巖石力學(xué)課程講義巖石的變形PPT70

第四四章章巖巖石石的的變變形形Chapter4DeformationofRock目的的：：學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)和和認(rèn)認(rèn)識識巖巖石石在在各各種種物物理理因因素素作作用用下下的的形形狀狀和和大大小小的的變變化化及及其其對對工工程程的的影影響響、、以以及及同同種種類類巖巖石石的的變變形形特特征征。。要求求：：掌掌握握巖巖石石的的材材料料的的應(yīng)應(yīng)力力～～應(yīng)應(yīng)變變曲曲線線、、全全應(yīng)應(yīng)力力應(yīng)應(yīng)變變曲曲線線。。重點(diǎn)點(diǎn)：：單軸軸壓壓縮縮試試驗(yàn)驗(yàn)和和巖巖石石的的全全應(yīng)應(yīng)力力～～應(yīng)應(yīng)變變曲曲線線的的構(gòu)構(gòu)成成分分析析。難點(diǎn)點(diǎn)：：根根據(jù)據(jù)巖巖石石的的應(yīng)應(yīng)力力～～應(yīng)應(yīng)變變曲曲線線進(jìn)進(jìn)行行的的材材料料劃劃分分。。學(xué)習(xí)習(xí)提提示示LearningHints§4.1概述述4.1.1巖石石變變形形的的概概念念巖石石變變形形———指多多種種地質(zhì)質(zhì)力力學(xué)學(xué)環(huán)環(huán)境境因因素素和工程程荷荷載載共同同作作用用巖巖石石形形狀狀與與大大小小發(fā)發(fā)生生變變化化。。河谷谷下下切切、地應(yīng)應(yīng)力力釋釋放放、工程程開開挖挖等;水庫蓄蓄水、隧洞充充水的的水荷荷載等等；巖石錨錨固、、支擋擋建筑筑物等等的變變形等等§4.1概述4.1.2巖石的的變形形穩(wěn)定定因此，，巖體體的變變形量量常作作為工工程設(shè)設(shè)計(jì)的的控制制標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)之一一。巖體作作為建建筑物物的基基礎(chǔ)，，其變變形與與上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)的變變形相相互協(xié)協(xié)調(diào)→→影響響結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力力§4.1概述4.1.2巖石的的變形形穩(wěn)定定空間殼殼體將上游水載傳遞給壩肩巖體，而壩肩巖體的變形另一方面：庫水放空壩體回彈（大），巖體回彈（小）（差異）拱端接觸面“脫開”——開裂，如錦屏一級拱壩。一方面：要影響壩體的變形、應(yīng)力;§4.1概述重力壩右江h(huán)=130m庫空是是否向向上游游傾斜斜—研究巖巖體變形的的重要要性蓄水壩壩基不不均勻勻變形形影響響4.1.2巖石的的變形形穩(wěn)定定→不均均勻變變形造造成壩壩體內(nèi)內(nèi)剪應(yīng)應(yīng)力及及主拉拉應(yīng)力力增長長，造造成開開裂錯(cuò)錯(cuò)位等等不良良后果果?！?.1概述彈性變變形塑性變變形蠕變變荷載卸卸去后后，變變形可可恢復(fù)復(fù)。包包括線性和非線性性（粘彈彈性））荷載卸卸去后后，變變形不不能全全部恢恢復(fù)，，殘留留一部部分永永久變變形。。荷載一一定的的情況況下，，巖石石變形形隨時(shí)時(shí)間t增加而而增加加。