大學(xué)地質(zhì)學(xué)與工程地質(zhì)PPT巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)

1、第 2 頁(yè)概概 述述巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)巖體的工程地質(zhì)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)性質(zhì)第 3 頁(yè)三峽船閘小浪底小浪底小灣左岸第 4 頁(yè)區(qū)別？巖 體巖 石第 5 頁(yè)巖巖 體體第 6 頁(yè)基基礎(chǔ)礎(chǔ)控控制制第 7 頁(yè)巖體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)巖體的力學(xué)性質(zhì)巖體工程地質(zhì)分類巖體風(fēng)化帶分類第 8 頁(yè)第 9 頁(yè)wssVWGVW%100VVnn包括：孔隙性和裂隙性。新鮮結(jié)晶巖類的n一般3%；沉積巖的n一般0.75，抗軟化性巖石，抗水、抗風(fēng)化能力和抗凍性強(qiáng)；，抗軟化性巖石，抗水、抗風(fēng)化能力和抗凍性強(qiáng)； Kd 0.75，巖石具有軟化性，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。，巖石具有軟化性，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。：飽和狀態(tài)下與風(fēng)干狀

2、態(tài)下巖石極限抗壓強(qiáng)：飽和狀態(tài)下與風(fēng)干狀態(tài)下巖石極限抗壓強(qiáng)度之比。度之比。dwdRRK 膨脹性 可溶性 抗凍性性 軟化性性 透水性透水性 第 16 頁(yè)巖石抵抗凍融破壞的性能。巖石抵抗凍融破壞的性能。和和。 膨脹性 可溶性 抗凍性性 軟化性性 透水性透水性 試試驗(yàn)方法：驗(yàn)方法：飽和巖石在一定的負(fù)溫下（一般飽和巖石在一定的負(fù)溫下（一般-25）連續(xù)）連續(xù)凍融凍融1025次。次。第 17 頁(yè) 膨脹性 可溶性 抗凍性性 軟化性性 透水性透水性 巖石強(qiáng)度損失率和重量損失率主要取決于巖石巖石強(qiáng)度損失率和重量損失率主要取決于巖石、及及。 開型空隙越多，親水性及可溶性礦物越多，損失率越高。開型空隙越多，親水性及可

3、溶性礦物越多，損失率越高。 強(qiáng)度損失率小于強(qiáng)度損失率小于25%25%或重量損失率小于或重量損失率小于2%2%的巖石為抗凍性。的巖石為抗凍性。 吸水率吸水率0.5%0.750.75，飽水系，飽水系數(shù)數(shù)0.660花崗巖、閃長(zhǎng)巖、玄武巖、正長(zhǎng)巖、輝綠巖、片麻巖、石英巖、硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)膠結(jié)的礫巖等。硬 巖6030大理巖、板巖、白云巖、灰?guī)r等軟軟質(zhì)質(zhì)巖巖較軟巖3015千枚巖、頁(yè)巖、云母片巖等軟巖155泥巖、煤、泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖、礫巖等極軟巖 20.5 20.1 0.5 0.1不發(fā)育不發(fā)育較發(fā)育較發(fā)育發(fā)發(fā) 育育極發(fā)育極發(fā)育完完 整整塊塊 狀狀碎碎 裂裂破破 碎碎結(jié)構(gòu)面間距分級(jí)表 張開度和充填情況張開度和充填

4、情況 連連 續(xù)續(xù) 性性密集程度密集程度 形形 態(tài)態(tài) 第 54 頁(yè)結(jié)構(gòu)面的延展性和貫通性結(jié)構(gòu)面的延展性和貫通性. .控制控制了巖體的強(qiáng)度和完整性，也控制了巖體的破壞方式和了巖體的強(qiáng)度和完整性，也控制了巖體的破壞方式和滑動(dòng)邊界，甚至影響到工程所致區(qū)域的穩(wěn)定性?；瑒?dòng)邊界，甚至影響到工程所致區(qū)域的穩(wěn)定性。 張開度和充填情況張開度和充填情況 連連 續(xù)續(xù) 性性 密集程度密集程度 形形 態(tài)態(tài) 非貫通性的半貫通性的貫通性的第 55 頁(yè)表述方式： 張開度和充填情況張開度和充填情況 連連 續(xù)續(xù) 性性 密集程度密集程度 形形 態(tài)態(tài) 線連續(xù)性系數(shù)面連續(xù)性系數(shù)第 56 頁(yè)密閉：張開度5.0mm 張開度和充填情況張開度和

