礦山壓力及巖層控制第一章課件

第一章礦山巖石和巖體的基本性質(zhì)

巖石的物理力學(xué)性質(zhì)是巖體最基本、最重要的性質(zhì)之一，也是巖石力學(xué)中研究最早、最完善的內(nèi)容之一。本章介紹：巖石的地質(zhì)構(gòu)成及分類(lèi)；巖石物理、力學(xué)性質(zhì)及測(cè)定；巖石的破壞機(jī)理和強(qiáng)度理論；巖體及其力學(xué)特征。

1編輯ppt第一章礦山巖石和巖體的基本性質(zhì)巖第一節(jié)巖石的基本物理性質(zhì)

1.概念巖石：礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集形成的自然物體。

（巖石=礦物顆粒+膠結(jié)物+孔隙+水）礦物：存在地殼中的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和化合物。結(jié)構(gòu)：組成巖石的物質(zhì)成分、顆粒大小和形狀以及其相互結(jié)合的情況。(結(jié)晶、膠結(jié))構(gòu)造:

組成成分的空間分布及其相互間排列關(guān)系。

（節(jié)理、裂隙、空隙、邊界、缺陷）礦物、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造是影響巖石力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的三個(gè)重要因素。一、巖石的基本概念

2編輯ppt第一節(jié)巖石的基本物理性質(zhì)一、巖石的基本概念2編輯pp巖漿巖：強(qiáng)度高、均質(zhì)性好

2.巖石地質(zhì)分類(lèi)沉積巖：強(qiáng)度不穩(wěn)定，各向異性

變質(zhì)巖：不穩(wěn)定，與變質(zhì)程度和巖性有關(guān)3.沉積巖石的力學(xué)特性：①不連續(xù)性；（物質(zhì)不能充滿空間，有空隙存在）②各向異性；（任一點(diǎn)的物理、力學(xué)性質(zhì)沿不同方向均不相同）③不均勻性；（由不同物質(zhì)組成，各點(diǎn)物理力學(xué)性質(zhì)都不相同）④巖塊單元的可移動(dòng)性；⑤地質(zhì)因素影響特性（水、氣、熱、初應(yīng)力）（上述特性導(dǎo)致巖石力學(xué)的研究方法以實(shí)驗(yàn)測(cè)試為主）3編輯ppt

巖石由固體，水，空氣等三相組成。（一）密度（ρ）和重度(體積力γ)：?jiǎn)挝惑w積的巖石的質(zhì)量稱(chēng)為巖石的密度。單位體積的巖石的重力稱(chēng)為巖石的重度。所謂單位體積就是包括孔隙體積在內(nèi)的體積。（g/cm3），γ＝ρg(kN/m3)巖石的密度可分為天然密度、干密度和飽和密度。相應(yīng)地，巖石的重度可分為天然重度、干重度和飽和重度。二、巖石的基本物理性質(zhì)

固體水空氣4編輯ppt巖石由固體，水，空氣等三相組成。二、巖石的基本物理性1、天然密度（ρ）和天然重度（γ）指巖石在天然狀態(tài)下的密度和重度。

（g/cm3）(kN/m3)式中：W――天然狀態(tài)下巖石試件的質(zhì)量(g；)V——巖石試件的體積(cm3)；g——重力加速度（N/g）。

5編輯ppt1、天然密度（ρ）和天然重度（γ）（g/cm3）(kN/m

干密度是指巖石孔隙中的液體全部被蒸發(fā)后單位體積巖石的質(zhì)量，相應(yīng)的重度即為干重度。

2、干密度（ρd）和干重度(γd)（g/cm3）(kN/m3)式中：Ws——巖石試件烘干后的質(zhì)量(g)；V——巖石試件的體積(cm3)；g——重力加速度。

6編輯ppt干密度是指巖石孔隙中的液體全部被蒸發(fā)后單位體積巖石的質(zhì)量3、飽和密度（ρ

）和飽和重度(γw)飽和密度就是飽水狀態(tài)下巖石試件的密度。式中：WW——飽水狀態(tài)下巖石試件的質(zhì)量(g)；V——巖石試件的體積(cm3)；g——重力加速度。

