《巖體力學(xué)習(xí)題講解》課件

巖體力學(xué)習(xí)題講解歡迎來(lái)到巖體力學(xué)習(xí)題講解的PPT課件，我們將深入探討一些經(jīng)典的巖體力學(xué)問(wèn)題，幫助你更好地理解和掌握這門(mén)學(xué)科。by課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)幫助學(xué)生理解巖體力學(xué)基本概念和理論，掌握巖體工程問(wèn)題分析方法，并具備解決實(shí)際問(wèn)題的能力。課程內(nèi)容涵蓋巖體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，包括巖體應(yīng)力狀態(tài)、巖體強(qiáng)度理論、巖體變形特征、巖體破壞模式等。教學(xué)方式理論講解、案例分析、習(xí)題講解，結(jié)合實(shí)際工程案例，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。巖體力學(xué)基本概念1巖體的力學(xué)性質(zhì)巖體的強(qiáng)度、變形、滲透性等力學(xué)性質(zhì)受巖性、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)等因素影響2巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中各種地質(zhì)構(gòu)造要素的組合形式3巖體應(yīng)力場(chǎng)巖體應(yīng)力場(chǎng)是指作用在巖體上的各種力產(chǎn)生的應(yīng)力分布狀態(tài)巖體應(yīng)力狀態(tài)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力巖體受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力，如板塊運(yùn)動(dòng)、斷層活動(dòng)等，會(huì)形成復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。自重應(yīng)力巖體本身的重量也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，尤其是在高聳山體或深部巖層。開(kāi)挖應(yīng)力地下開(kāi)挖工程會(huì)改變?cè)械膽?yīng)力分布，在開(kāi)挖邊界附近產(chǎn)生高應(yīng)力集中區(qū)。巖體受力分析應(yīng)力邊界條件分析巖體應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，要考慮邊界條件的影響，例如開(kāi)挖邊界、地表荷載等。應(yīng)力集中現(xiàn)象巖體開(kāi)挖會(huì)造成應(yīng)力集中，需要進(jìn)行應(yīng)力集中分析，以評(píng)估其對(duì)巖體穩(wěn)定性的影響。應(yīng)力傳遞規(guī)律了解巖體中應(yīng)力的傳遞規(guī)律，可以幫助判斷開(kāi)挖過(guò)程中巖體的變形和破壞趨勢(shì)。數(shù)值模擬方法數(shù)值模擬方法可以用來(lái)模擬巖體受力狀態(tài)，并預(yù)測(cè)開(kāi)挖后的應(yīng)力分布和變形情況。巖體變形特征壓縮變形巖體受到壓力作用后，體積減小，形狀改變的現(xiàn)象。拉伸變形巖體受到拉力作用后，體積增大，形狀改變的現(xiàn)象。剪切變形巖體受到剪切力作用后，形狀發(fā)生變化的現(xiàn)象。巖體強(qiáng)度理論定義巖體強(qiáng)度是指巖體抵抗外力破壞的能力。巖體強(qiáng)度是巖體工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。影響因素巖體強(qiáng)度受巖性、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、裂隙發(fā)育程度等因素影響。測(cè)試方法巖體強(qiáng)度測(cè)試方法包括單軸壓縮試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)等。巖體破壞準(zhǔn)則莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則考慮了巖體的抗剪強(qiáng)度和正應(yīng)力。霍克-布朗準(zhǔn)則適用于強(qiáng)度與應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)的巖體。德魯克-普拉格準(zhǔn)則描述了巖體在不同應(yīng)力狀態(tài)下的破壞特性。巖體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系1彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，卸載后可恢復(fù)原狀。2塑性階段應(yīng)力與應(yīng)變不再呈線性關(guān)系，卸載后不能完全恢復(fù)原狀。3破壞階段應(yīng)力達(dá)到峰值后開(kāi)始下降，巖體發(fā)生破壞。