4.1.2巖石的的變形形穩(wěn)定定圖示§4.1概述4.1.3線彈性性變形形的本本構(gòu)關(guān)關(guān)系巖石的的變形形特性性通常常用E和u兩個(gè)常常數(shù)來來表示示，當(dāng)當(dāng)E和u已知時(shí)時(shí)，可可計(jì)算算給定定應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)下的的變形形。三維應(yīng)應(yīng)力條條件下下的Hook定律§4.1概述4.1.3線彈性性變形形的本本構(gòu)關(guān)關(guān)系如果已已知變變形，，也可可用下下式計(jì)計(jì)算應(yīng)應(yīng)力，，其中中G稱為剪剪切模模量，，λ稱為拉拉梅常常數(shù)。。一般采采用室室內(nèi)試試驗(yàn)或或現(xiàn)場場試驗(yàn)驗(yàn)，靜靜力試試驗(yàn)或或動力力試驗(yàn)驗(yàn)來獲獲取巖巖石變變形指指標(biāo)及及應(yīng)力力應(yīng)變變關(guān)系系。室內(nèi)試試驗(yàn)一一般有有單軸軸壓縮縮試驗(yàn)驗(yàn)、三三軸試試驗(yàn)等等，現(xiàn)現(xiàn)場試試驗(yàn)有有承壓壓板試試驗(yàn)、、狹縫縫試驗(yàn)驗(yàn)、環(huán)環(huán)形加加荷試試驗(yàn)等等。顯然，，要了了解巖巖石的的變形形特性性，必必須確確定/已知巖巖石的的變形形指標(biāo)標(biāo)，包包括彈彈性模模量，，泊松松比、、剪切切模量量、體體積模模量等等，顯顯然，，由于于巖體體結(jié)構(gòu)構(gòu)的復(fù)復(fù)雜性性（含含多結(jié)結(jié)構(gòu)面面），，其變變形指指標(biāo)也也存在在很大大的差差異，，因此此確定定巖石石變形形指標(biāo)標(biāo)顯得得尤為為重要要?！?.2巖石室室內(nèi)試試驗(yàn)4.2.1巖石變變形的的特點(diǎn)點(diǎn)試件：：D=5.0cm、H＝10.0cm加載：：普通通壓力力機(jī)、、剛性性壓力力機(jī)（MTS、INSTRON等）量測：：應(yīng)變片：軸向、側(cè)向單軸壓壓縮試試驗(yàn)§4.2巖石室室內(nèi)試試驗(yàn)單軸壓壓縮試試驗(yàn)成果整整理：：一般來來說為為曲線線，當(dāng)當(dāng)較小小時(shí)，，為直直線4.2.1巖石變變形的的特點(diǎn)點(diǎn)§4.2巖石室室內(nèi)試試驗(yàn)單軸壓壓縮試試驗(yàn)通過單單軸試試驗(yàn)，，可以以獲得得以下下幾種種模量量（變變形指指標(biāo)））：(1)初始彈性模量：曲線上零荷載時(shí)的切線斜率；(2)切線彈性模量：隨應(yīng)力狀態(tài)變化；(3)平均彈性模量：取近似于直線段的平均斜率；(4)割線彈性模量：原點(diǎn)與曲線上某點(diǎn)連線的斜率;4.2.1巖石變變形的的特點(diǎn)點(diǎn)§4.2巖石室室內(nèi)試試驗(yàn)三軸壓壓縮試試驗(yàn)用巖石石三軸軸儀也也可直直接測測定巖巖石試試件的的彈性性模量量。通過巖巖樣上上應(yīng)變變體引引線——量測軸軸向、、側(cè)向向應(yīng)變變。