3.5巖石及巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)解析課件

1、3.5巖石與巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)巖石與巖體的區(qū)別巖石巖體：巖體是工程影響范圍內(nèi)的地質(zhì)體，它包含有巖石塊、層理、裂隙和斷層等。 3.5.1 巖石的主要物理力學(xué)性質(zhì)1、巖石的主要物理性質(zhì)指標(biāo)2、巖石的主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)3、影響巖石工程性質(zhì)的因素1、巖石的主要物理性質(zhì)指標(biāo) （1）比重：巖石固體(不包括孔隙)部分單位體積的重量。在數(shù)值上，等于巖石固體顆粒的重量與同體積的水在4時(shí)重量的比。其大小，決定于巖石中礦物的比重及其在巖石中的相對含量。 （2）重度(容重），指巖石單位體積的重量，在數(shù)值上等于巖石試件的總重量(包括孔隙中的水重)與其總體積(包括孔隙體積)之比。其大小，決定于巖石中礦物的比重，巖石的孔隙性

2、及其含水情況。巖石孔隙中完全沒有水存在時(shí)的重度，稱為干重度。其大小決定于巖石的孔隙性及礦物的比重。巖石中的孔隙全被水充滿時(shí)的重度，稱為巖石的飽和重度。一般來講，重度大，說明巖石的結(jié)構(gòu)致密、孔隙性小，巖石 的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也比較高。 （3）巖石的孔隙性巖石的孔隙性，反映巖石中各種孔隙(包括細(xì)微的裂隙)的發(fā)育程度，對巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響。用孔隙度表示?？紫抖仍跀?shù)值上等于巖石中各種孔隙的總體積與巖石總體積的比。用百分?jǐn)?shù)表示。巖石孔隙度的大小，主要決定于巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，同時(shí)也受外力因素的影響。（4）巖石的含水率巖石的含水率（w，%）是試件在105110下烘干至恒量時(shí)所失去的水的質(zhì)量（m0-

3、ms,g）與試件干質(zhì)量（ms，g）的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。（5）巖石的吸水性巖石在一定的條件下吸收水分的能力稱為巖石的吸水性。表征巖石吸水性的指標(biāo)有吸水率、飽和吸水率和飽水系數(shù)。巖石吸水率（wa，%）是試件在大氣壓力和室溫條件下吸入水的質(zhì)量（ m0-ms,g ）與試件固體質(zhì)量（ms，g）的比值，以百分?jǐn)?shù)表示；巖石飽和吸水率（wsa，%）是試件在強(qiáng)制狀態(tài)下的最大吸水量（mpms，g）與試件固體質(zhì)量（ms，g）的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石飽水系數(shù)kw是指巖石吸水率與飽水率的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。一般巖石的飽水系數(shù)kw介于0.50.8之間。飽水系數(shù)對于判別巖石的抗凍性具有重要意義。（6）巖石的軟化性 巖石

4、受水作用后，強(qiáng)度和穩(wěn)定性發(fā)生變化的性質(zhì)稱為巖石的軟化性。指標(biāo)是軟化系數(shù)：等于巖石在飽和狀態(tài)下的極限抗壓強(qiáng)度和在風(fēng)干狀態(tài)下的極限抗壓強(qiáng)度的比，用小數(shù)表示。其值越小，表示巖石在水作用下的強(qiáng)度和穩(wěn)定性越差。軟化系數(shù)小于0.75的巖石，認(rèn)為是軟化性強(qiáng)的巖石，工程性質(zhì)比較差。 （7）巖石的抗凍性 巖石孔隙中有水存在時(shí)，水一結(jié)冰，體積膨脹，就產(chǎn)生巨大的壓力，由于這種壓力的作用，會促使巖石的強(qiáng)度降低和穩(wěn)定性破壞，巖石抵抗這種壓力作用的能力，稱為巖石的抗凍性。一般用巖石在抗凍試驗(yàn)前后抗壓強(qiáng)度的降低率表示?？箟簭?qiáng)度降低率小于20%25%的巖石，認(rèn)為是抗凍的，大于25%的巖石，認(rèn)為是非抗凍性的。 （8）巖石的膨脹