平面應(yīng)力狀態(tài)當(dāng)巖體中某一點(diǎn)的應(yīng)力矢量都平行于同一平面時(shí)，稱(chēng)該點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)。平面應(yīng)力狀態(tài)下，巖體僅受到兩個(gè)主應(yīng)力的作用，一個(gè)為垂直于平面的主應(yīng)力，另一個(gè)為平行于平面的主應(yīng)力?？臻g應(yīng)力狀態(tài)在三維空間中，巖體承受來(lái)自各個(gè)方向的力，形成空間應(yīng)力狀態(tài)?？臻g應(yīng)力狀態(tài)描述了巖體在三維空間中的應(yīng)力分布，包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力以及應(yīng)力方向等。極限平衡理論1基本假設(shè)巖體處于極限平衡狀態(tài)2力學(xué)模型簡(jiǎn)化巖體結(jié)構(gòu)3穩(wěn)定性判別安全系數(shù)計(jì)算巖體破壞模式拉伸破壞巖體在拉應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂，常見(jiàn)于巖體開(kāi)挖或爆破后形成的裂隙。剪切破壞巖體在剪應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂，常見(jiàn)于斜坡或巖體開(kāi)挖后形成的滑坡。壓碎破壞巖體在高壓應(yīng)力作用下發(fā)生破碎，常見(jiàn)于地下工程開(kāi)挖或爆破后形成的破碎帶。典型開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)工程開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇需根據(jù)地質(zhì)條件、開(kāi)挖深度、施工環(huán)境等因素綜合考慮，常見(jiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)包括：錨桿支護(hù)：適用于巖體較好，開(kāi)挖深度較小的情況錨索支護(hù)：適用于巖體較差，開(kāi)挖深度較大的情況噴射混凝土支護(hù)：適用于巖體破碎，開(kāi)挖深度較大的情況鋼筋混凝土支護(hù)：適用于巖體軟弱，開(kāi)挖深度較大的情況地下空間開(kāi)挖穩(wěn)定性圍巖壓力開(kāi)挖后圍巖會(huì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大壓力，需要進(jìn)行合理的支護(hù)設(shè)計(jì)。水文地質(zhì)條件地下水滲漏會(huì)對(duì)開(kāi)挖穩(wěn)定性造成很大影響，需要進(jìn)行有效的防水措施。巖體性質(zhì)不同巖體的力學(xué)性質(zhì)差異很大，需要根據(jù)巖體性質(zhì)選擇合適的開(kāi)挖方法和支護(hù)方案。邊坡穩(wěn)定性分析1地質(zhì)勘察分析地質(zhì)條件，了解巖土性質(zhì)。2邊坡幾何參數(shù)測(cè)量邊坡高度、坡度、坡長(zhǎng)等。3地下水位水位變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響很大。4巖體強(qiáng)度進(jìn)行巖體強(qiáng)度試驗(yàn)，確定抗剪強(qiáng)度。5計(jì)算分析利用極限平衡方法或有限元方法進(jìn)行分析。6評(píng)估結(jié)論根據(jù)計(jì)算結(jié)果評(píng)估邊坡穩(wěn)定性。邊坡失穩(wěn)模式1滑坡巖體或土體沿滑動(dòng)面整體向下滑動(dòng)的現(xiàn)象。2崩塌巖體或土體在重力作用下突然向下墜落的現(xiàn)象。3蠕動(dòng)巖體或土體在重力作用下緩慢向下移動(dòng)的現(xiàn)象。4錯(cuò)落巖體或土體由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或其他因素導(dǎo)致的斷裂或錯(cuò)位。邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)原則穩(wěn)定性確保邊坡穩(wěn)定，防止滑坡、坍塌等事故發(fā)生。安全保障工程施工及周?chē)h(huán)境的安全，避免人員傷亡。經(jīng)濟(jì)性選擇經(jīng)濟(jì)合理、可行性強(qiáng)的支護(hù)方案，控制工程成本。常見(jiàn)邊坡支護(hù)措施錨桿支護(hù)錨桿是一種常用的邊坡支護(hù)措施，可有效提高邊坡穩(wěn)定性。噴射混凝土噴射混凝土可以形成一個(gè)堅(jiān)固的保護(hù)層，防止邊坡發(fā)生滑坡或崩塌。擋土墻擋土墻可用于支撐邊坡，防止土體側(cè)向移動(dòng)。排水溝排水溝可以有效排除邊坡上的積水，防止水對(duì)邊坡的侵蝕?