對對常規(guī)規(guī)三軸軸而言言：根據(jù)三三維Hook定律計(jì)計(jì)算彈彈模：：4.2.1巖石變變形的的特點(diǎn)點(diǎn)§4.3巖石的的變形形性質(zhì)質(zhì)4.3.1巖石的的應(yīng)力力～應(yīng)應(yīng)變?nèi)^程程曲線線通過剛剛性壓壓力機(jī)機(jī)單軸軸試驗(yàn)驗(yàn)獲得得應(yīng)力力～應(yīng)應(yīng)變?nèi)^程程曲線線，分分為4個(gè)階段段：1.OA－Stage1壓密階階段巖體中中細(xì)微微裂隙隙受壓壓閉合合；2.AB－Stage2線彈性性階段段卸載后后變形形可恢恢復(fù)，，巖石石顆粒粒變形形3.BC－Stage3強(qiáng)化階階段卸載后后變形形不能能完全全恢復(fù)復(fù)；4.CD－Stage4軟化階段段ε↑，強(qiáng)度下降降，塑性性變形比比重大；；Stage1Stage2Stage3Stage4§4.3巖石的變變形性質(zhì)質(zhì)4.3.1巖石的應(yīng)應(yīng)力～應(yīng)應(yīng)變?nèi)^過程曲線線不同巖性性的巖樣樣，σ～ε全過程曲線線中某些些階段突突出，某某些階段段弱化，，可根據(jù)據(jù)各階段段的差異異對巖性性進(jìn)行劃劃分。米勒(Miller)根據(jù)巖石石的應(yīng)力力-應(yīng)變曲線線隨著巖巖石的性性質(zhì)有各各種不同同形式的的特點(diǎn)，，采用28種巖石進(jìn)進(jìn)行了大大量的單單軸試驗(yàn)驗(yàn)后，將將巖石的的應(yīng)力-應(yīng)變曲線線分成6種類型：：4.3.2反復(fù)加載載與卸載載條件下下的變形形特性一）彈性性階段二）彈塑塑性（強(qiáng)強(qiáng)化）階階段1.卸載：卸卸載→彈彈性變形形恢復(fù)§4.3巖石的變變形性質(zhì)質(zhì)加載，卸卸載過程程后，應(yīng)應(yīng)力～應(yīng)應(yīng)變曲線線重合；；4.3.2反復(fù)加載載與卸載載條件下下的變形形特性2.重復(fù)加載載（單次次）§4.3巖石的變變形性質(zhì)質(zhì)二）彈塑塑性（強(qiáng)強(qiáng)化）階階段①當(dāng)P<P1時(shí)，重新新加載→→卸載一一般不重重合，形形成塑性性滯回環(huán)環(huán)；重新新加載時(shí)時(shí)，σ～ε呈線性關(guān)關(guān)系。②當(dāng)P≥P1時(shí)，重新新加載與與初始加加載時(shí)σ～ε曲線重合合。值得注意意：重新新加載時(shí)時(shí)，只有有當(dāng)P≥P1時(shí)，才開開始出現(xiàn)現(xiàn)塑性變變形，σ提高，這這種現(xiàn)象象稱之為為“強(qiáng)化化”。§4.3巖石的變變形性質(zhì)質(zhì)4.3.2反復(fù)加載載與卸載載條件下下的變形形特性三）反復(fù)復(fù)加載（（多次加加載卸載載加載））多次反復(fù)復(fù)加載、、卸載且且每次施施加的最最大荷載載與第一一次加載載的最大大荷載一一樣：0→P1;0→P1;0→P1…，形成塑塑性滯回回環(huán)。多次反復(fù)復(fù)加載、、卸載且且每次施施加的最最大荷載載都比前前一次加加載的最最大荷載載大：0→P1;0→P2;0→P3……，形成塑性性滯回環(huán)的的面積增大大，卸載曲曲線的斜率率（彈模））也逐次增增加，稱為為強(qiáng)化。4.3.3巖石在三軸軸荷載條件件下的變形形特性在三軸試驗(yàn)驗(yàn)中可以得得到：§4.3巖石的變形形性質(zhì)軸向：徑向(側(cè)向)：繪制成果曲曲線：§4.3巖石的變形形性質(zhì)4.3.3巖石在三軸軸荷載條件件下的變形形特性一般而言：：①單軸σ3較低，同時(shí)時(shí)呈脆性破破壞，達(dá)到到σmax較時(shí)ε1很?。虎谥械葒鷫簤害?時(shí)，呈塑性性破壞，即即σ→σmax，體應(yīng)變ε1＝(ε1＋ε2＋ε3)明顯，出現(xiàn)現(xiàn)擴(kuò)容現(xiàn)象象。