5-1巖體的工程地質(zhì)特征

1、第五章巖體的工程特性第五章巖體的工程特性 5-7巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體的結(jié)構(gòu)特征 5-85-8巖體的主要力學(xué)特性巖體的主要力學(xué)特性 5-95-9巖體的工程地質(zhì)分類巖體的工程地質(zhì)分類 1 1、工程影響范圍內(nèi)的巖石綜合體（自然地質(zhì)體）稱為工程影響范圍內(nèi)的巖石綜合體（自然地質(zhì)體）稱為巖巖體，體，巖體是由巖體是由結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面和和結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體兩部分組成的。兩部分組成的。 2 2、結(jié)構(gòu)面：也稱不連續(xù)面、結(jié)構(gòu)面：也稱不連續(xù)面，切割巖體的各種地質(zhì)界面切割巖體的各種地質(zhì)界面統(tǒng)統(tǒng)稱為稱為結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面。它們是一些具有一定方向、延展較廣、厚度較。它們是一些具有一定方向、延展較廣、厚度較薄的二維地質(zhì)界面，如層面、沉積間斷面

2、、節(jié)理、斷層等，薄的二維地質(zhì)界面，如層面、沉積間斷面、節(jié)理、斷層等，也包括厚度較薄的也包括厚度較薄的軟弱夾層軟弱夾層。 3 3、結(jié)構(gòu)面在空間按不同組合，可將巖體切割成不同形狀、結(jié)構(gòu)面在空間按不同組合，可將巖體切割成不同形狀和大小的塊體，這些被結(jié)構(gòu)面所圍限的巖塊稱為和大小的塊體，這些被結(jié)構(gòu)面所圍限的巖塊稱為結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體。 4 4、結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體成為巖體結(jié)構(gòu)單元，不同類型的巖體、結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體成為巖體結(jié)構(gòu)單元，不同類型的巖體結(jié)構(gòu)單元的組合和排列形式成為結(jié)構(gòu)單元的組合和排列形式成為巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)。第五章巖體的工程特性第五章巖體的工程特性5.7巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)特征的研究意義巖體結(jié)

3、構(gòu)特征的研究意義5.7巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體的結(jié)構(gòu)特征5.7巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體的結(jié)構(gòu)特征5.7巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體的結(jié)構(gòu)特征完整性很好連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法非常破碎土力學(xué)方法 兩者之間裂隙體力學(xué)方法巖體不連續(xù)性，各向異性反映區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造降低巖體強(qiáng)度5.7巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體的結(jié)構(gòu)特征1)1)原生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面 (1)(1)沉積結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面沉積巖的層理、層面、沉積間斷面及沉積軟弱夾層等都屬于沉積巖的層理、層面、沉積間斷面及沉積軟弱夾層等都屬于沉積結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面。(2)(2)火成結(jié)構(gòu)面火成結(jié)構(gòu)面巖漿侵入、噴溢及冷凝過程中形成的結(jié)構(gòu)面，巖漿侵入、噴溢及冷凝過程中形成的結(jié)構(gòu)面，如流層、冷凝如流層、冷凝節(jié)理

4、、侵入體與圍巖的接觸面及巖漿間歇噴溢所形成的軟弱節(jié)理、侵入體與圍巖的接觸面及巖漿間歇噴溢所形成的軟弱接觸面等接觸面等。(3)(3)變質(zhì)結(jié)構(gòu)面變質(zhì)結(jié)構(gòu)面變質(zhì)結(jié)構(gòu)面可分為殘留的變質(zhì)結(jié)構(gòu)面可分為殘留的變余結(jié)構(gòu)面變余結(jié)構(gòu)面和和變成的重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面變成的重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面兩種。兩種。前者為沉積巖淺變質(zhì)所具有，層面仍保留，但在層面前者為沉積巖淺變質(zhì)所具有，層面仍保留，但在層面上有絹云母、綠泥石等鱗片狀礦物密集并呈定向排列上有絹云母、綠泥石等鱗片狀礦物密集并呈定向排列。重結(jié)重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面主要有片理和片麻理等。晶結(jié)構(gòu)面主要有片理和片麻理等。1 1、結(jié)構(gòu)面的分類、結(jié)構(gòu)面的分類按成因類型按成因類型玄武巖的玄武巖的原生柱狀原