（g/cm3）(kN/m3)7編輯ppt3、飽和密度（ρ）和飽和重度(γw)飽和密度就是飽水狀態(tài)下（二）比重（相對(duì)密度）(Δ)

巖石的比重就是指巖石固體的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比值。巖石固體體積，就是指不包括孔隙體積在內(nèi)的體積。巖石的比重可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，其計(jì)算公式為：

式中：Δ——巖石的比重；Ws——干燥巖石的質(zhì)量(g);Vs——巖石固體體積(cm3);ΔW

—

40C時(shí)水的密重。

8編輯ppt（二）比重（相對(duì)密度）(Δ)巖石的比重就是指巖石固體的（三）巖石的空隙性

空隙：巖石中孔隙和裂隙的總稱(chēng)。小開(kāi)型空隙空隙閉型空隙開(kāi)型空隙大開(kāi)型空隙

閉型空隙：巖石中不與外界相通的空隙。

開(kāi)型空隙：巖石中與外界相通的空隙。包括大開(kāi)型空隙和小開(kāi)型空隙。在常溫下水能進(jìn)入大開(kāi)型空隙，而不能進(jìn)入小開(kāi)型空隙。只有在真空中或在150個(gè)大氣壓以上，水才能進(jìn)入小開(kāi)型空隙。空隙度：指巖石的裂隙和孔隙發(fā)育程度，其衡量指標(biāo)為空隙率(n)或空隙比（e）。9編輯ppt（三）巖石的空隙性空隙：巖石中孔隙和裂隙的總稱(chēng)。小開(kāi)型空隙根據(jù)巖石空隙類(lèi)型不同，巖石的空隙率分為：(1)總空隙率n(2)大開(kāi)空隙率nb(3)小開(kāi)空隙率nl(4)總開(kāi)空隙率n0(5)閉空隙率nc一般提到巖石的空隙率時(shí)系指巖石的總空隙率。1、空隙率10編輯ppt根據(jù)巖石空隙類(lèi)型不同，巖石的空隙率分為：1、空隙率10編輯p(1)總空隙率n:

即巖石試件內(nèi)空隙的體積（VV)占試件總體積(V)的百分比。

(2)大開(kāi)空隙率nb:即巖石試件內(nèi)大開(kāi)型空隙的體積（Vnb)占試件總體積(V)的百分比。

(3)小開(kāi)空隙率nl:即巖石試件內(nèi)小開(kāi)型空隙的體積（Vnl)占試件總體積(V)的百分比。

11編輯ppt(1)總空隙率n:即巖石試件內(nèi)空隙的體積（VV)占試件總(4)總開(kāi)空隙率（孔隙率）n0:即巖石試件內(nèi)開(kāi)型空隙的總體積（Vn0)占試件總體積(V)的百分比。

(5)閉空隙率nc:即巖石試件內(nèi)閉型空隙的體積（Vnc)占試件總體積(V)的百分比。12編輯ppt(4)總開(kāi)空隙率（孔隙率）n0:即巖石試件內(nèi)開(kāi)型空隙的

所謂空隙比是指巖石試件內(nèi)空隙的體積（VV)與巖石試件內(nèi)固體礦物顆粒的體積（Vs)之比。

2、空隙比(e)13編輯ppt所謂空隙比是指巖石試件內(nèi)空隙的體積（VV)與巖石（四）巖石的水理性質(zhì)

巖石遇水后會(huì)引起某些物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)的改變，巖石的這種性質(zhì)稱(chēng)為巖石的水理性。1、巖石的吸水性巖石吸收水分的性能稱(chēng)為巖石的吸水性，其吸水量的大小取決于巖石孔隙體積的大小及其密閉程度。巖石的吸水性指標(biāo)有吸水率、飽水率和飽水系數(shù)。14編輯ppt（四）巖石的水理性質(zhì)巖石遇水后會(huì)引起某些物理、化學(xué)和力（1）巖石吸水率(ω1)：