擴(kuò)容一般是是巖石破壞壞的前兆，，主要是由由于巖石試試件張開細(xì)細(xì)微裂隙的的形成和擴(kuò)擴(kuò)張所致，，接近破裂裂是的側(cè)向向應(yīng)變之和和須大于軸軸向應(yīng)變。。裂隙長軸軸與最大主主應(yīng)力方向向平行。4.3.4巖石變形指指標(biāo)的確定定彈性模量E彈性模量是是指單軸受受力時(shí)正應(yīng)應(yīng)力σ與彈性正應(yīng)應(yīng)變εe之比：線彈性巖石石§4.3巖石的變形形性質(zhì)非線彈性巖巖石4.3.4巖石變形指指標(biāo)的確定定彈性模量E具有彈性滯滯回環(huán)的巖巖石，雖然然卸載完畢畢時(shí)，其應(yīng)應(yīng)變能恢復(fù)復(fù)到零，但但由于其加加、卸載時(shí)時(shí)應(yīng)力路徑徑不相同，，因而P點(diǎn)的加載模模量與卸載載模量不同同?！?.3巖石的變形形性質(zhì)彈塑性類巖巖石的彈性性模量，按按定義應(yīng)取取σ-ε曲線起始段段直線的斜斜率(即切線模量量)為準(zhǔn)，但實(shí)實(shí)驗(yàn)表明，，直線段大大致與卸載載曲線的割割線平行，，故彈塑性性類巖石的的彈性模量量往往可取取卸載曲線線的斜率.工程實(shí)踐中中帶取σ-ε曲線上的極極限強(qiáng)度50%所對應(yīng)點(diǎn)的的割線斜率率，作為割割線模量。。4.3.4巖石變形指指標(biāo)的確定定變形模量E0§4.3巖石石的的變變形形性性質(zhì)質(zhì)巖石石的的變變形形模模量量是是以以正正應(yīng)應(yīng)力力σ與總總應(yīng)應(yīng)變變ε（為為彈彈性性應(yīng)應(yīng)變變εe與塑塑性性應(yīng)應(yīng)變變εp之和和））的的比比值值表表示示對于于線線彈彈性性類類巖巖石石，，其其變變形形模模量量與與彈彈性性模模量量是是相相同同的的。。對對于于彈彈塑塑性性巖巖石石，，其其變變形形模模量量不不是是常常數(shù)數(shù)，，它它與與荷荷載載的的大大小小有有關(guān)關(guān)。。在在應(yīng)應(yīng)力力-應(yīng)變變曲曲線線上上的的任任何何點(diǎn)點(diǎn)與與坐坐標(biāo)標(biāo)原原點(diǎn)點(diǎn)相相連連所所得得的的割割線線的的斜斜率率，，表表示示該該點(diǎn)點(diǎn)所所代代表表的的應(yīng)應(yīng)力力的的變變形形模模量量。。4.3.4巖石石變變形形指指標(biāo)標(biāo)的的確確定定泊松松比比μ§4.3巖石石的的變變形形性性質(zhì)質(zhì)巖石石的的橫橫向向應(yīng)應(yīng)變變εx與縱縱向向應(yīng)應(yīng)變變εy之比比值值稱稱為為泊泊松松比比，，即即：：在巖巖石石的的彈彈性性工工作作范范圍圍內(nèi)內(nèi)，，μ一般般為為常常數(shù)數(shù)，，但但超超越越彈彈性性范范圍圍以以后后，，μ隨應(yīng)應(yīng)力力的的增增大大而而增增大大，，直直到到μ=0.5為止止（（靜靜水水壓壓力力狀狀態(tài)態(tài)））。?！?.4巖石石應(yīng)應(yīng)力力～～變變形形曲曲線線的的影影響響因因素素影響響巖巖石石應(yīng)應(yīng)力力～～變變形形曲曲線線的的主主要要因因素素荷載載速速率率溫度度側(cè)向向壓壓力力各向向異異性性§4.4巖石石應(yīng)應(yīng)力力～～變變形形曲曲線線的的影影響響因因素素4.4.1荷載載速速率率在單單軸軸壓壓縮縮試試驗(yàn)驗(yàn)中中，，加加載載速速率率(荷載載增增量量/時(shí)間間的的比比值值)對巖巖石石的的變變形形影影響響很很大大。。