岩体力学2岩体的变形与强度.ppt

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1、岩体力学2.岩体变形与强度主讲：林锋2.岩体变形与强度2.0概述2.1岩体的变形特征2.1.1试验方案2.1.2岩体的压力—变形曲线类型2.1.3岩体的变形指标分析2.1.4岩体变形的结构效应2.1.5岩体动力变形特性2.2结构面及其力学性质2.2.1结构面的类型2.2.2结构面的自然特性2.2.3结构面的力学性质2.3岩体的强度2.4工程岩体的分级分类2.岩体变形与强度岩体的变形及破坏特征与完整岩石不同。岩体的变形是结构体（岩块）材料变形和结构变形的总合，后者包括结构面闭合、充填物压密及结构体转动和滑动等

2、变形。岩体的结构变形往往起控制作用。岩体的变形与强度影响因素概述如下：（1）受力条件（2）岩体本身特性及赋存条件的影响，具体如下：①组成岩体的岩石材料性质②岩体中结构面力学性质③岩体中结构面发育组合情况—岩体结构类型④赋存环境，特别是水和地应力条件⑤尺寸效应2.0概述2.岩体变形与强度依据《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001），岩体力学试验项目除前面提到的岩块物理力学试验，还包括以下项目：(1)岩体变形试验：承压板法，狭缝法、单（双）轴压缩法、钻孔径向加压法、隧道液压枕径向加压法、隧道水压法等

3、，测量Ee、E、μ和抗力系数(K)等。(2)岩体强度试验：混凝土与岩体接触面、结构面直剪、结构面直剪蠕变、岩体直剪、岩体三轴压缩、岩体载荷试验等。(3)岩体应力测试：孔壁（或底）应变法、孔径变形法、水压致裂法、表面应变法等。(4)岩石声波测试：岩块、岩体。(5)工程岩体观测：如硐室收敛观测等。2.0概述2.1岩体的变形特征岩体变形控制量化分析的基础是正确获得岩体的变形破坏规律及相应的变形参数及强度参数。岩体变形参数需要通过岩体变形试验来获得。岩体变形试验包括：承压板法，狭缝法、单（双）轴压缩法、钻孔径向加压

4、法、隧道液压枕径向加压法、隧道水压法等。可以获得变形模量、弹性模量、泊松比等。一、岩体变形试验分类（一）按照施加荷载作用方向(1)法向变形试验：承压板法、狭缝法、单双轴三轴压缩试验、环形试验等；(2)切向变形试验：倾斜剪切仪，挖试洞等。2.1.0概述一、岩体变形试验分类（二）根据试验原理及方法（1）静力法：是在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面施加法向荷载，并测量变形值，然后绘制压力—变形关系曲线，计算岩体的变形参数。主要有：承压板法，钻孔变形法、狭缝法、单（双）轴压缩法、水压洞室法等；（2）动力法：是用人工方

5、法对岩体发射弹性波（声波、超声波、地震波），并测定其在岩体中的传播速度。根据弹性波激发方法不同，分为声波法、超声波法、地震波法等。目前，应用最广的是承压板法和动力法。2.1.0概述2.1岩体的变形特征2.1.0概述2.1.1试验方案2.1.2岩体的压力—变形曲线类型2.1.3岩体的变形指标分析2.1.4岩体变形的结构效应2.1.5岩体动力变形特性2.1岩体的变形特征承压板法试验可分为刚性承压板法和柔性承压板法。柔性承压板法又可分为双枕法、四枕法、环形枕法和中心孔法。刚性承压板法适用于各级岩体；柔性承压板法适

6、用于完整和较完整的岩体。试验宜在平洞内进行，特殊情况下也可在露天或竖井内进行。试点受力方向宜与工程岩体实际受力方向一致。2.1.1试验方案2.1.1试验方案（1）试点边缘至洞壁边缘距离应大于承压板直径D（边长）的1.5倍，至洞口或掌子面距离应大于2D，至临空面距离应大于6D。试点间距应大于3D；（2）试点表面以下3倍承压板直径或边长范围内的岩性宜相同；（3）试点表层受扰动岩体清除干净（4）承压面应凿平整，并用砂轮打磨，起伏差应小于D×1%；承压面以外1.5D范围内岩体表面应平整，无松动块石。（5）承压面积不

7、宜小于2000cm2。（6）清洗试点表面，铺垫一层水泥浆，使承压板平行试点表面，水泥浆厚度应小于D×1%。（一）打点和贴板（3）安装千斤顶及传力柱（4）安装百分表和压力泵2.1.1试验方案（二）刚性承压板法试验加压系统与传力系统安装。应符合下列规定：（1）承压板应满足刚度要求，单块承压板厚度不宜小于6c。，可采用叠置钢垫板或传力箱的方式提高刚度；（2）在承压板上依次安装千斤顶、钢垫板、传力柱、钢垫板，在钢垫板和岩体间填筑砂浆或安装反力装置；（3）施压使整个系统接触紧密；（4）整个系统应具有足够刚度和强度，所

8、有部件中心应保持在同一轴线上，轴线应与加压方向一致。试验记录应包括工程名称、岩石名称、试点编号、试点位置、试验方法、试点描述、测表布置、测表编号、压力表编号、承压板尺寸、压力变形、试验人员、试验日期。2.1.1试验方案（1）试验最大压力不宜小于工程设计压力的1.2倍，宜等分5级施加；（2）加压前应对测表进行初始稳定读数观测，每隔10min同时测读各测表一次，连续三次读数不变后开始加压；（3）加压方式宜采用逐级一次