是指巖石試件在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下吸入水的重量Wω1與巖石干重量Ws之比。

巖石的吸水率的大小，取決于巖石所含孔隙、裂隙的數(shù)量、大小、開(kāi)閉程度及其分布情況，并且還與試驗(yàn)條件（整體和碎塊，浸水時(shí)間等）有關(guān)。根據(jù)巖石的吸水率可求得巖石的大開(kāi)空隙率nb：

式中：Ws為干燥巖石的重量；γd,γw分別為干燥巖石和水的重度。15編輯ppt（1）巖石吸水率(ω1)：是指巖石試件在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下（2）巖石的飽水率（ω2）

巖石的飽水率指在高壓（150個(gè)大氣壓）或真空條件下，巖石吸入水的重量Wω2與巖石干重量Ws之比，即：

根據(jù)飽水率求得巖石的總開(kāi)空隙率n0：

式中：Ws為干燥巖石重量；γd,γw干燥巖石和水的重度。16編輯ppt（2）巖石的飽水率（ω2）巖石的飽水率指在高壓（150（3）巖石的飽水系數(shù)（Ks）巖石吸水率與飽水率之比稱(chēng)為巖石的飽水系數(shù)，即

飽水系數(shù)反映了巖石中大開(kāi)空隙和小開(kāi)空隙的相對(duì)含量。飽水系數(shù)越大，巖石中的大開(kāi)空隙越多，而小開(kāi)空隙越少。吸水性較大的巖石吸水后往往會(huì)產(chǎn)生膨脹，給井巷支護(hù)造成很大壓力。

17編輯ppt（3）巖石的飽水系數(shù)（Ks）巖石吸水率與飽水率之比稱(chēng)為巖石2、巖石的軟化性

巖石的軟化性是指巖石在飽水狀態(tài)下其強(qiáng)度相對(duì)于干燥狀態(tài)下降低的性能，可用軟化系數(shù)η表示。

軟化系數(shù)指巖石試樣在飽水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度σcb與在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度σc之比，即各類(lèi)巖石的ηc=0.45～0.9之間。ηc>0.75,巖石軟化性弱、抗水、抗風(fēng)化能力強(qiáng)；ηc<0.75，巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)較差。18編輯ppt2、巖石的軟化性巖石的軟化性是指巖石在飽水狀態(tài)下其強(qiáng)度3、巖石的膨脹性

巖石的膨脹性是指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。巖石的膨脹性大小一般用膨脹力和膨脹率指標(biāo)表示。其測(cè)定方法是平衡加壓法。

試驗(yàn)中不斷加壓，并保持體積不變，所測(cè)得的最大壓力即為巖石的最大膨脹力；然后逐級(jí)減壓，直至荷載為0，測(cè)定其最大膨脹變形量，膨脹變形量與試件原始厚度的比值即為膨脹率。19編輯ppt3、巖石的膨脹性巖石的膨脹性是指巖石浸水后體積增大的性4、巖石的崩解性

巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時(shí)失去粘結(jié)性并變?yōu)橥耆珕适?qiáng)度的松散物質(zhì)的性質(zhì)。巖石的崩解性一般用耐崩解指數(shù)Id2的表示。其指標(biāo)可在實(shí)驗(yàn)室用干濕循環(huán)試驗(yàn)確定。

試驗(yàn)過(guò)程：將經(jīng)過(guò)烘干的試塊（500g,分成約10塊），放在帶有篩孔的圓筒內(nèi)，使該圓筒在水槽中以20r/min,連續(xù)旋轉(zhuǎn)10min,然后將留在圓筒內(nèi)的巖塊取出烘干稱(chēng)重，如此反復(fù)進(jìn)行兩次，按下試計(jì)算耐崩解指數(shù)。20編輯ppt4、巖石的崩解性巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時(shí)失去粘式中：Id2——兩次循環(huán)試驗(yàn)求得的耐崩解指數(shù)，在0～100%之間變化；md——試驗(yàn)前試塊的烘干質(zhì)量；mr——?dú)埩粼趫A筒內(nèi)試塊的烘干質(zhì)量；W1——試驗(yàn)前試件和圓筒的烘干重量；W2——第二次循環(huán)后試件和圓筒的烘干重量；W0——試驗(yàn)結(jié)束沖洗干凈后圓筒的烘干重量。