5、生柱狀裂隙裂隙沉積巖的層間裂隙 內(nèi)動(dòng)力形成的結(jié)構(gòu)面內(nèi)動(dòng)力形成的結(jié)構(gòu)面 包括包括節(jié)理、劈理、斷層、層間剪切帶等，節(jié)理、劈理、斷層、層間剪切帶等， 也稱構(gòu)造結(jié)構(gòu)面也稱構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。 3)3)次生結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面 外動(dòng)力形成的結(jié)構(gòu)面外動(dòng)力形成的結(jié)構(gòu)面 主要是由主要是由風(fēng)化作用、卸荷及人類活動(dòng)所形風(fēng)化作用、卸荷及人類活動(dòng)所形 成的結(jié)構(gòu)面成的結(jié)構(gòu)面，其共同特點(diǎn)是只分布在地表，其共同特點(diǎn)是只分布在地表 或地表以下數(shù)十米的范圍內(nèi)?；虻乇硪韵聰?shù)十米的范圍內(nèi)。2)2)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面 構(gòu)造裂隙卸荷裂隙剪節(jié)理（剪切裂隙）剪節(jié)理（剪切裂隙）河谷地區(qū)的卸荷裂隙河谷地區(qū)的卸荷裂隙 (c)非 貫 通(b)半 貫 通(a

6、)貫 通圖 4-1 結(jié) 構(gòu) 面 的 貫 通 性貫通性的貫通性的半貫半貫通性的通性的非貫通性的非貫通性的。中等結(jié)構(gòu)面中等結(jié)構(gòu)面 110m巨大巨大結(jié)構(gòu)面面 10m 細(xì)小結(jié)構(gòu)面細(xì)小結(jié)構(gòu)面 延長(zhǎng)延長(zhǎng) 1m1m破壞面破壞面破壞帶破壞帶行兩者之間行兩者之間 充填充填非充填非充填 見表52表表5 51 1結(jié)構(gòu)面的相對(duì)分類結(jié)構(gòu)面的相對(duì)分類圖圖5 52 2 按力學(xué)觀點(diǎn)的破壞面和破壞帶分類按力學(xué)觀點(diǎn)的破壞面和破壞帶分類單節(jié)理單節(jié)理節(jié)理組節(jié)理組節(jié)理群節(jié)理群羽毛狀羽毛狀節(jié)理節(jié)理破碎帶破碎帶無充填有充填有粘性充填物幅度a長(zhǎng)度反映結(jié)構(gòu)面表面空間展布的幾何屬性 按國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)的建議，結(jié)構(gòu)面的起伏度可分為按國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)

7、會(huì)的建議，結(jié)構(gòu)面的起伏度可分為平面形、波浪形和臺(tái)階形三種，粗糙度分為粗糙的、平坦平面形、波浪形和臺(tái)階形三種，粗糙度分為粗糙的、平坦的和光滑的三級(jí)，從而組成的和光滑的三級(jí)，從而組成9種不同的結(jié)構(gòu)表面形態(tài)種不同的結(jié)構(gòu)表面形態(tài)圖53 節(jié)理面的起伏度與粗糙度a和 的節(jié)理表面起伏越急峻。裂隙度切割度單組結(jié)構(gòu)面單組結(jié)構(gòu)面多組結(jié)構(gòu)面多組結(jié)構(gòu)面nkknld1按間距分類按間距分類按裂隙度分類按裂隙度分類 22112121coscos11ddmmKKKniiidK1cos圖54兩組節(jié)理的裂隙度計(jì)算圖exAaXeniiaa多處不連續(xù)切割疊加： 式中：巖體體積內(nèi)部被某組節(jié)理切割的程度，單位m2/m3.KXXer表5-

8、2按切割度分類rX切割度與裂隙度的關(guān)系結(jié)構(gòu)面分為五級(jí)結(jié)構(gòu)面分為五級(jí)、級(jí)結(jié)構(gòu)面級(jí)結(jié)構(gòu)面實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)面；實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)面； 標(biāo)明！標(biāo)明！ 、級(jí)結(jié)構(gòu)面級(jí)結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)面。統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)面。 統(tǒng)計(jì)規(guī)律！統(tǒng)計(jì)規(guī)律！(1)(1)規(guī)模規(guī)模：結(jié)構(gòu)面的規(guī)模大小相差懸殊。大者可延展：結(jié)構(gòu)面的規(guī)模大小相差懸殊。大者可延展數(shù)十公里，寬度可達(dá)數(shù)十米。規(guī)模小者延展僅數(shù)十?dāng)?shù)十公里，寬度可達(dá)數(shù)十米。規(guī)模小者延展僅數(shù)十厘米或數(shù)十米，甚至可以是很微小的不連續(xù)裂隙。厘米或數(shù)十米，甚至可以是很微小的不連續(xù)裂隙。(2)(2)方位方位：即結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。：即結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。(3)(3)間距間距：系指相鄰結(jié)構(gòu)面間的垂直距離，通常是指：系指相鄰結(jié)構(gòu)面間的垂直距

