大学地质学与工程地质PPT岩石工程地质性质_详细

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1、第 2 页概概 述述岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质岩体的工程地质岩体的工程地质性质性质第 3 页三峡船闸小浪底小浪底小湾左岸第 4 页区别？岩 体岩 石第 5 页岩岩 体体第 6 页基基础础控控制制第 7 页岩体结构结构面的力学性质岩体的力学性质岩体工程地质分类岩体风化带分类第 8 页第 9 页wssVWGVW%100VVnn包括：孔隙性和裂隙性。新鲜结晶岩类的n一般3%；沉积岩的n一般0.75，抗软化性岩石，抗水、抗风化能力和抗冻性强；，抗软化性岩石，抗水、抗风化能力和抗冻性强；Kd 0.75，岩石具有软化性，工程地质性质较差。，岩石具有软化性，工程地质性质较差。：饱和状态下与风干状态

2、下岩石极限抗压强：饱和状态下与风干状态下岩石极限抗压强度之比。度之比。dwdRRK 膨胀性 可溶性 抗冻性性 软化性性 透水性透水性 第 16 页岩石抵抗冻融破坏的性能。岩石抵抗冻融破坏的性能。和和。膨胀性 可溶性 抗冻性性 软化性性 透水性透水性 试试验方法：验方法：饱和岩石在一定的负温下（一般饱和岩石在一定的负温下（一般-25）连续）连续冻融冻融1025次。次。第 17 页 膨胀性 可溶性 抗冻性性 软化性性 透水性透水性 岩石强度损失率和重量损失率主要取决于岩石岩石强度损失率和重量损失率主要取决于岩石、及及。开型空隙越多，亲水性及可溶性矿物越多，损失率越高。开型空隙越多，亲水性及可溶性矿

3、物越多，损失率越高。强度损失率小于强度损失率小于25%25%或重量损失率小于或重量损失率小于2%2%的岩石为抗冻性。的岩石为抗冻性。吸水率吸水率0.5%0.750.75，饱水系，饱水系数数0.660花岗岩、闪长岩、玄武岩、正长岩、辉绿岩、片麻岩、石英岩、硅质灰岩、硅质胶结的砾岩等。硬 岩6030大理岩、板岩、白云岩、灰岩等软软质质岩岩较软岩3015千枚岩、页岩、云母片岩等软岩155泥岩、煤、泥质胶结的砂岩、砾岩等极软岩 20.5 20.1 0.5 0.1不发育不发育较发育较发育发发 育育极发育极发育完完 整整块块 状状碎碎 裂裂破破 碎碎结构面间距分级表 张开度和充填情况张开度和充填情况 连连

4、 续续 性性密集程度密集程度 形形 态态 第 54 页结构面的延展性和贯通性结构面的延展性和贯通性.控制控制了岩体的强度和完整性，也控制了岩体的破坏方式和了岩体的强度和完整性，也控制了岩体的破坏方式和滑动边界，甚至影响到工程所致区域的稳定性。滑动边界，甚至影响到工程所致区域的稳定性。张开度和充填情况张开度和充填情况 连连 续续 性性 密集程度密集程度 形形 态态 非贯通性的半贯通性的贯通性的第 55 页表述方式：张开度和充填情况张开度和充填情况 连连 续续 性性 密集程度密集程度 形形 态态 线连续性系数面连续性系数第 56 页密闭：张开度5.0mm 张开度和充填情况张开度和充填情况 连连 续

5、续 性性 密集程度密集程度 形形 态态 第 57 页坚硬岩层中夹有力学强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较长和厚度较薄的软弱岩层。水第 58 页成因成因地质类型地质类型基本特征基本特征沉积软弱夹层产状与岩层相同，厚度较小，延续性较好，也有尖灭的。含粘土矿物多，细层理发育，易风化、泥化、软化，抗剪切强度低火成软弱夹层成层或透镜体，厚度小，易软化，抗剪强度低变质软弱夹层产状与层理一致，层理延续性差，片状矿物多呈鳞片状，抗剪强度低层间破碎带软弱夹层产状与岩层相同，延续性情，在层状岩体中沿软弱夹层发育。物质破碎，呈鳞片状，往往含条带状分布的泥质夹层风化产状与岩层一致，或受岩体产状制约，风化带内