巖石的崩解性指數(shù)反映了巖石在浸水和溫度變化的環(huán)境下抵抗風(fēng)化作用的能力。21編輯ppt式中：21編輯ppt5、巖石的抗凍性

巖石的抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的性能，是評(píng)價(jià)巖石抗風(fēng)化穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。巖石的抗凍性用抗凍系數(shù)Cf表示，指巖石試樣在±250C的溫度期間內(nèi)，反復(fù)降溫、凍結(jié)、融解、升溫，然后測(cè)量其抗壓強(qiáng)度的下降值（σc-σcf）,以此強(qiáng)度下降值與融凍試驗(yàn)前的抗壓強(qiáng)度σc之比的百分比代表抗凍系數(shù)Cf，即可見(jiàn)：抗凍系數(shù)Cf越小，巖石抗凍融破壞的能力越強(qiáng)。22編輯ppt5、巖石的抗凍性巖石的抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的性能6、巖石的透水性

地下水存在于巖石孔隙、裂隙之中，而且大多數(shù)巖石的孔隙裂隙是連通的，因而在一定的壓力作用下，地下水可以在巖石中滲透。巖石的這種能透水的性能稱(chēng)為巖石的透水性。巖石的透水性大小不僅與巖石的孔隙度大小有關(guān)，而且還與孔隙大小及其貫通程度有關(guān)。衡量巖石透水性的指標(biāo)為滲透系數(shù)(K)。一般來(lái)說(shuō)，完整密實(shí)的巖石的滲透系數(shù)往往很小。巖石的滲透系數(shù)一般是在鉆孔中進(jìn)行抽水或壓水試驗(yàn)而測(cè)定的。23編輯ppt6、巖石的透水性地下水存在于巖石孔隙、裂隙之中，而且（五）巖石的碎脹性巖石破碎后的體積VP比原體積V增大的性能稱(chēng)為巖石的碎脹性，用碎脹系數(shù)ξ來(lái)表示。

碎脹系數(shù)不是一個(gè)固定值，是隨時(shí)間而變化的。

永久碎脹系數(shù)（殘余碎脹系數(shù)）――不能再壓密時(shí)的碎脹系數(shù)稱(chēng)為永久碎脹系數(shù).24編輯ppt（五）巖石的碎脹性巖石破碎后的體積VP比原體積V增大的性25編輯ppt25編輯ppt彈性：指物體在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后變形能夠恢復(fù)的性質(zhì)。塑性：指物體在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后變形不能恢復(fù)的性質(zhì)。粘性（流變性）：物體受力后變形不能在瞬間完成，且應(yīng)變速度（dε/dt）隨應(yīng)力大小而變化的性質(zhì)。脆性：物體在外力作用下變形很小時(shí)就發(fā)生破壞的性質(zhì)。延性：物體能夠承受較大的塑性變形而不喪失其承載能力的性質(zhì)。第二節(jié)

巖石的強(qiáng)度和變形特性26編輯ppt彈性：指物體在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后變形能夠恢復(fù)的巖石的力學(xué)性質(zhì)包括：

變形性質(zhì)：研究巖石在受力情況下的變形規(guī)律強(qiáng)度特性：研究巖石受力破壞的規(guī)律27編輯ppt27編輯ppt一、巖石的彈性和塑性：

變形分析的重要性（直觀、易測(cè)、建立模型、準(zhǔn)則）

1、彈性變形：線彈性非線彈性滯彈性28編輯ppt一、巖石的彈性和塑性：線彈性非線彈性滯彈性28編輯ppt

線彈性———直線型；當(dāng)巖石致密，強(qiáng)度大，壓力不高時(shí)，為此狀態(tài)。

非線彈性——單向曲線型；基本沒(méi)有。

滯彈性———雙向曲線型，巖石多屬滯彈性：滯彈性——應(yīng)力應(yīng)變不是唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，應(yīng)變的產(chǎn)生（變化）較應(yīng)力的變化有一段時(shí)間的滯后。