9、離，通常是指一組結(jié)構(gòu)面的一組結(jié)構(gòu)面的平均間距平均間距。 (4)(4)延續(xù)性延續(xù)性：它是表征結(jié)構(gòu)面延伸長(zhǎng)度和展布范圍的：它是表征結(jié)構(gòu)面延伸長(zhǎng)度和展布范圍的指標(biāo)。指標(biāo)。(5)(5)粗糙度粗糙度：結(jié)構(gòu)面的形態(tài)有：結(jié)構(gòu)面的形態(tài)有平直的、波狀的，鋸齒平直的、波狀的，鋸齒狀的、臺(tái)階狀的和不規(guī)則狀的狀的、臺(tái)階狀的和不規(guī)則狀的幾種。幾種。 二、結(jié)構(gòu)面的特征二、結(jié)構(gòu)面的特征二、結(jié)構(gòu)面的特征二、結(jié)構(gòu)面的特征二、結(jié)構(gòu)面的特征二、結(jié)構(gòu)面的特征三、軟弱夾層三、軟弱夾層軟弱夾層軟弱夾層是指在堅(jiān)硬的層狀巖層中夾有強(qiáng)度低、泥是指在堅(jiān)硬的層狀巖層中夾有強(qiáng)度低、泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較廣和厚度較薄質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水

10、易軟化、延伸較廣和厚度較薄的的軟弱巖層軟弱巖層。u成因成因原生型原生型次生型次生型構(gòu)造型構(gòu)造型沉積型、噴發(fā)沉積型、淺變質(zhì)軟弱礦物沉積型、噴發(fā)沉積型、淺變質(zhì)軟弱礦物富集型富集型層間擠壓錯(cuò)動(dòng)形成的層間剪切帶層間擠壓錯(cuò)動(dòng)形成的層間剪切帶風(fēng)化型、充填型風(fēng)化型、充填型包括：包括：巖塊巖屑型、巖屑夾泥型、泥夾巖屑型巖塊巖屑型、巖屑夾泥型、泥夾巖屑型及泥型及泥型（GB50287-99,附錄附錄D)等。等。三、軟弱夾層三、軟弱夾層 特點(diǎn)特點(diǎn)厚度薄厚度薄多呈相互平行，延伸長(zhǎng)度和寬度不一的多層狀多呈相互平行，延伸長(zhǎng)度和寬度不一的多層狀結(jié)構(gòu)松散結(jié)構(gòu)松散巖性、厚度、性狀和延伸范圍，常有很大變化巖性、厚度、性狀和延伸范

11、圍，常有很大變化力學(xué)強(qiáng)度低，與其結(jié)構(gòu)、礦物成分和顆粒組成有關(guān)力學(xué)強(qiáng)度低，與其結(jié)構(gòu)、礦物成分和顆粒組成有關(guān)四、泥化夾層四、泥化夾層u 泥化夾層的形成泥化夾層的形成泥化泥化粘土巖類巖石經(jīng)一系列地質(zhì)作用變成塑泥的過粘土巖類巖石經(jīng)一系列地質(zhì)作用變成塑泥的過程。程。標(biāo)志：標(biāo)志：其天然含水量等于或大于塑限。其天然含水量等于或大于塑限。特點(diǎn)：特點(diǎn)：濕度高、密度小、強(qiáng)度低、變形大。濕度高、密度小、強(qiáng)度低、變形大。物質(zhì)基礎(chǔ)：粘土礦物含量較高的原生軟弱夾層：如粘土物質(zhì)基礎(chǔ)：粘土礦物含量較高的原生軟弱夾層：如粘土巖、粘土質(zhì)頁巖、粘土質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)板巖、泥灰?guī)r、千巖、粘土質(zhì)頁巖、粘土質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)板巖、泥灰?guī)r、千枚巖