5、性 膨脹性是指某些由黏土礦物組成的巖石浸水后，因黏土礦物具有較強(qiáng)的親水性，致使巖石中顆粒間的水膜增厚，或者水滲入礦物晶體內(nèi)部，從而引起巖石的體積或長度膨脹。表征巖石膨脹性的指標(biāo)有巖石自由膨脹率、巖石側(cè)向約束膨脹率和巖石膨脹壓力等。 巖石自由膨脹率（VH）是巖石試件在浸水后產(chǎn)生的徑向變形（D，mm）和軸向變形（H，mm）分別與巖石試件直徑（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石側(cè)向約束膨脹率（VHP）是巖石試件在有側(cè)限條件下，軸向受有限荷載時(shí)，浸水后產(chǎn)生的軸向變形（H1，mm）與試件原高度（H，mm）之比，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石膨脹壓力（Ps，MPa）是巖石試件浸水后保持原體積不變所需

6、的壓力。 （9）巖石的耐崩解性 巖石的崩解性是指由于吸水膨脹作用，致使巖石內(nèi)部出現(xiàn)非均勻分布的應(yīng)力，加之有的膠結(jié)物被溶解掉，因而造成巖石中顆粒及其集合體分散。 巖石耐崩解性指數(shù)（Id2，%）是試件在經(jīng)過干燥和浸水兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)后，試件殘留的質(zhì)量（mr，g）與原質(zhì)量（ms，g）之比，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石耐崩解性試驗(yàn)主要適用于黏土類巖石和風(fēng)化巖石。 巖石的主要物理性質(zhì)指標(biāo)（1）巖石的變形性質(zhì)巖石變形有彈性變形、塑性變形和黏性變形三種。1）彈性變形巖石在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤去后又恢復(fù)其原有的形狀及體積的變形稱為彈性變形。2）塑性變形巖石在超過其屈服極限外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤去后不能完全恢復(fù)

7、其原有的形狀及體積的變形稱為塑性變形。3）黏性變形巖石在外力作用下變形不能在瞬間完成，并且應(yīng)變速率d/dt是應(yīng)力的函數(shù)，即，應(yīng)力隨著應(yīng)變速率d/dt的增大而增大，當(dāng)外力撤去后不能恢復(fù)其原有形狀及體積的 變形稱為黏性變形。 2、巖石的主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)單軸壓縮條件下巖石變形特征（曲線） 應(yīng)力應(yīng)變單軸壓縮條件下巖石變形特征（變形階段劃分） 1）第一變形階段為圖中OA段曲線，屬于微裂隙壓密階段，巖石中微裂隙在壓力作用下逐漸被壓密，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹形。2）第二變形階段為圖中AB段曲線，屬于彈性變形階段，巖石中微裂隙進(jìn)一步閉合及壓密，孔隙被壓縮，因而巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線為曲型的直線形式。曲線上B點(diǎn)所

8、對應(yīng)的應(yīng)力e為彈性極限強(qiáng)度或比例極限。3）第三變形階段為圖中BC段曲線，屬于初級膨脹階段，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線為略向下凹的曲線，該曲線上C點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力y為屈服極限。4）第四變形階段為圖中CD段曲線，屬于破壞階段，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線為較平緩的向下凹的曲線。曲線上D點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力Rc為峰值強(qiáng)度或單軸極限抗壓強(qiáng)度。5）第五變形階段為圖中DE段曲線，屬于峰值后的變形與 破壞階段。曲線上E點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力r為殘余強(qiáng)度。巖石的變形指標(biāo)在彈性變形范圍內(nèi)，巖石的變形性能一般用彈性模量和泊桑比兩個(gè)指標(biāo)表示。彈性模量是應(yīng)力和應(yīng)變之比。單位“帕斯卡 Pa” 。其值越大，變形越小，說明巖石抵抗變形的能力越高。巖石橫向應(yīng)