原因：物理學(xué)認(rèn)為，當(dāng)作用在滯彈性體上的力發(fā)生改變時(shí)，由于受力體內(nèi)部物質(zhì)的粘性或內(nèi)摩擦的原因，引起變形效應(yīng)滯后和遲延。滯彈性體具有兩個(gè)重要性質(zhì)：

彈性滯后——由于內(nèi)摩擦原因，巖石隨應(yīng)力變化出現(xiàn)的變形滯后。

彈性后效——由于熱傳導(dǎo)等原因，外力停止變化，而變形仍隨時(shí)間而緩慢變化。

29編輯ppt29編輯ppt理想塑性具有應(yīng)變硬化的塑性2、塑性變形：

巖石塑性普遍存在；巖石塑性與巖石的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及外界環(huán)境有關(guān)。（顆粒及膠結(jié)物物質(zhì)成分、排列結(jié)合、含水、溫度、應(yīng)力等）

理想塑性——超過(guò)彈性極限，進(jìn)入完全塑性狀態(tài)（極少）；

應(yīng)變硬化——超過(guò)彈性極限，承載能力隨應(yīng)變?cè)黾佣黾印?0編輯ppt理想塑性具有應(yīng)變硬化的塑性2、塑性變形：30編輯ppt

3、一般巖石的變形：

瞬時(shí)彈性變形

后效彈性變形

塑性變形

巖石與其它金屬及晶體礦物不同，因其有節(jié)理、裂隙存在，在應(yīng)力不高階段，內(nèi)部結(jié)構(gòu)即有破壞，在產(chǎn)生彈性變形的同時(shí)，產(chǎn)生塑性變形。31編輯ppt3、一般巖石的變形：31編輯ppt巖石不是理想的彈性體、塑性體、粘性體，是混合體。

有彈—塑；塑—彈；彈—粘—塑；粘—彈等多種變形特性。

（粘性——變形不能在瞬間完成，變形速率隨應(yīng)力變化。）典型變形性質(zhì)：直線型彈脆彈塑下凹型塑彈上凹型彈粘平緩型塑彈塑S型32編輯ppt巖石不是理想的彈性體、塑性體、粘性體，是混合體。直線型彈脆彈二、巖石單向壓縮變形性質(zhì)：

1、軸向變形：2、橫向變形：普通試驗(yàn)機(jī)下巖石應(yīng)力、應(yīng)變曲線剛性試驗(yàn)機(jī)下巖石應(yīng)力、應(yīng)變曲線33編輯ppt二、巖石單向壓縮變形性質(zhì)：普通試驗(yàn)機(jī)下巖石應(yīng)力、應(yīng)變曲線剛性剛性試驗(yàn)機(jī)34編輯ppt剛性試驗(yàn)機(jī)34編輯ppt

（1）0A段：微裂隙閉合階段,微裂隙壓密極限σA。

（2）AB段：近似直線，彈性階段，σB為彈性極限。（3）BC段：屈服階段，σC為屈服極限。（4）CD段：破壞階段，σD為強(qiáng)度極限，即單軸抗壓強(qiáng)度。（5）DE段：即破壞后階段,σE為殘余強(qiáng)度。

3、全應(yīng)力應(yīng)變曲線：35編輯ppt（1）0A段：微裂隙閉合階段,微裂隙壓密極限σA。3、全4、巖石的變形指標(biāo)及其確定：

①?gòu)椥悦縀：（抵抗變形的能力、應(yīng)力應(yīng)變比值）線彈性：直線斜率非線彈性：切線斜率（變形曲線導(dǎo)數(shù)）；

割線斜率（割線斜率）；彈塑性：彈性摸量：E=加載曲線段切線斜率=卸載曲線段割線斜率；

變形摸量：36編輯ppt4、巖石的變形指標(biāo)及其確定：①?gòu)椥悦縀：（抵抗變形的能力σ～ε曲線呈線性關(guān)系（線彈性類(lèi)巖石），曲線上任一點(diǎn)P的彈性模量E：