5、充填情況 連連 續(xù)續(xù) 性性 密集程度密集程度 形形 態(tài)態(tài) 第 57 頁(yè)堅(jiān)硬巖層中夾有力學(xué)強(qiáng)度低、泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較長(zhǎng)和厚度較薄的軟弱巖層。水第 58 頁(yè)成因成因地質(zhì)類型地質(zhì)類型基本特征基本特征沉積軟弱夾層產(chǎn)狀與巖層相同，厚度較小，延續(xù)性較好，也有尖滅的。含粘土礦物多，細(xì)層理發(fā)育，易風(fēng)化、泥化、軟化，抗剪切強(qiáng)度低火成軟弱夾層成層或透鏡體，厚度小，易軟化，抗剪強(qiáng)度低變質(zhì)軟弱夾層產(chǎn)狀與層理一致，層理延續(xù)性差，片狀礦物多呈鱗片狀，抗剪強(qiáng)度低層間破碎帶軟弱夾層產(chǎn)狀與巖層相同，延續(xù)性情，在層狀巖體中沿軟弱夾層發(fā)育。物質(zhì)破碎，呈鱗片狀，往往含條帶狀分布的泥質(zhì)夾層風(fēng)化產(chǎn)狀與巖層一致，或受巖體

6、產(chǎn)狀制約，風(fēng)化帶內(nèi)延續(xù)性好，深部風(fēng)化減弱。物質(zhì)松軟，破碎，含泥，抗剪強(qiáng)度低斷裂風(fēng)化沿節(jié)理、斷層發(fā)育，產(chǎn)狀受其控制，延續(xù)性不強(qiáng)，一般僅限于地表附近，物質(zhì)松散，破碎，含泥，抗剪強(qiáng)度低夾層泥化產(chǎn)狀與巖層相同，沿軟弱層表部發(fā)育延續(xù)性強(qiáng)，但各段泥化程度不一。軟弱面泥化，呈塑性、面光滑，抗剪強(qiáng)度低次生夾層層面產(chǎn)狀受巖層制約，延續(xù)性差，近地表發(fā)育，常呈透鏡體，物質(zhì)細(xì)膩，呈塑性、甚至呈流態(tài)，強(qiáng)度甚低斷裂面產(chǎn)狀受原巖結(jié)構(gòu)面制約，常較陡，延續(xù)性差。物質(zhì)細(xì)膩，結(jié)構(gòu)單一，物理力學(xué)性質(zhì)差(據(jù)中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所資料)第 59 頁(yè)第 60 頁(yè)板 狀結(jié)構(gòu)體柱 狀結(jié)構(gòu)體錐 狀結(jié)構(gòu)體第 61 頁(yè)第 62 頁(yè)第 63

7、頁(yè) 強(qiáng)度特征 1堅(jiān)硬巖體中的一些未充填的密閉、微張型結(jié)構(gòu)面。脆性破壞e脆性破壞結(jié)構(gòu)面變形曲線第 64 頁(yè) 強(qiáng)度特征 塑性破壞結(jié)構(gòu)面變形曲線e2半堅(jiān)硬或軟弱巖體中具有一定充填的結(jié)構(gòu)面或軟弱夾層。塑性破壞第 65 頁(yè) 強(qiáng)度特征 stannc直剪試驗(yàn)（現(xiàn)場(chǎng)、室內(nèi)）結(jié)構(gòu)面形態(tài)、張開充填程度 巖石性質(zhì)、試樣尺寸等。第 66 頁(yè)第 67 頁(yè)巖體應(yīng)力分布特征（最大主應(yīng)力等值線）第 68 頁(yè)巖巖體體強(qiáng)強(qiáng)度度各向異性應(yīng)力分布不連續(xù)性第 69 頁(yè)原位試驗(yàn)單 軸壓 縮直 接剪 切第 70 頁(yè) o節(jié)理壓密、閉合階段彈性變形階段節(jié)理擴(kuò)展、破裂階段節(jié)理貫通、巖體破壞階段峰值強(qiáng)度巖體應(yīng)力應(yīng)變曲線 強(qiáng)度特征 第 71 頁(yè) 強(qiáng)