9、變與縱向應(yīng)變的比，稱為巖石的泊桑比，用小數(shù)表示。泊桑比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。巖石的泊桑比一般在0.20.4之間。（2）巖石的強(qiáng)度巖石的強(qiáng)度：巖石抵抗外力破壞的能力。1）巖石的抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度是指巖石在單向壓力作用下抵抗壓碎破壞的能力。在數(shù)值上等于巖石受壓達(dá)到破壞時(shí)的極限應(yīng)力。巖石抗壓強(qiáng)度的大小，直接和巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有關(guān)，同時(shí)受礦物成分和巖石生成條件的影響，差別很大。巖石抗壓強(qiáng)度一般是在壓力機(jī)（材料試驗(yàn)機(jī)）上對巖石試件進(jìn)行加壓實(shí)驗(yàn)測定的。2）巖石的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度（）指巖石抵抗剪切破壞的能力?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)是黏聚力c和內(nèi)摩擦角。 法向壓應(yīng)力1）抗剪斷強(qiáng)度（s）：系指試樣在一定的

10、垂直壓應(yīng)力（）的作用下，被剪斷時(shí)的最大剪應(yīng)力，剪斷前試樣上沒有破裂面。2）抗剪強(qiáng)度：是沿巖石裂隙面或軟弱面等發(fā)生剪切滑動時(shí)的指標(biāo)，其強(qiáng)度大大低于抗剪斷強(qiáng)度。 3）巖石的抗拉強(qiáng)度 巖石在單軸拉伸荷載作用下達(dá)到破壞時(shí)所能承受的最大拉應(yīng)力稱為巖石的單軸抗拉強(qiáng)度，簡稱為抗拉強(qiáng)度。巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度。目前，常用劈裂法測定巖石抗拉強(qiáng)度。巖石抗壓強(qiáng)度最高，抗剪強(qiáng)度居中，抗拉強(qiáng)度最小。巖石越堅(jiān)硬，其值相差越大，軟弱的巖石差別較小。巖石的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，是評價(jià)巖石(巖體)穩(wěn)定性的指標(biāo)，是對巖石(巖體)的穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析的依據(jù)。巖石的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)3、影響巖石工程性質(zhì)的因素（1）礦物成分礦物分布均勻

11、，高強(qiáng)度礦物在巖石的結(jié)構(gòu)中形成牢固的骨架，巖石強(qiáng)度增高。在對巖石的工程性質(zhì)進(jìn)行分析和評價(jià)時(shí)，應(yīng)注意那些可能降低巖石強(qiáng)度的礦物。如花崗巖中的黑云母含量是否過高，石灰?guī)r、砂巖中粘土類礦物的含量是否過高等。（2）結(jié)構(gòu)根據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)特征，可將巖石分為兩類：一類是結(jié)晶聯(lián)結(jié)的巖石；另一類是由膠結(jié)物聯(lián)結(jié)的巖石。結(jié)晶聯(lián)結(jié)：礦物的結(jié)晶顆?？恐苯咏佑|產(chǎn)生的力牢固地固結(jié)在一起，結(jié)合力強(qiáng)，孔隙度小，結(jié)構(gòu)致密、容重大、吸水率變化范圍小，比膠結(jié)聯(lián)結(jié)的巖石具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。一般粗?？箟簭?qiáng)度小于細(xì)粒的。膠結(jié)聯(lián)結(jié)：其強(qiáng)度和穩(wěn)定性主要決定于膠結(jié)物的成分和膠結(jié)的形式，同時(shí)也受碎屑成分的影響，變化很大。膠結(jié)聯(lián)結(jié)的形式，有基底膠

12、結(jié)、孔隙膠結(jié)和接觸膠結(jié)三種?；啄z結(jié)的碎屑物質(zhì)散布于膠結(jié)物中，碎屑顆?；ゲ唤佑|。巖石孔隙度小，強(qiáng)度和穩(wěn)定性完全取決于膠結(jié)物的成分?？紫赌z結(jié)的碎屑顆粒互相間直接接觸，膠結(jié)物充填于碎屑間的孔隙中，所以其強(qiáng)度與碎屑和膠結(jié)物的成分都有關(guān)系。接觸膠結(jié)則僅在碎屑的相互接觸處有膠結(jié)物聯(lián)結(jié)，一般孔隙度都比較大、重度小、吸水率高、強(qiáng)度低、易透水。膠結(jié)的三種形式（a）基底膠結(jié)（b）空隙膠結(jié)（c）接觸膠結(jié)（3）構(gòu)造構(gòu)造對巖石物理力學(xué)性質(zhì)的影響，主要是由礦物成分在巖石中分布的不均勻性，和巖石結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性所決定的。一些強(qiáng)度低、易風(fēng)化的礦物，多沿一定方向富集，或成條帶狀分布，或者成為局部的聚集體，從而使巖石的物理力學(xué)性