12、等夾層。枚巖等夾層。構(gòu)造作用構(gòu)造作用地下水作用：結(jié)合水膜減弱粒間連接力，巖石處于塑形地下水作用：結(jié)合水膜減弱粒間連接力，巖石處于塑形甚至接近流態(tài)；溶解鹽類、水化和水解作用。甚至接近流態(tài)；溶解鹽類、水化和水解作用。四、泥化夾層四、泥化夾層 特點(diǎn)特點(diǎn)成分：粘粒含量明顯增多成分：粘粒含量明顯增多結(jié)構(gòu)：由固結(jié)或超固結(jié)變成了泥質(zhì)散狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由固結(jié)或超固結(jié)變成了泥質(zhì)散狀結(jié)構(gòu)物理狀態(tài)：干容重減小物理狀態(tài)：干容重減小,天然含水量增高天然含水量增高,接近塑限接近塑限具有一定的膨脹性具有一定的膨脹性力學(xué)強(qiáng)度：較原巖大為降低，力學(xué)強(qiáng)度：較原巖大為降低，=0.2，壓縮性大，壓縮性大抗沖刷能力低，易于產(chǎn)生滲透變形抗沖

13、刷能力低，易于產(chǎn)生滲透變形五、巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度五、巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度五、巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度五、巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度 tg c影響結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的因素：影響結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的因素：結(jié)構(gòu)面的表面形態(tài)、充填及結(jié)構(gòu)面的表面形態(tài)、充填及膠結(jié)物、地下水、結(jié)構(gòu)面的張開度、膠結(jié)物、地下水、結(jié)構(gòu)面的張開度、前期變形歷史、前期變形歷史、后期后期加載過程加載過程、氣候等環(huán)境因素、氣候等環(huán)境因素一、結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)影響一、結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)影響1.平直光滑無充填結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度平直光滑無充填結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度 =tan2.粗糙起伏無充填結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度粗糙起伏無充填結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度(1) 當(dāng)法向應(yīng)力較小時(shí)當(dāng)法向應(yīng)力較小

14、時(shí),存在所謂的爬坡效應(yīng)存在所謂的爬坡效應(yīng) =tan(b+i)式中式中: b為結(jié)構(gòu)面的基本摩擦角為結(jié)構(gòu)面的基本摩擦角, i為齒面的起伏角。為齒面的起伏角。(2) 當(dāng)法向應(yīng)力較大時(shí)當(dāng)法向應(yīng)力較大時(shí),將剪斷鋸齒將剪斷鋸齒 =tan+c由上兩式相等由上兩式相等,可求得剪斷時(shí)的法向應(yīng)力可求得剪斷時(shí)的法向應(yīng)力: T=c/tan(b+i)- tan五、巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度五、巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度對(duì)于不規(guī)則起伏的結(jié)構(gòu)面對(duì)于不規(guī)則起伏的結(jié)構(gòu)面,據(jù)據(jù)N.R.Barton:=tanJRClog(JCS/)+b式中式中: JRC為結(jié)構(gòu)面的粗糙度系數(shù)為結(jié)構(gòu)面的粗糙度系數(shù),從平滑到最粗從平滑到最粗糙取糙取020, JCS

15、為結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖石的抗剪強(qiáng)度。為結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖石的抗剪強(qiáng)度。3.有充填無結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度有充填無結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度有充填無結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度有充填無結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度,主演取決于充填物主演取決于充填物的成分結(jié)構(gòu)厚度及充填程度等。的成分結(jié)構(gòu)厚度及充填程度等。5.8 巖體的力學(xué)特性巖體的力學(xué)特性 巖體的力學(xué)性質(zhì)決定于結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面的力學(xué)巖體的力學(xué)性質(zhì)決定于結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)面的相互組合關(guān)系。性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)面的相互組合關(guān)系。 對(duì)巖體的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分類和研究有助于了對(duì)巖體的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分類和研究有助于了解和分析巖體的力學(xué)性質(zhì)解和分析巖體的力學(xué)性質(zhì) 對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的分類方法較多。其中以對(duì)巖