加加載載速速率率越越大大/快，彈模模越大，，強(qiáng)度越越高(彈籃球現(xiàn)現(xiàn)象)。巖石試驗(yàn)驗(yàn)中，用用沖擊荷荷載測得得的彈性性模量比比用靜荷荷載測得得的要高高的多。?！?.4巖石應(yīng)力力～變形形曲線的的影響因因素4.4.2溫度一般來說說，隨著著溫度的的升高，，巖石的的塑性變變形增大大，巖石石的破壞壞由脆性性破壞向向塑性破破壞演變變?！?.4巖石應(yīng)力力～變形形曲線的的影響因因素4.4.3側(cè)向壓力力側(cè)向壓力力σ2/σ3對巖石的的強(qiáng)度和和變形都都有很大大的影響響。由于側(cè)向向應(yīng)力σ3的存在，，巖石破破壞時(shí)的的變形增增加，且且隨著σ3的增加，，巖石的的塑性變變形明顯顯。當(dāng)σ3增大至一一定范圍圍，巖石石幾乎開開始符合合理想塑塑性變形形，即使使σ3再增大，，變形特特性變化化不大。?！?.4巖石應(yīng)力力～變形形曲線的的影響因因素4.4.3側(cè)向壓力力側(cè)壓力對對孔隙率率低的巖巖石影響響小，但但對有部部分開裂裂的、孔孔隙率高高的以及及軟弱的的巖石影影響大。。在存在σ3的情況況下，，巖石石變形形不僅僅與大大小有有關(guān)，，還與與(σ1-σ3)的數(shù)值值有關(guān)關(guān)。側(cè)向壓壓力σ2/σ3對巖石石的強(qiáng)強(qiáng)度和和變形形都有有很大大的影影響。?！?.4巖石應(yīng)應(yīng)力～～變形形曲線線的影影響因因素4.4.3側(cè)向壓壓力在側(cè)向向壓力力作用用下，，部分分巖石石的彈彈性模模量與與應(yīng)力力之間間呈非非線性性關(guān)系系，可可用Duncan公式表表示：：4.4.4各向異異性各個(gè)方方向反反映變變形的的參數(shù)數(shù)（E,μμ）不同同工程中中，常常見的的橫觀觀各向向同性性材料料，需需要5個(gè)獨(dú)立立參數(shù)數(shù)描述述：平行于于XOY的面內(nèi)內(nèi)：E1,μ1垂直于于XOY的面內(nèi)內(nèi)：E2,μ2剪切模模量G2=E2/(1+μμ2)§4.4巖石應(yīng)應(yīng)力～～變形形曲線線的影影響因因素4.5.1意義§4.5現(xiàn)場變變形試試驗(yàn)現(xiàn)場變變形試試驗(yàn)也也稱原原位變變形試試驗(yàn)，，它比比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室變變形試試驗(yàn)更更能反反映天天然巖巖體的的性質(zhì)質(zhì)(例如裂裂隙、、節(jié)理理等地地質(zhì)缺缺陷)，所以有條條件最好做做這種試驗(yàn)驗(yàn)。但現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)工作量大大、時(shí)間長長、費(fèi)用高高，一般對對于重要的的建筑物采采用該法（（水工隧洞洞、地下廠廠房、大壩壩地基等））。試驗(yàn)方法分分為：靜力力法（承壓壓板法、狹狹縫法、環(huán)環(huán)形加荷法法）和動力力法。4.5.2承壓板法試驗(yàn)采用的的承壓板多多半是剛性性承壓板，，其尺寸大大小是根據(jù)據(jù)巖體中裂裂隙的間距距和試驗(yàn)所所選用的最最大壓力來來確定的，，通常采用用的是2000～2500cm2（圓形或正方方形）。