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)步驟1方案優(yōu)化根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求，選擇最佳支護(hù)方案2方案設(shè)計(jì)確定支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、材料、尺寸、間距等3參數(shù)計(jì)算計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等參數(shù)4施工圖繪制繪制詳細(xì)的施工圖紙，指導(dǎo)施工5現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整施工方案基坑支護(hù)常用構(gòu)造1樁基支護(hù)樁基支護(hù)適用于較深基坑，具有較強(qiáng)的承載能力，可有效防止基坑變形和塌陷。2錨桿支護(hù)錨桿支護(hù)常用于較淺基坑，通過(guò)錨固鋼筋或鋼管，增強(qiáng)土體強(qiáng)度，防止基坑邊坡滑坡。3土釘墻支護(hù)土釘墻支護(hù)適用于軟弱土層，通過(guò)密集布置土釘，提高土體抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定基坑邊坡。4地下連續(xù)墻支護(hù)地下連續(xù)墻支護(hù)常用于深基坑，具有較高的剛度和強(qiáng)度，可有效防止基坑變形和塌陷。隧道口穩(wěn)定性分析1地質(zhì)條件巖體類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度2開(kāi)挖方案開(kāi)挖方法、爆破參數(shù)3支護(hù)設(shè)計(jì)襯砌類(lèi)型、強(qiáng)度隧道口穩(wěn)定性分析是隧道工程的重要環(huán)節(jié)，評(píng)估隧道口圍巖的穩(wěn)定性對(duì)于保證隧道安全運(yùn)行至關(guān)重要。圍巖荷載計(jì)算計(jì)算方法描述彈性力學(xué)方法基于彈性力學(xué)原理，計(jì)算圍巖在開(kāi)挖過(guò)程中的應(yīng)力分布和荷載。數(shù)值模擬方法利用有限元或邊界元等數(shù)值方法模擬圍巖的力學(xué)行為，得到荷載分布。經(jīng)驗(yàn)公式法基于大量工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的公式，估算圍巖荷載，適用于簡(jiǎn)單地質(zhì)條件。隧道襯砌設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型根據(jù)圍巖級(jí)別、地質(zhì)條件及荷載情況選擇合適的襯砌類(lèi)型。強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，確保其能承受?chē)鷰r壓力和荷載。材料選型選擇合適的襯砌材料，如混凝土、鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等，以滿(mǎn)足工程需求。圍巖-支護(hù)相互作用應(yīng)力傳遞支護(hù)結(jié)構(gòu)承受?chē)鷰r壓力，并將其傳遞至周?chē)鷰r體。變形協(xié)調(diào)支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同變形，以保持整體穩(wěn)定性。荷載分擔(dān)支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同承擔(dān)開(kāi)挖引起的荷載。軟弱圍巖處理措施錨桿支護(hù)通過(guò)錨桿將圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)連接在一起，提高圍巖的整體穩(wěn)定性。噴射混凝土支護(hù)噴射混凝土能夠快速成型，對(duì)圍巖提供有效的支撐和保護(hù)。鋼筋網(wǎng)支護(hù)鋼筋網(wǎng)可以增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。凍結(jié)法及應(yīng)用案例凍結(jié)法是一種重要的巖土工程加固方法。它通過(guò)人工降溫使土體或巖體凍結(jié)，提高其強(qiáng)度和抗變形能力，從而達(dá)到加固的目的。凍結(jié)法主要應(yīng)用于以下工程：隧道、地鐵、地下工程開(kāi)挖深基坑支護(hù)邊坡加固水下工程施工壓漿加固技術(shù)介紹1增強(qiáng)巖體強(qiáng)度壓漿加固利用水泥漿、化學(xué)漿等材料填充巖體裂隙，提高巖體強(qiáng)度，增強(qiáng)抗剪能力。2改善巖體穩(wěn)定性壓漿加固可以提高巖體整體穩(wěn)定性，降低變形，防止塌方或滑坡的發(fā)生。3控制水流壓漿加固可以有效阻止地下水滲流，減少對(duì)工程的影響。巖體注漿加固機(jī)理填充空隙注漿液進(jìn)入巖體裂隙、孔洞等空隙，填充空隙，提高巖體的完整性和強(qiáng)度。膠結(jié)作用注漿液固化后，將巖體顆粒膠結(jié)在一起，形成一個(gè)整體，提高巖體的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。加固作用注漿液固化后，形成一個(gè)堅(jiān)固的“骨架”，有效提高巖體的整體穩(wěn)定性，抑制變形和破壞。案例分析與討論1工程應(yīng)用實(shí)例深入分析實(shí)際工程項(xiàng)目，探討巖體力學(xué)理論在解決實(shí)際