8、度特征 流變特性：物體在外部條件不變的情況下，應(yīng)力或應(yīng)變隨時(shí)間變化的性質(zhì)。第 72 頁(yè) 強(qiáng)度特征 蠕變特性蘭渝鐵路兩水隧道炭質(zhì)千枚巖地層擠壓大變形（初支及二襯大段落擠壓破壞）第 73 頁(yè) 強(qiáng)度特征 蠕變特性蘭渝鐵路木寨嶺隧道板巖、炭質(zhì)板巖地層擠壓大變形（初支大范圍擠壓破壞）第 74 頁(yè) 強(qiáng)度特征 蠕變特性t變形1s21ss2s3s3s4s4s5s5scs初始蠕變平緩蠕變加速蠕變第 75 頁(yè) 強(qiáng)度特征 蠕變特性初始變形階段平緩變形階段第 76 頁(yè)Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)方程抗壓強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度： 強(qiáng)度特征 第 77 頁(yè) 強(qiáng)度特征 E.Hoek, G. Associates, V. Can

9、ada. Strength of Jointed Rock Masses J. Geotechnique, 1983, 23(3): 187-223.第 78 頁(yè) 強(qiáng)度特征 第 79 頁(yè)受結(jié)構(gòu)面切割的影響，自受結(jié)構(gòu)面切割的影響，自然界中巖然界中巖體結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜多樣，體結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜多樣，不不同同結(jié)結(jié)構(gòu)類型巖體的工程地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)有很大的差異。構(gòu)類型巖體的工程地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)有很大的差異。第 80 頁(yè)從工程地質(zhì)的角度出發(fā)，根據(jù)巖體的內(nèi)在特性，將它們劃分為工程地質(zhì)性質(zhì)相似的各種類別，從而對(duì)各類巖體的質(zhì)量給予定性和定量的評(píng)價(jià)。RQD分類RMR分類第 81 頁(yè):以鉆孔獲得的大于10cm的巖芯斷塊長(zhǎng)度與巖芯進(jìn)尺

10、總長(zhǎng)度的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 巖體評(píng)價(jià)巖體評(píng)價(jià)RQD(%)非常好90100好9593較好5075不好2550非常不好025RQD分類沒(méi)有考慮巖體中結(jié)構(gòu)面性質(zhì)、巖塊性質(zhì)的影響及其綜合效應(yīng)，因此，僅運(yùn)用這一分類往往不能全面反映巖體的質(zhì)量。第 82 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 鉆孔電視三維成像新興技術(shù)第 83 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 84 頁(yè)厚層及完整巖體，節(jié)理稀少；以層面和原生構(gòu)造節(jié)理為主，多呈閉合型，結(jié)構(gòu)面間距大于1.5m，一般為12組，無(wú)危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)面組成的落石、掉塊；整體上強(qiáng)度較高，在變形特征上可視為均質(zhì)

11、彈性各向同性體均質(zhì)彈性各向同性體。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 85 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 86 頁(yè)被結(jié)構(gòu)面交叉切割成分離體；只有少量的貫穿性較好的節(jié)理，結(jié)構(gòu)面間距在0.71.5m，一般為23組，有少量的分離結(jié)構(gòu)體；整體強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)面相互牽制，巖體變形上接近各向同性的彈塑性體；其變形破壞機(jī)制主要受結(jié)構(gòu)面控制受結(jié)構(gòu)面控制。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 87 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 88 頁(yè)主要指層厚小于0.5m的沉積巖或變質(zhì)巖層。層理、片理、節(jié)理比較發(fā)育，但以風(fēng)化裂隙為主，常有層間錯(cuò)動(dòng)面；巖體屬各向

12、異性（或，橫觀各向同性）彈塑性體，其變形及強(qiáng)度特征受層面控制層面控制，穩(wěn)定性較差。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 89 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 90 頁(yè)巖體被各種結(jié)構(gòu)面切割成各種大小和形狀不同的結(jié)構(gòu)分離體。層理及層間結(jié)構(gòu)面發(fā)育，結(jié)構(gòu)面間距0.250.5m之間，一般在3組以上；完整性差，整體強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差；破壞機(jī)制主要受結(jié)構(gòu)面發(fā)育程受結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、結(jié)構(gòu)面特征及結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度控制度、結(jié)構(gòu)面特征及結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度控制。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 91 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 92 頁(yè)巖體完全解體，被分割成大