施加荷荷載的方法法，視巖體體結(jié)構(gòu)和工工程實(shí)際使使用的情況況而定。當(dāng)當(dāng)巖體比較較完整時(shí)，，采用分級級加荷，每每級荷載作作一次加荷荷、卸荷過過程，叫逐逐級一次循循環(huán)，用以以確定巖體體在不同荷荷載條件下下的變形特特性§4.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)承壓板試驗(yàn)驗(yàn)可以在平平地上或在在平硐中進(jìn)進(jìn)行，就是是通過剛性性或柔性承承壓板將荷荷載加在巖巖面上以測測定其變形形。4.5.2承壓板法§4.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)4.5.2承壓板法試驗(yàn)程序在平硐或壩壩基（反力力結(jié)構(gòu)）選選點(diǎn)清除破碎巖巖石、平整整、安裝千千斤頂加載→量測測變形→整理p－s曲線或分級加載載：加載→→卸載→加載…→卸載，繪制制p－s曲線，并根根據(jù)彈性理理論§4.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)4.5.2承壓板法§4.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)4.5.3狹縫試驗(yàn)法法原理：橢圓圓孔受內(nèi)水水壓力，產(chǎn)產(chǎn)生應(yīng)力與與變形的原原理建立起起來的?！?.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)4.5.3狹縫試驗(yàn)法法試驗(yàn)程序在選定的具具有代表性性的試驗(yàn)點(diǎn)點(diǎn)開一條狹狹縫；通過埋設(shè)在在狹縫的鋼鋼枕（旁千千頂）對狹狹縫兩側(cè)加加壓測量變變形；按代有狹縫縫的理想彈彈性板平面面應(yīng)力問題題計(jì)算巖體體的變形；；①量測A點(diǎn)絕對變形形按按絕絕對變形：：②量測A1、A2點(diǎn)相對變形形按按A1、A2點(diǎn)相對變形形§4.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)4.5.3狹縫試驗(yàn)法法特點(diǎn)：開槽槽對巖體擾擾動小，加加壓方向隨隨意，也可可以在軟弱弱夾層或斷斷層帶內(nèi)試試驗(yàn)缺點(diǎn)：但測測試技術(shù)和和計(jì)算方法法不嚴(yán)謹(jǐn)（（槽面釋放放應(yīng)力，不不屬于平面面問題（平面應(yīng)力和平面應(yīng)變））§4.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)4.5.4環(huán)形加荷法法環(huán)形加荷法法是一種適適用于測定定巖體處于于壓、拉兩兩種應(yīng)力狀狀態(tài)下的變變形特性的的試驗(yàn)方法法。對洞壁加壓壓，可以采采用各種不不同的方法法，目前較較常用的有有水壓法，，徑向千斤斤頂法和鉆鉆孔膨脹計(jì)計(jì)法。為了進(jìn)行這這種試驗(yàn)，，必須先選選擇與建筑筑物地質(zhì)條條件相近的的，有代表表性的地段段，開鑿一一條試驗(yàn)洞洞，洞徑大大小一般是是取2～3m，洞長不小小于3倍的洞徑。。然后對洞洞壁巖石加加壓，并測測量洞壁變變形?！?.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)4.5.4環(huán)形加荷法法水壓法§4.5現(xiàn)場變形試試驗(yàn)水壓法就是是利用高壓壓水對洞壁壁加壓的一一種方法。。