东北大学岩石力学讲义第三章 岩体结构与岩体力学性质

第三章 岩体结构与岩体力学性质

第一节 概述

成岩之初岩体是连续的,以后由于构造运动的影响,在岩体中形成各种地质界面,因此被各种结构面切割是岩体的主要特征。岩石是构成岩体的物质,岩体是由结构面和结构体(被结构面包围的岩块)两个基本单元组成。岩体的物理力学性质取决于结构面和结构体的力学性质,从总体上说,岩体具有以下几个主要特征:

(1)、岩体是预应力体,在进行开挖工程前,岩体中已存在初始应力场。开挖岩体形成的应力集中势必迭加到初始应力场上。

(2)、岩体是一种含有多种介质的裂体。有两个极端情况,一种是弱面极少或几乎没有的整体性质,可视为连续介质。另一种是弱面充分发育的松散体,在这两种情况之间有松散体—弱面体—连续体的一个系列。将这由连续到不连续的系列划分为几种力学介质,如连续介质、块体介质、松散介质等。

岩体中的结构面:断层、节理、裂隙、片理等不连续面;

假整合、不整合、充填物等物质分界面。

结构面有厚度、有充填物、结构面是弱面

岩体被结构面切割成岩块

岩体破坏可沿结构面发生成追踪开裂

结构体和结构面是构成岩体结构的要素

概念:岩体结构——不同类型的岩体结构单元在岩体内的排列、组合形式,称为岩体结构。

基本的岩体结构单元有两类四种

岩体力学性质取决于岩体大小尺度和赋存条件(地质环境)。影响因素有结构体力学性质、结构面力学性质、岩体结构力学效应(实际是结构形式)、地质环境(尤其是水和地应力)。 当岩体强度很高时,结构面的力学性质控制了岩体的力学性质;反之则岩块的力学性质控制了结构体的力学性质。

岩体结构的力学效应主要体现在:爬坡角、尺寸效应和各向异性

地壳中的岩体本身是受载体,周围岩体施于它的应力是地应力。

围压对岩体力学性能的影响主要有:

1、围压越大,承载能力或者强度越大;

2、低围压下呈脆性,高围压下呈塑性;

3、围压越大波传播的衰减越小。 岩体结构单元 结构面 结构体 坚硬结构面(干净的) 软弱结构面(夹泥的、夹层)

块状结构体 板状结构体(长厚比大于15)

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