6、延续性好，深部风化减弱。物质松软，破碎，含泥，抗剪强度低断裂风化沿节理、断层发育，产状受其控制，延续性不强，一般仅限于地表附近，物质松散，破碎，含泥，抗剪强度低夹层泥化产状与岩层相同，沿软弱层表部发育延续性强，但各段泥化程度不一。软弱面泥化，呈塑性、面光滑，抗剪强度低次生夹层层面产状受岩层制约，延续性差，近地表发育，常呈透镜体，物质细腻，呈塑性、甚至呈流态，强度甚低断裂面产状受原岩结构面制约，常较陡，延续性差。物质细腻，结构单一，物理力学性质差(据中国科学院地质与地球物理研究所资料)第 59 页第 60 页板 状结构体柱 状结构体锥 状结构体第 61 页第 62 页第 63 页 强度特征 1坚

7、硬岩体中的一些未充填的密闭、微张型结构面。脆性破坏e脆性破坏结构面变形曲线第 64 页 强度特征 塑性破坏结构面变形曲线e2半坚硬或软弱岩体中具有一定充填的结构面或软弱夹层。塑性破坏第 65 页 强度特征 stannc直剪试验（现场、室内）结构面形态、张开充填程度 岩石性质、试样尺寸等。第 66 页第 67 页岩体应力分布特征（最大主应力等值线）第 68 页岩岩体体强强度度各向异性应力分布不连续性第 69 页原位试验单 轴压 缩直 接剪 切第 70 页 o节理压密、闭合阶段弹性变形阶段节理扩展、破裂阶段节理贯通、岩体破坏阶段峰值强度岩体应力应变曲线 强度特征 第 71 页 强度特征 流变特性：

8、物体在外部条件不变的情况下，应力或应变随时间变化的性质。第 72 页 强度特征 蠕变特性兰渝铁路两水隧道炭质千枚岩地层挤压大变形（初支及二衬大段落挤压破坏）第 73 页 强度特征 蠕变特性兰渝铁路木寨岭隧道板岩、炭质板岩地层挤压大变形（初支大范围挤压破坏）第 74 页 强度特征 蠕变特性t变形1s21ss2s3s3s4s4s5s5scs初始蠕变平缓蠕变加速蠕变第 75 页 强度特征 蠕变特性初始变形阶段平缓变形阶段第 76 页Hoek-Brown经验方程抗压强度：抗拉强度：抗剪强度：强度特征 第 77 页 强度特征 E.Hoek,G.Associates,V.Canada.Strength o

9、f Jointed Rock Masses J.Geotechnique,1983,23(3):187-223.第 78 页 强度特征 第 79 页受结构面切割的影响，自受结构面切割的影响，自然界中岩然界中岩体结构类型复杂多样，体结构类型复杂多样，不不同同结结构类型岩体的工程地质力学性质有很大的差异。构类型岩体的工程地质力学性质有很大的差异。第 80 页从工程地质的角度出发，根据岩体的内在特性，将它们划分为工程地质性质相似的各种类别，从而对各类岩体的质量给予定性和定量的评价。RQD分类RMR分类第 81 页:以钻孔获得的大于10cm的岩芯断块长度与岩芯进尺总长度的比值，以百分数表示。RMRRM

10、R分类分类 岩体结构分类结构分类 岩体评价岩体评价RQD(%)非常好90100好9593较好5075不好2550非常不好025RQD分类没有考虑岩体中结构面性质、岩块性质的影响及其综合效应，因此，仅运用这一分类往往不能全面反映岩体的质量。第 82 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 钻孔电视三维成像新兴技术第 83 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 84 页厚层及完整岩体，节理稀少；以层面和原生构造节理为主，多呈闭合型，结构面间距大于1.5m，一般为12组，无危险结构面组成的落石、掉块；整体上强度较高，在变形特征上可视为均质弹性各向同性体均质弹性各向同性体。RMR

11、RMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 85 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 86 页被结构面交叉切割成分离体；只有少量的贯穿性较好的节理，结构面间距在0.71.5m，一般为23组，有少量的分离结构体；整体强度高，结构面相互牵制，岩体变形上接近各向同性的弹塑性体；其变形破坏机制主要受结构面控制受结构面控制。RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 87 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 88 页主要指层厚小于0.5m的沉积岩或变质岩层。层理、片理、节理比较发育，但以风化裂隙为主，常有层间错动面；岩体属各向异性（或，横观各向同性）弹塑性体，其变形及强