在試驗(yàn)進(jìn)行行之前，須須要在試驗(yàn)驗(yàn)洞內(nèi)選定定幾個(gè)測量量斷面，并并安裝測量量洞徑變形形的儀器(如鋼弦測微微計(jì)、電阻阻測微計(jì)等等)，再封閉試試驗(yàn)洞端。。在試驗(yàn)時(shí)時(shí)向洞中充充灌高壓水水，對洞壁壁進(jìn)行加壓壓。與此同同時(shí)，測定定相應(yīng)的徑徑向變形值值，根據(jù)實(shí)實(shí)際測定的的資料，可可以繪出壓壓力與變形形關(guān)系曲線線。水壓法的特特點(diǎn)是巖石石的受荷面面積大，壓壓力分布均均勻，能測測得各個(gè)方方向上的變變形。另外外，它的受受力條件與與壓力隧洞洞的受力條條件完全一一樣，所以以它是研究究壓力隧洞洞巖體變形形的較好的的方法。這種試驗(yàn)方方法在破碎碎巖石中或或透水性大大的地段不不宜采用，，而且比起起其他方法法來，費(fèi)用用大，時(shí)間間長，所以以一般只是是在重要工工程的設(shè)計(jì)計(jì)階段進(jìn)行行。4.5.4環(huán)形加荷荷法徑向千斤斤頂法(奧地利利法)§4.5現(xiàn)場變這個(gè)方法法的加壓壓原理與與水壓法法完全相相同，唯唯其徑向向施壓方方式不是是通過高高壓水來來實(shí)現(xiàn)，，而是通通過埋置置于混凝凝土和圓圓形鋼、、木支撐撐圈之間間的12～16個(gè)扁千斤斤頂(液壓鋼枕枕)當(dāng)液壓枕枕向洞壁壁施加徑徑向壓力力后，同同樣須要要量測洞4.5.4環(huán)形加荷荷法鉆孔膨脹脹計(jì)法§4.5現(xiàn)場變形形試驗(yàn)4.5.4環(huán)形加荷荷法§4.5現(xiàn)場變形形試驗(yàn)三種方法法的彈模模/變模的統(tǒng)統(tǒng)一計(jì)算算公式p——作用在圍巖巖面/巖壁上的壓力，MPar——試驗(yàn)洞（鉆孔）的半徑，my——巖面的徑向變形，m4.5.4環(huán)形加荷荷法§4.5現(xiàn)場變形形試驗(yàn)三種方法法的應(yīng)用用條件承壓板法法狹縫法單雙軸加加壓法大壩、船船閘的地地基、拱拱壩的拱拱座變形形船閘的變變形或巖巖體的各各向異性性軟弱夾層層、斷層層、裂隙隙密集帶帶水壓力法法完整巖體體或透水水性較小小的巖體體中4.5.5巖石反力力（抗力力）系數(shù)數(shù)的測定定巖石反力力：當(dāng)隧隧洞在受受到洞內(nèi)內(nèi)水壓力力或其它它荷載的的作用時(shí)時(shí)，襯砌砌向巖石石方向變變形，此此時(shí)襯砌砌會受到到巖石的的抵抗，，也就是是說巖石石會對襯襯砌發(fā)生生一定的的反力，，該力稱稱為～。。地下洞洞室設(shè)計(jì)計(jì)中非常常重要的的參數(shù)。。①注意意：只存存在于壓壓力區(qū)））

②若若抗力力與變形形成正比比，稱之之為彈性性抗力；；§4.5現(xiàn)場變形形試驗(yàn)4.5.5巖石反力力（抗力力）系數(shù)數(shù)的測定定巖石反力力（彈性性抗力））系數(shù)巖石反力力(彈性抗力力)的大小常常常用巖巖石反力力(彈性抗力力)系數(shù)k來表示：：根據(jù)文文克爾(Winkler)假定得：：假設(shè)巖石石是理想想的彈性性體，則則圓形隧隧洞的k值與巖石石模量E之間的關(guān)關(guān)系，可可表示為為：§4.5現(xiàn)場變形形試驗(yàn)用于彈性性地基計(jì)計(jì)算的一一種假定定，即認(rèn)認(rèn)為地基基土受壓壓變形的的性狀有有如彈簧簧，其上上各點(diǎn)的的壓強(qiáng)與與該點(diǎn)土土的垂直直變形成成正比。。