16、體結(jié)構(gòu)的分類方法較多。其中以 巖土巖土工程勘察規(guī)范工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）巖體結(jié)構(gòu)的分巖體結(jié)構(gòu)的分類最具代表性。類最具代表性。港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范的分類的分類 整體狀結(jié)構(gòu)整體狀結(jié)構(gòu)(近似各向同性連續(xù)介質(zhì)）近似各向同性連續(xù)介質(zhì)） 塊狀結(jié)構(gòu)（巖軟弱夾層滑動(dòng)）塊狀結(jié)構(gòu)（巖軟弱夾層滑動(dòng)） 層狀結(jié)構(gòu)（順層滑動(dòng)、層間張裂及巖層彎曲折斷）層狀結(jié)構(gòu)（順層滑動(dòng)、層間張裂及巖層彎曲折斷） 碎裂狀結(jié)構(gòu)（沿結(jié)構(gòu)面的滑移和張裂、結(jié)構(gòu)體的剪切、碎裂狀結(jié)構(gòu)（沿結(jié)構(gòu)面的滑移和張裂、結(jié)構(gòu)體的剪切、 張裂及塑性流動(dòng)）張裂及塑性流動(dòng)） 散體結(jié)構(gòu)（大型斷裂破碎帶、巖漿侵入接觸破碎帶及強(qiáng)散體結(jié)構(gòu)（大

17、型斷裂破碎帶、巖漿侵入接觸破碎帶及強(qiáng) 烈風(fēng)化帶）烈風(fēng)化帶）543211-完整結(jié)構(gòu)；2-板裂結(jié)構(gòu)；3-塊裂結(jié)構(gòu)；4-斷續(xù)結(jié)構(gòu)；5-碎裂結(jié)構(gòu)圖4-16 巖體結(jié)構(gòu)與硐室工程尺寸之間的關(guān)系一、巖體的變形特征及指標(biāo)一、巖體的變形特征及指標(biāo)巖體的變形特性巖體的變形特性 巖體的變形往往包括了巖體的變形往往包括了結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的變形和的變形和結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體的的 變形兩部變形兩部分。分。與巖石相比與巖石相比巖體的彈性模量、峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度有巖體的彈性模量、峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度有所降低、泊松比有所提高，各向異性更顯著。所降低、泊松比有所提高，各向異性更顯著。5.8 巖體的力學(xué)特性巖體的力學(xué)特性單軸壓縮條件下巖石變形特

18、單軸壓縮條件下巖石變形特征（變形階段劃分）征（變形階段劃分） 1 1）OA段曲線，屬于段曲線，屬于微裂隙微裂隙壓密階段壓密階段; 2; 2）ABAB段曲線，段曲線，屬于屬于彈性變形階段彈性變形階段; ; 3）BCBC段曲線，屬于段曲線，屬于初級(jí)膨脹階段初級(jí)膨脹階段（塑性變形）（塑性變形）; 4）CD段曲段曲線，屬于線，屬于破壞階段破壞階段; 5）DE段曲線，屬于段曲線，屬于峰值后的變形峰值后的變形與破壞階段與破壞階段。巖體壓力變形曲線的三種基本類型巖體壓力變形曲線的三種基本類型a)巖體節(jié)理不巖體節(jié)理不發(fā)育，巖體堅(jiān)發(fā)育，巖體堅(jiān)硬完整硬完整b)巖體節(jié)理發(fā)育且充巖體節(jié)理發(fā)育且充填不好，加載初期逐填不

19、好，加載初期逐漸壓密，后期變陡，漸壓密，后期變陡，直至最后直線階段直至最后直線階段c)荷載較低時(shí)，荷載較低時(shí)，P-W呈直線關(guān)系，它反映呈直線關(guān)系，它反映巖體軟弱或深部埋藏巖體軟弱或深部埋藏有軟弱夾層有軟弱夾層巖體的變形指標(biāo)巖體的變形指標(biāo)ABCDE0peAEEOEeeAEEBE原位巖體變形試驗(yàn)靜力法動(dòng)力法承壓板法狹縫法鉆孔變形法水壓洞室法單(雙)軸壓縮試驗(yàn)法聲波法地震波法二、巖體的流變特征二、巖體的流變特征蠕變?nèi)渥儯褐冈趹?yīng)力一定的條件下指在應(yīng)力一定的條件下,變形隨時(shí)間的持續(xù)而逐漸增變形隨時(shí)間的持續(xù)而逐漸增長(zhǎng)的現(xiàn)象長(zhǎng)的現(xiàn)象；松弛松弛：變形保持一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐變形保持一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的