13、質(zhì)在局部發(fā)生很大變化。由于存在著層理、裂隙和各種成因的孔隙，致使巖石結(jié)構(gòu)的連續(xù)性與整體性受到一定程度的影響，從而使巖石的強(qiáng)度和透水性在不同的方向上發(fā)生明顯的差異。一般來說，垂直層面的抗壓強(qiáng)度大于平行層面的抗壓強(qiáng)度，平行層面的透水性大于垂直層面的透水性。（4）水巖石被水飽和后會使巖石的強(qiáng)度降低。當(dāng)巖石受到水的作用時(shí)，水就沿著巖石中可見和不可見的孔隙、裂隙浸入。削弱礦物顆粒間的聯(lián)結(jié)，使巖石的強(qiáng)度降低。當(dāng)其他條件相同時(shí)，孔隙度大的巖石，被水飽和后其強(qiáng)度降低的幅度也大。水對巖石強(qiáng)度的影響，在一定程度內(nèi)是可逆的。（5）風(fēng)化風(fēng)化作用促使巖石的原有裂隙進(jìn)一步擴(kuò)大，并產(chǎn)生新的風(fēng)化裂隙，使巖石礦物顆粒間的聯(lián)結(jié)松

14、散并使礦物顆粒沿解理面崩解。風(fēng)化作用的這種物理過程，能促使巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和整體性遭到破壞，孔隙度增大，重度減小，吸水性和透水性顯著增高，強(qiáng)度和穩(wěn)定性將大為降低。巖體是由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩部分組成的。結(jié)構(gòu)面也稱不連續(xù)面，切割巖體的各種地質(zhì)界面統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)面。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、節(jié)理、斷層等，也包括厚度較薄的軟弱夾層。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結(jié)構(gòu)體。巖體的結(jié)構(gòu)特征，就是指巖體中結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的形狀、規(guī)模、性質(zhì)及其組合關(guān)系的特征。 3.5.2巖體的結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)示意圖1)原生結(jié)構(gòu)

15、面 (1)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結(jié)構(gòu)面。(2)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，如流紋面、冷凝節(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。(3)變質(zhì)結(jié)構(gòu)面變質(zhì)結(jié)構(gòu)面可分為殘留的變余結(jié)構(gòu)面和變成的重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面兩種。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。重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面主要有片理和片麻理等。一、結(jié)構(gòu)面的成因類型玄武巖的原生柱狀裂隙沉積巖的層間裂隙2)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（內(nèi)動力形成的結(jié)構(gòu)面）構(gòu)造應(yīng)力作用下，于巖體中形成的斷裂面、錯動面(帶)、破碎帶的統(tǒng)稱。包括節(jié)理、劈理、斷層、層

16、間剪切帶等。3)次生結(jié)構(gòu)面（外動力形成的結(jié)構(gòu)面）主要是由風(fēng)化作用、卸荷及人類活動所形成的結(jié)構(gòu)面，其共同特點(diǎn)是分布在地表或地表以下數(shù)十米的范圍內(nèi)。構(gòu)造裂隙卸荷裂隙次生縫隙：地殼運(yùn)動在巖體中形成的構(gòu)造裂隙，風(fēng)化和卸荷作用形成的裂隙。剪節(jié)理（剪切裂隙）巖體結(jié)構(gòu)面類型及其特征河谷地區(qū)的卸荷裂隙(1)規(guī)模：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)十厘米或數(shù)十米，甚至可以是很微小的不連續(xù)裂隙。(2)形態(tài)：結(jié)構(gòu)面的形態(tài)有平直的、波狀的，鋸齒狀的、臺階狀的和不規(guī)則狀的幾種。它們影響抗剪強(qiáng)度。(3)方位：即結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。(4)密集程度（間距）：系指相鄰結(jié)構(gòu)面間的垂直距離，通