4.5.5巖石反力力（抗力力）系數(shù)數(shù)的測定定隧洞單位位彈性抗抗力系數(shù)數(shù)指D=1.0m直徑產(chǎn)生生單位位位移，所所需的壓壓力。工程應(yīng)用用10無襯砌圓圓形洞室室，直接接利用左左式20有襯砌圓圓形洞室室，則采采用下式式§4.5現(xiàn)場變形形試驗(yàn)4.5.5巖石反力力（抗力力）系數(shù)數(shù)的測定定確定巖石石反力系系數(shù)的方方法巖石反力力系數(shù)的的現(xiàn)場測測定方法法比較多多，目前前應(yīng)用較較廣的就就是上一一節(jié)介紹紹的隧洞洞水壓法法和徑向向千斤頂頂法以及及承壓板板法。§4.5現(xiàn)場變形試驗(yàn)驗(yàn)4.6.1基本原理§4.6巖石彈性常數(shù)數(shù)的動力測試試方法通過激振（地地震波、聲波波等）巖石的的方式，測定定彈性介質(zhì)（（巖體中）的的波速，換算算巖體彈模和和泊松比。根據(jù)激發(fā)波采采用的方法和和產(chǎn)生波的頻頻率不同，分分為超聲波波波、聲波法和和地震波法。。通常采用地地震波法。4.6.2地震法的測試試方法在洞壁上打兩兩個(gè)試驗(yàn)鉆孔孔激振（引爆炸炸藥）由地震儀記錄錄地震波§4.6巖石彈性常數(shù)數(shù)的動力測試試方法4.6.3特點(diǎn)§4.6巖石彈性常數(shù)數(shù)的動力測試試方法Ed綜合反映巖體體質(zhì)量（完整整程度，巖塊塊彈模）;一般來說，巖巖石堅(jiān)固、裂裂隙少、風(fēng)化化弱，則彈性性波振幅大，，波速高；反反之，在巖性性軟弱，裂隙隙多，風(fēng)化嚴(yán)嚴(yán)重的巖體中中，波速降低低，被吸收或或衰減嚴(yán)重，，振幅小。一般動彈模Ed=(1.0～2.56)靜彈模Es，工程上一般般取Ed=1.3Es巖體的生成年年代及巖性、、巖質(zhì)對彈性性波傳播速度度影響也很大大。4.7.1定義§4.7破碎巖石的變變形性質(zhì)所謂破碎巖石石：巖石內(nèi)節(jié)節(jié)理、裂隙非非常發(fā)育，強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)卸卸荷巖體（一一般均指天然然巖體）。4.7.2§4.7破碎巖石的變變形性質(zhì)相對完整巖塊塊變形量非常常大，且永久久變形顯著；；加卸載過程存存在明顯的滯滯回環(huán)；Ed/E比值可高達(dá)13.0，E/T可達(dá)4.5以上<→加載→卸載（（重新加載））>對動力法中高高頻彈性波丟丟失嚴(yán)重E→取值→用重復(fù)復(fù)加載斜率同同時(shí)：E0=2(RMR)-100（巖體質(zhì)量評評分RMR>55）4.8.1巖石蠕變的概概念§4.8巖石的蠕變巖石蠕變（流流變）：指巖巖石在應(yīng)力恒恒定情況下，，應(yīng)變隨時(shí)間間增長的特性性。巖石松弛：指指巖石在應(yīng)變變恒定情況下下，應(yīng)力σ隨時(shí)間降低的的特性（應(yīng)力力松弛）。工程實(shí)例：深深埋洞室圍巖巖蠕變支護(hù)變變形（新奧法法機(jī)理）與壓壓力隨時(shí)間變變化。4.8.2巖石蠕變的特特性§4.8巖石的蠕變巖性－針對不不同巖石，彈彈性變形與蠕蠕變對比存在在差異4.8.2巖石蠕變的特特性§4.8巖石的蠕變應(yīng)力水平影響響蠕變量大小小，蠕變速率（（P93，圖4-47）4.8.2巖石蠕變的特特性§4.8巖石的蠕變?nèi)渥冊囼?yàn)得到到典型蠕變曲曲線分為三段段：①AB－初期蠕變，，蠕蠕變速率ε遞減卸載（