20、增長(zhǎng)而逐漸減小的現(xiàn)象。漸減小的現(xiàn)象。長(zhǎng)期強(qiáng)度長(zhǎng)期強(qiáng)度：出現(xiàn)蠕變破壞的最低應(yīng)力值出現(xiàn)蠕變破壞的最低應(yīng)力值(0.8fc)。三三 、脆性與塑性破壞巖體的剪應(yīng)力剪位移曲線、脆性與塑性破壞巖體的剪應(yīng)力剪位移曲線巖體的破壞機(jī)制巖體的破壞機(jī)制jjfCtg強(qiáng)度判據(jù)2sin22cos223131312sin)1 ()(2331ctgtgtgCjjj的2sin)1 ()(2331ctgtgtgCjjj123131190sin)2(arcsin212jjjjjctgC2sin)1 ()(2331ctgtgtgCjjj2sin)1 (2ctgtgCjjmc3=0 2sin)1 ()(2331ctgtgtgCjjjmj

21、jjjtgtgtgC23min311)(2M、S、A、B、T為與巖性及結(jié)構(gòu)面情況有關(guān)的常數(shù)，根據(jù)巖體性質(zhì)查表確定。 2331ccSmcmcS242Smmcmt11)()(BcmBcBccmTABarctgTABTACBccTA)( 工程巖體分類的目的，是從工程實(shí)際需要出發(fā)，對(duì)工程建筑物基礎(chǔ)或者圍巖的巖體進(jìn)行分類，并根據(jù)其好壞，進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，賦予它必不可少的計(jì)算指標(biāo)參數(shù)，以便于合理的設(shè)計(jì)和采用相應(yīng)的工程措施，為巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理、安全的目的 2 2、巖體分類、巖體分類是對(duì)影響巖體穩(wěn)定性和影響工程設(shè)計(jì)、是對(duì)影響巖體穩(wěn)定性和影響工程設(shè)計(jì)、施工

22、和維護(hù)的各種因素建立一些評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)工程轄區(qū)施工和維護(hù)的各種因素建立一些評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)工程轄區(qū)巖體進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃分出不同的的級(jí)別或類別。巖體進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃分出不同的的級(jí)別或類別。 按分類目的，可分為按分類目的，可分為綜合性和專題性兩種綜合性和專題性兩種；按其所；按其所涉及的因素多少，可分為涉及的因素多少，可分為單因素分類法和多因素分類法單因素分類法和多因素分類法兩種。兩種。1 1、巖石的質(zhì)量、巖石的質(zhì)量。主要表現(xiàn)在巖石的強(qiáng)度。主要表現(xiàn)在巖石的強(qiáng)度(軟、硬)和變形性和變形性質(zhì)質(zhì)(結(jié)構(gòu)上的致密、疏松)方面。方面。2 2、巖體的完整性、巖體的完整性。巖體完整性取決于不連續(xù)面的組數(shù)和。巖體完整性取決于不連續(xù)

23、面的組數(shù)和密度?？捎媒Y(jié)構(gòu)面頻率密度。可用結(jié)構(gòu)面頻率( (裂隙度）、間距、巖心采取率、裂隙度）、間距、巖心采取率、巖石質(zhì)量指標(biāo)巖石質(zhì)量指標(biāo)RQDRQD以及完整性系數(shù)作為定量指標(biāo)進(jìn)行描述。以及完整性系數(shù)作為定量指標(biāo)進(jìn)行描述。這些定量指標(biāo)是表征巖體工程性質(zhì)的重要參數(shù)。這些定量指標(biāo)是表征巖體工程性質(zhì)的重要參數(shù)。3 3、結(jié)構(gòu)面條件、結(jié)構(gòu)面條件。包括結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、粗糙度和充填情況。包括結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、粗糙度和充填情況。巖體的工程性質(zhì)主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和分布狀態(tài)以及巖體的工程性質(zhì)主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和分布狀態(tài)以及其間的充填物性質(zhì)。其間的充填物性質(zhì)。4 4、巖體及結(jié)構(gòu)面的風(fēng)化程度、巖體及結(jié)構(gòu)面的風(fēng)化程度。風(fēng)化

