BQ，判断分类），判断分类）缺点：缺点：对对边坡边坡岩体和岩体和地基地基岩体的分级研究较少。岩体的分级研究较少。 第第第第3 3 3 3章章章章 岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性岩体的力学特性 我我我我国国国国工工工工程程程程岩岩岩岩体体体体分分分分级级级级标标标标准准准准 （GGB B5 50 02 21 18 8- -9 94 4）的的的的评评评评价价价价