17、常是指一組結(jié)構(gòu)面的平均間距。 (5)連通性：指在一定空間范圍內(nèi)的巖體中，結(jié)構(gòu)面在走向、傾向方向的連通程度。連通性越差，抗剪強(qiáng)度越強(qiáng)。 二、結(jié)構(gòu)面的特征(6)結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺趶?qiáng)度：反映結(jié)構(gòu)面經(jīng)受風(fēng)化的程度。(7)張開度：指結(jié)構(gòu)面兩壁間的垂直距離。結(jié)構(gòu)面的張開度通常不大，一般小于1mm。通常將張開度分成下述四級：閉合的小于0.2mm；微張的為0.21.0mm；張開的為1.05.0mm；寬張的大于5.0mm。(8)充填物：結(jié)構(gòu)面內(nèi)常見的充填物有砂、粘土、角礫、巖屑及硅質(zhì)、鈣質(zhì)、石膏質(zhì)沉淀物。 (9)節(jié)理組數(shù)：節(jié)理組數(shù)的多少，決定了巖石塊體的大小及巖體的結(jié)構(gòu)類型。(10)塊體大?。河蓴?shù)組結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石

18、塊體，一般稱為結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)面分級分級間距（m）20.520.10.5 0.1描述不發(fā)育較發(fā)育發(fā)育極發(fā)育完整性完整塊狀碎裂破碎節(jié)理間距與完整性的關(guān)系結(jié)構(gòu)面的貫通性三 結(jié)構(gòu)體的形狀塊體描述巨型塊體大塊體中等塊體小塊體碎塊體體積節(jié)理數(shù)(裂隙數(shù)/m3)30 結(jié)構(gòu)體的大小，采用體積裂隙數(shù)Jv表示，其定義是單位體積通過的總節(jié)理數(shù)(裂隙數(shù)/m3)。根據(jù)體積節(jié)理數(shù)，對塊體大小進(jìn)行分類。巖石塊體大小分類四、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、泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較廣和厚度較薄的軟弱巖層。包括：巖塊巖屑型、巖屑夾泥型、泥夾巖屑型及泥型（GB50287-99,附錄D)等。泥化夾層的形成條

19、件：物質(zhì)基礎(chǔ)、構(gòu)造作用、地下水的作用。五、巖體結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)類型示意圖港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范的巖體結(jié)構(gòu)分類方案：整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)等。不同結(jié)構(gòu)類型巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)：1)整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體 整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)面稀疏、延展性差、結(jié)構(gòu)體塊度大且常為硬質(zhì)巖石，故整體強(qiáng)度高、變形模量、承載能力與抗滑能力均較高，抗風(fēng)化能力一般也較強(qiáng)，所以這類巖體具有良好的工程地質(zhì)性質(zhì)。2)層狀結(jié)構(gòu)巖體 層狀結(jié)構(gòu)巖體中結(jié)構(gòu)面以層面與不密集的節(jié)理為主，結(jié)構(gòu)面多閉合微張狀、一般風(fēng)化微弱、結(jié)合力一般不強(qiáng)，結(jié)構(gòu)體塊度較大且保持著母巖巖塊性質(zhì)，故這類巖體總體變形模量和承載能力均較高。但應(yīng)注意層間錯

20、動面或軟弱夾層的存在。3)碎裂結(jié)構(gòu)巖體 碎裂結(jié)構(gòu)巖體中節(jié)理、裂隙發(fā)育、常有泥質(zhì)充填物質(zhì)，結(jié)合力不強(qiáng)，其中層狀巖體常有平行層面的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，結(jié)構(gòu)體塊度不大，巖體完整性破壞較大。4)散體結(jié)構(gòu)巖體 散體結(jié)構(gòu)巖體節(jié)理、裂隙很發(fā)育，巖體十分破碎，巖石手捏即碎，屬于碎石土類，可按碎石土類研究。一、巖體的變形特征單軸壓縮條件下巖石變形特征（變形階段劃分） 1）第一變形階段為圖中OA段曲線，屬于微裂隙壓密階段; 2）第二變形階段為圖中AB段曲線，屬于彈性變形階段; 3）第三變形階段為圖中BC段曲線，屬于初級膨脹階段; 4）第四變形階段為圖中CD段曲線，屬于破壞階段; 5）第五變形階段為圖中DE段曲線，屬于