24、程度越高，巖體。風(fēng)化程度越高，巖體越破碎，強(qiáng)度越低越破碎，強(qiáng)度越低 。5 5、地下水的影響、地下水的影響。滲流，軟化，膨脹，崩解，靜、。滲流，軟化，膨脹，崩解，靜、動(dòng)水壓力等。動(dòng)水壓力等。6 6、地應(yīng)力、地應(yīng)力。地應(yīng)力難于測(cè)定，它對(duì)工程的影響程度。地應(yīng)力難于測(cè)定，它對(duì)工程的影響程度也難于確定，因此，其影響一般在綜合因素中反映。也難于確定，因此，其影響一般在綜合因素中反映。 式中：式中：R Rc c巖石單軸抗壓強(qiáng)度，巖石單軸抗壓強(qiáng)度，Mpa f 20 20 為為1 1級(jí)，最堅(jiān)固；級(jí)，最堅(jiān)固； f 0.30.3為第為第1010級(jí)，最軟級(jí)，最軟弱。弱。優(yōu)點(diǎn)：形式簡(jiǎn)單，使用方便。優(yōu)點(diǎn)：形式簡(jiǎn)單，使用方

25、便。缺點(diǎn)：未考慮巖體的完整性、巖體結(jié)構(gòu)特征對(duì)穩(wěn)定性影缺點(diǎn)：未考慮巖體的完整性、巖體結(jié)構(gòu)特征對(duì)穩(wěn)定性影響，故不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)巖體的穩(wěn)定性。響，故不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)巖體的穩(wěn)定性。10cRf 1 1、普氏分類法、普氏分類法 以以巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度作為分類依據(jù)，根據(jù)作為分類依據(jù)，根據(jù)普氏堅(jiān)固性系數(shù)普氏堅(jiān)固性系數(shù) f 將巖石分為十級(jí)。將巖石分為十級(jí)。 f 值越大，巖體值越大，巖體越穩(wěn)定。越穩(wěn)定。我國(guó)工程界按我國(guó)工程界按巖石單軸抗壓強(qiáng)度巖石單軸抗壓強(qiáng)度將巖體分為四類：將巖體分為四類：式中：式中：V Vpmpm、V Vprpr巖體、巖石彈性縱波速度（巖體、巖石彈性縱波速度（m/s)m/s)。

26、2)(prpmvVVK 蒂爾（蒂爾（Deer,1968)Deer,1968)提出根據(jù)鉆探時(shí)巖芯完好程度來判提出根據(jù)鉆探時(shí)巖芯完好程度來判斷巖體的質(zhì)量，對(duì)巖體分類。斷巖體的質(zhì)量，對(duì)巖體分類。式中：式中：li 所取巖芯中所取巖芯中10cm長(zhǎng)度的巖芯段的長(zhǎng)度；長(zhǎng)度的巖芯段的長(zhǎng)度； L鉆進(jìn)巖芯的總程度，鉆進(jìn)巖芯的總程度，m。%100 LlRQDi（3 3）對(duì)應(yīng)于最有影響的節(jié)理組間距的巖體評(píng)分值）對(duì)應(yīng)于最有影響的節(jié)理組間距的巖體評(píng)分值R R3 3 根據(jù)總分確定巖體分級(jí)根據(jù)總分確定巖體分級(jí)654321RRRRRRRMR 巖體分級(jí)的意義巖體分級(jí)的意義 考慮不支護(hù)隧道的自穩(wěn)時(shí)間考慮不支護(hù)隧道的自穩(wěn)時(shí)間 該分類

27、法已得到比較廣泛的應(yīng)用。該分類法已得到比較廣泛的應(yīng)用。 挪威巴頓（挪威巴頓（BartonBarton）等人于等人于19741974年根據(jù)隧道工程的調(diào)年根據(jù)隧道工程的調(diào)查，提出一個(gè)用查，提出一個(gè)用6 6個(gè)參數(shù)表達(dá)的巖體質(zhì)量指標(biāo)個(gè)參數(shù)表達(dá)的巖體質(zhì)量指標(biāo)Q Q，作為巖體作為巖體質(zhì)量分類的依據(jù)。質(zhì)量分類的依據(jù)。SRFJJJJRQDQwarn 式中：式中：RQDRQD巖石質(zhì)量指標(biāo)；巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jn節(jié)理組數(shù)評(píng)分；節(jié)理組數(shù)評(píng)分；Jr節(jié)理面節(jié)理面粗糙度評(píng)分；粗糙度評(píng)分；Jw按裂隙水條件評(píng)分；按裂隙水條件評(píng)分；Ja節(jié)理蝕變程度評(píng)分；節(jié)理蝕變程度評(píng)分；SRFSRF按地應(yīng)力影響評(píng)分（應(yīng)力折減系數(shù)）。按地應(yīng)力影響評(píng)