37編輯pptσ～ε曲線呈線性關(guān)系（線彈性類(lèi)巖石），曲線上任一點(diǎn)P的彈σ～ε曲線呈非線性關(guān)系初始模量:切線模量（直線段）：割線模量：

工程上常用E50：38編輯pptσ～ε曲線呈非線性關(guān)系初始模量:切線模量（直線段）：割線模量39編輯ppt39編輯ppt②泊松比μ：（變形傳遞能力）

泊松比μ——巖石橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值。

在彈性階段：其為常數(shù)。在塑性階段：不為常數(shù)。

（嚴(yán)格講，μ僅在彈性范圍適用，對(duì)塑性部分不適用,

由于引入變形摸量，塑性區(qū)可用，μ最大為0.5。)

③剪切模量G——剪切虎克定律比例系數(shù)。④拉梅常數(shù)λ——將應(yīng)力應(yīng)變聯(lián)系起來(lái)的彈性常數(shù)。⑤體積模量Kv——體積彈性摸量。40編輯ppt②泊松比μ：（變形傳遞能力）40編輯ppt5、巖石變形中的擴(kuò)容現(xiàn)象：

①擴(kuò)容現(xiàn)象——巖石破壞前，因微裂隙產(chǎn)生及內(nèi)部小塊體相對(duì)滑移，導(dǎo)致體積擴(kuò)大的現(xiàn)象。

②體應(yīng)變——變形后的體積增量與變形前體積之比。

③體應(yīng)變曲線：三個(gè)階段：體積減小階段0F體積不變階段F體積擴(kuò)大階段FT縱向橫向體積T41編輯ppt5、巖石變形中的擴(kuò)容現(xiàn)象：縱向橫向體積T41編輯ppt三、巖石三軸壓縮變形性質(zhì)：1、三軸實(shí)驗(yàn)：（真三軸、假三軸）

2、三軸抗壓強(qiáng)度：3、三軸變形特征：

與單軸試驗(yàn)結(jié)果基本類(lèi)似（E、μ基本相同）；

圍壓增加——三向抗壓強(qiáng)度增加；峰值變形增加；彈性極限增加；巖石由彈脆性—彈塑性—應(yīng)變硬化轉(zhuǎn)變

42編輯ppt三、巖石三軸壓縮變形性質(zhì)：42編輯ppt43編輯ppt43編輯ppt44編輯ppt44編輯ppt干砂巖濕砂巖45編輯ppt干砂巖濕砂巖45編輯ppt四、巖石流變性質(zhì)：

1、巖石流變性質(zhì)——巖石隨時(shí)間增長(zhǎng)而變化的性質(zhì)。2、流變現(xiàn)象：

蠕變——應(yīng)力不變，應(yīng)變隨時(shí)間增加而增長(zhǎng)的現(xiàn)象。

（當(dāng)時(shí)）

松弛——應(yīng)變不變，應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象。（當(dāng)時(shí)）

彈性后效——停止加、卸載，應(yīng)變需經(jīng)一段時(shí)間達(dá)到應(yīng)有值的現(xiàn)象。粘性流動(dòng)——蠕變后卸載，部分變形不能恢復(fù)的現(xiàn)象。46編輯ppt四、巖石流變性質(zhì)：46編輯ppt3、蠕變曲線：

巖石蠕變的類(lèi)型：

穩(wěn)定蠕變（低應(yīng)力）

不穩(wěn)定蠕變（高應(yīng)力）

典型蠕變曲線：（蠕變?nèi)A段）

初始蠕變階段——應(yīng)變?cè)黾?，但?yīng)變?cè)黾铀俾式档停?/p>

定常蠕變階段——應(yīng)變?cè)黾铀俾时３植蛔儯?/p>

加速蠕變階段——應(yīng)變?cè)黾铀俾恃杆僭黾樱敝疗茐?。穩(wěn)定蠕變不穩(wěn)定蠕變47編輯ppt3、蠕變曲線：穩(wěn)定蠕變不穩(wěn)定蠕變47編輯ppt典型蠕變曲線瞬時(shí)應(yīng)變初始應(yīng)變定常蠕變加速蠕變48編輯ppt典型蠕變曲線瞬時(shí)應(yīng)變初始應(yīng)變定常蠕變加速蠕變48編輯ppt