21、峰值后的變形與破壞階段。變形指標(biāo)：變形模量E0、靜彈性模量Ee、動彈性模量Ed。3 巖體的主要力學(xué)特性略巖石、巖體的應(yīng)力應(yīng)變曲線巖體壓力變形曲線的三種基本類型二、巖體的流變特征蠕變：指在應(yīng)力一定的條件下,變形隨時(shí)間的持續(xù)而逐漸增長的現(xiàn)象；松弛：變形保持一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的增長而逐漸減小的現(xiàn)象。長期強(qiáng)度：出現(xiàn)蠕變破壞的最低應(yīng)力值。1.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(1) 當(dāng)法向應(yīng)力較小時(shí),存在所謂的爬坡效應(yīng) =tan(b+i)式中: b為結(jié)構(gòu)面的基本摩擦角, i為齒面的起伏角。(2) 當(dāng)法向應(yīng)力較大時(shí),將剪斷鋸齒 =tan+c由上兩式相等,可求得剪斷時(shí)

22、的法向應(yīng)力: T=c/tan(b+i)- tan三、巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度對于不規(guī)則起伏的結(jié)構(gòu)面,據(jù)N.R.Barton:=tanJRClog(JCS/)+b式中: JRC為結(jié)構(gòu)面的粗糙度系數(shù),從平滑到最粗糙取020, JCS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,主演取決于充填物的成分結(jié)構(gòu)厚度及充填程度等。四 、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4巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)地應(yīng)力，也叫初始應(yīng)力，指工程施工前存在于巖體中的應(yīng)力。一、天然應(yīng)力的組成.自重應(yīng)力;.構(gòu)造應(yīng)力：由構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的地應(yīng)力; 3.剩余應(yīng)力（風(fēng)化剝蝕后）及變異應(yīng)力等。二、天然應(yīng)力

23、的分布規(guī)律1.三向不等空間應(yīng)力場；2.水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的關(guān)系；3.水平應(yīng)力的方向性；4.河谷地區(qū)應(yīng)力場。水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的平均關(guān)系河谷地區(qū)地應(yīng)力場（二灘水電站附近）三、地應(yīng)力的測量方法1.應(yīng)力解除法和應(yīng)力恢復(fù)法測地應(yīng)力布置圖(1)應(yīng)力恢復(fù)法是在巖體表面或地下洞室圍巖表面預(yù)先布置好測量元件，當(dāng)其旁邊開槽解除巖體中的應(yīng)力時(shí)，測量元件讀數(shù)便發(fā)生變化。再把平面扁千斤頂放人槽內(nèi)加壓，使測量元件恢復(fù)到原來狀態(tài)，此時(shí)千斤頂?shù)膽?yīng)力就是垂直槽壁方向的應(yīng)力。(2)應(yīng)力解除法1)孔壁應(yīng)變法。是借助粘貼在鉆孔孔壁上的電阻應(yīng)變片，測量套孔應(yīng)力解除前后所得的孔壁表面應(yīng)變變化，據(jù)彈性理論計(jì)算巖體中某一點(diǎn)的三向應(yīng)力的方法。所謂套孔，是指同心而不同直徑的兩個(gè)鉆孔。先鉆較小直徑的內(nèi)孔，將巖心取出，后鉆較大直徑的外孔，環(huán)切一圈形成環(huán)形槽，從而使巖心(中間為內(nèi)孔)與周圍巖體分離。 2)孔徑變形法是通過測試安裝在鉆孔內(nèi)的孔徑變形計(jì)，量測套鉆解除前后所得的鉆孔孔徑變化，來計(jì)算巖體內(nèi)某一點(diǎn)應(yīng)力的方法。測求巖體某一點(diǎn)的空間應(yīng)力，應(yīng)采用三個(gè)鉆孔作交會測試。3)孔底應(yīng)變法是通過測試在鉛直孔孔底粘貼應(yīng)變片，量測套鉆解除前后所得的巖心應(yīng)變，來計(jì)算巖體內(nèi)某一點(diǎn)應(yīng)力的方法。測求巖體某一點(diǎn)的空間應(yīng)力，應(yīng)采用三個(gè)鉆孔作交會測試。是在鉆孔內(nèi)用兩個(gè)可膨脹的橡膠封隔器將鉆孔的試驗(yàn)