28、分（應(yīng)力折減系數(shù)）。Q Q反映了巖體質(zhì)量的反映了巖體質(zhì)量的三個(gè)方面：三個(gè)方面：nJRQD為巖體的完整性；為巖體的完整性；arJJ表示結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及次生變化程度；表示結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及次生變化程度； SRFJw表示水與其他應(yīng)力存在時(shí)對(duì)巖體質(zhì)量的影響。表示水與其他應(yīng)力存在時(shí)對(duì)巖體質(zhì)量的影響。 地下開挖當(dāng)量直徑：地下開挖當(dāng)量直徑：ESRDr巷巷道道支支護(hù)護(hù)比比跨跨度度、直直徑徑或或高高度度 根據(jù)根據(jù)Q Q值，可將巖體分為值，可將巖體分為9 9類，如圖：類，如圖： Q Q分類法考慮的地質(zhì)因素較全面，而且把定性分分類法考慮的地質(zhì)因素較全面，而且把定性分析與定量評(píng)價(jià)結(jié)合起來了，軟硬巖均

29、適用，在處理極析與定量評(píng)價(jià)結(jié)合起來了，軟硬巖均適用，在處理極軟弱的巖層中推薦采用此分類法。軟弱的巖層中推薦采用此分類法。 賓尼奧夫斯基（賓尼奧夫斯基（ Bieniawski Bieniawski，1976)1976)在大量實(shí)測(cè)在大量實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)Q Q值與值與RMRRMR值之間具有如下條件關(guān)值之間具有如下條件關(guān)系：系：44ln9 QRMR1 1、工程巖體分級(jí)的基本方法、工程巖體分級(jí)的基本方法（1 1）確定巖體基本質(zhì)量）確定巖體基本質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程認(rèn)為巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度決定巖體的基本質(zhì)量。均采用定性劃分、定度決定巖體的基本質(zhì)量。均采

30、用定性劃分、定量指標(biāo)兩種方法確定，其目的是對(duì)比檢驗(yàn)，提量指標(biāo)兩種方法確定，其目的是對(duì)比檢驗(yàn)，提高分級(jí)的準(zhǔn)確性和可靠性。高分級(jí)的準(zhǔn)確性和可靠性。 巖體基本質(zhì)量好，則穩(wěn)定性好；反之，穩(wěn)巖體基本質(zhì)量好，則穩(wěn)定性好；反之，穩(wěn)定性差。定性差。A2A2、采用飽和巖石單軸抗壓強(qiáng)度、采用飽和巖石單軸抗壓強(qiáng)度C C劃分巖石堅(jiān)硬程度劃分巖石堅(jiān)硬程度（定量確定）（定量確定）C C與點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)的關(guān)系：與點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)的關(guān)系：是指直徑是指直徑50mm50mm圓柱試件徑向加壓時(shí)的點(diǎn)荷載強(qiáng)度。圓柱試件徑向加壓時(shí)的點(diǎn)荷載強(qiáng)度。)50(SI75. 0)50(82.22ScI 風(fēng)化殼剖面示意圖風(fēng)化殼剖面示意圖 巖體完整（性）

31、程度的確定（評(píng)價(jià)）巖體完整（性）程度的確定（評(píng)價(jià)）定性劃分定性劃分巖體體積節(jié)理數(shù)巖體體積節(jié)理數(shù)Jv( (條條/ /m m3 3) )：knvSSSSJ 21式中：式中：S Sn n第第 n n組節(jié)理每米長(zhǎng)測(cè)線上節(jié)理的條數(shù)；組節(jié)理每米長(zhǎng)測(cè)線上節(jié)理的條數(shù)； S Sk k每立方米巖體非成組節(jié)理?xiàng)l數(shù)。每立方米巖體非成組節(jié)理?xiàng)l數(shù)。 Jv與與Kv的對(duì)照關(guān)系：的對(duì)照關(guān)系：A A、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ)BQ)的計(jì)算的計(jì)算注意注意：當(dāng)當(dāng)C C 90K 90Kv v+30 +30 時(shí)，應(yīng)以時(shí)，應(yīng)以C C=90K=90Kv v+30 +30 代入上式計(jì)算代入上式計(jì)算Q Q值；值；當(dāng)當(dāng)K Kv