12、度特征受层面控制层面控制，稳定性较差。RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 89 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 90 页岩体被各种结构面切割成各种大小和形状不同的结构分离体。层理及层间结构面发育，结构面间距0.250.5m之间，一般在3组以上；完整性差，整体强度低，稳定性差；破坏机制主要受结构面发育程受结构面发育程度、结构面特征及结构体的强度控制度、结构面特征及结构体的强度控制。RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 91 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 92 页岩体完全解体，被分割成大小不等的碎块。结构面密集杂乱，并多充填粘性土。完

13、整性遭到极大破坏，接近松散介质，可以用连续介质力学的方法来分析其变形破坏。RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 93 页断裂破碎带强风化带 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 94 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 95 页岩体稳定性逐渐降低 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 96 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 97 页 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 岩 块强 度RQD值节 理间 距节 理条 件地下水第 98 页（1 1）根据岩体各）根据岩体各类指标特征，按表类指标特征，按表中中A A的标准评分，的标准评

14、分，求和得总分求和得总分RMRRMR值值。RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 99 页（2 2）按）按B B表的规定对总分作适当的修正表的规定对总分作适当的修正 RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 100 页（3）用修正后的总分对照表中）用修正后的总分对照表中C求得岩体的类别及相应求得岩体的类别及相应的无支护地下洞室的自稳时间和岩体强度指标的无支护地下洞室的自稳时间和岩体强度指标(c，)值。值。RMRRMR分类分类 岩体结构分类结构分类 第 101 页降低岩体的强度和稳定性1破坏岩石中矿物颗粒之间的连接4分解原有矿物产生次生粘土矿物3降低裂隙面的粗糙程度2形成和加剧岩石

15、中的裂隙第 102 页组织结构全组织结构全部破坏，已部破坏，已风化成土状，风化成土状，锹镐易挖掘，锹镐易挖掘，干钻易钻进，干钻易钻进，具可塑性。具可塑性。第 103 页结构基本破结构基本破坏，但尚可坏，但尚可辨认，有残辨认，有残余结构强度，余结构强度，可用镐挖，可用镐挖，干钻可钻进。干钻可钻进。第 104 页结构大部分破结构大部分破坏，矿物成分坏，矿物成分显著变化，风显著变化，风化裂隙很发育，化裂隙很发育，岩体破碎，用岩体破碎，用镐可挖，干钻镐可挖，干钻不易钻进。不易钻进。第 105 页结构部分破坏，结构部分破坏，沿节理面有次沿节理面有次生矿物，风化生矿物，风化裂隙发育，岩裂隙发育，岩体被切割

16、成岩体被切割成岩块。用镐难挖，块。用镐难挖，岩芯钻方可钻岩芯钻方可钻进。进。第 106 页结构基本未变，结构基本未变，仅节理面有渲仅节理面有渲染或略有变色，染或略有变色，有少量风化裂有少量风化裂隙。隙。第 107 页岩质新鲜，偶岩质新鲜，偶见风化痕迹。见风化痕迹。第 108 页 是地质体的一部分，岩石、地质构造、地下水及岩体中的是地质体的一部分，岩石、地质构造、地下水及岩体中的天然应力状态对岩体的稳定性有较大的影天然应力状态对岩体的稳定性有较大的影响。响。岩体中的结构面是岩体中力学强度相对薄弱的部分，它导岩体中的结构面是岩体中力学强度相对薄弱的部分，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。岩体在工程荷载作用下的变形与破坏，主要受各种结构面岩体在工程荷载作用下的变形与破坏，主要受各种结构面的性质及其组合形式的控制。的性质及其组合形式的控制。岩体中存在复杂的天然应力场。岩体中存在复杂的天然应力场。第 109 页物理性质物理性质水水理性质理性质力学性质力学性质工程分类工程分类岩体结构岩体结构结构面的力学性质结构面的力学性质岩体的力学性质岩体的力学性质岩体工程地质分类岩体工程地质分类岩体风化岩体风化带划分带划分第 110 页