13、小不等的碎塊。結(jié)構(gòu)面密集雜亂，并多充填粘性土。完整性遭到極大破壞，接近松散介質(zhì)，可以用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法來(lái)分析其變形破壞。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 93 頁(yè)斷裂破碎帶強(qiáng)風(fēng)化帶 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 94 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 95 頁(yè)巖體穩(wěn)定性逐漸降低 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 96 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 97 頁(yè) RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 巖 塊強(qiáng) 度RQD值節(jié) 理間 距節(jié) 理?xiàng)l 件地下水第 98 頁(yè)（1 1）根據(jù)巖體各）根據(jù)巖體各類指標(biāo)特征，

14、按表類指標(biāo)特征，按表中中A A的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，求和得總分求和得總分RMRRMR值值。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 99 頁(yè)（2 2）按）按B B表的規(guī)定對(duì)總分作適當(dāng)?shù)男拚淼囊?guī)定對(duì)總分作適當(dāng)?shù)男拚?RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 100 頁(yè)（3）用修正后的總分對(duì)照表中）用修正后的總分對(duì)照表中C求得巖體的類別及相應(yīng)求得巖體的類別及相應(yīng)的無(wú)支護(hù)地下洞室的自穩(wěn)時(shí)間和巖體強(qiáng)度指標(biāo)的無(wú)支護(hù)地下洞室的自穩(wěn)時(shí)間和巖體強(qiáng)度指標(biāo)(c，)值。值。 RMRRMR分類分類 巖體結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類 第 101 頁(yè)降低巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性1破壞巖石中礦物顆粒之間的連接4分解原有礦物

15、產(chǎn)生次生粘土礦物3降低裂隙面的粗糙程度2形成和加劇巖石中的裂隙第 102 頁(yè)組織結(jié)構(gòu)全組織結(jié)構(gòu)全部破壞，已部破壞，已風(fēng)化成土狀，風(fēng)化成土狀，鍬鎬易挖掘，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進(jìn)，干鉆易鉆進(jìn)，具可塑性。具可塑性。第 103 頁(yè)結(jié)構(gòu)基本破結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可壞，但尚可辨認(rèn)，有殘辨認(rèn)，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可用鎬挖，可用鎬挖，干鉆可鉆進(jìn)。干鉆可鉆進(jìn)。第 104 頁(yè)結(jié)構(gòu)大部分破結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，化裂隙很發(fā)育，巖體破碎，用巖體破碎，用鎬可挖，干鉆鎬可挖，干鉆不易鉆進(jìn)。不易鉆進(jìn)。第 105 頁(yè)結(jié)構(gòu)部分破壞，結(jié)構(gòu)部分破壞，沿節(jié)理面有次沿節(jié)理面有次生

16、礦物，風(fēng)化生礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖裂隙發(fā)育，巖體被切割成巖體被切割成巖塊。用鎬難挖，塊。用鎬難挖，巖芯鉆方可鉆巖芯鉆方可鉆進(jìn)。進(jìn)。第 106 頁(yè)結(jié)構(gòu)基本未變，結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有渲僅節(jié)理面有渲染或略有變色，染或略有變色，有少量風(fēng)化裂有少量風(fēng)化裂隙。隙。第 107 頁(yè)巖質(zhì)新鮮，偶巖質(zhì)新鮮，偶見風(fēng)化痕跡。見風(fēng)化痕跡。第 108 頁(yè) 是地質(zhì)體的一部分，巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地下水及巖體中的是地質(zhì)體的一部分，巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地下水及巖體中的天然應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖體的穩(wěn)定性有較大的影天然應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖體的穩(wěn)定性有較大的影響。響。 巖體中的結(jié)構(gòu)面是巖體中力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)薄弱的部分，它導(dǎo)巖體中的結(jié)構(gòu)面是巖體中力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)薄弱的部分，它導(dǎo)致巖體力學(xué)性能的不連續(xù)性、