與巖石類(lèi)別有關(guān)（粘土礦物巖石蠕變顯著）

巖石蠕變與應(yīng)力大小有關(guān)（高應(yīng)力蠕變明顯，超過(guò)極限應(yīng)力，蠕變進(jìn)入不穩(wěn)定階段）

蠕變?cè)囼?yàn)：時(shí)間長(zhǎng)；測(cè)量要求精度高（用千分表）；載荷恒定。

研究蠕變的意義：了解巖石的長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度。長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度———巖石蠕變破壞時(shí)的最低應(yīng)力值。長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度對(duì)巖土工程更為重要。

長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度<強(qiáng)度<瞬時(shí)強(qiáng)度

49編輯ppt49五、巖石的強(qiáng)度性質(zhì)及測(cè)定方法

巖石試件抗壓、抗拉、抗剪、三向抗壓強(qiáng)度及測(cè)定

巖石的極限強(qiáng)度——巖石破壞時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。研究巖石強(qiáng)度的意義：①作為巖石分類(lèi)以及巷道、采煤工作面，頂板分類(lèi)的主要指標(biāo)；②判斷工程穩(wěn)定性的強(qiáng)度準(zhǔn)則的基本參數(shù)；③地下工程變形區(qū)域計(jì)算的判據(jù)。

50編輯ppt五、巖石的強(qiáng)度性質(zhì)及測(cè)定方法50編輯ppt（一）巖石的采樣與加工：

實(shí)驗(yàn)所測(cè)巖石的各種強(qiáng)度均不是巖石的固有性質(zhì)。強(qiáng)度指標(biāo)要受試件尺寸大小、三維比例、形狀規(guī)格、含水、加載速率等因素影響。

國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)（ISRM）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行了規(guī)定，不標(biāo)準(zhǔn)的要予以修正。

要確保試驗(yàn)巖樣的天然狀態(tài)。

巖樣應(yīng)具有一定的代表性。

鉆孔采樣時(shí)應(yīng)盡量垂直于層面打孔，偏斜角不大于0.5°。

采取的巖(煤)塊規(guī)格大體為長(zhǎng)×寬×高=20×20×15cm。

上下端面的不平整度不大于0.1mm，上下端面的直徑差不大于0.2mm。

試件端面垂直于試件軸的偏差不大于0.001rad。

圓柱形試件：φ4.8－5.2cm，高H=（2－2.5)φ

長(zhǎng)方體試件：邊長(zhǎng)L=4.8－5.2cm,高H=（2－2.5)L

51編輯ppt（一）巖石的采樣與加工：51編輯ppt（二）巖石的單向抗壓強(qiáng)度：

單軸抗壓強(qiáng)度——巖石在單軸壓縮下，破壞前所能承受的最大壓應(yīng)力。1、試驗(yàn)測(cè)試：

試驗(yàn)設(shè)備：普通壓力機(jī)（60t、100t、200t）

試件：φ5cm，高徑比為2的圓柱體（或5*5*5立方體），每組不少于3塊；（國(guó)際ISRM規(guī)定高徑比為2.5—3，我國(guó)為1—2—2.5）

加載：0.5—1.0MPa/s；

2、試件破壞形式：X型共軛斜面剪切破壞—軟塑性巖石多發(fā)生，屬壓剪破壞；單斜面剪切破壞————偶爾發(fā)生，屬壓剪破壞；拉伸（劈裂）破壞———脆硬型巖石多發(fā)生，為泊松效應(yīng)引起。52編輯ppt（二）巖石的單向抗壓強(qiáng)度：52編輯ppt單軸壓縮試驗(yàn)機(jī)53編輯ppt單軸壓縮試驗(yàn)機(jī)53編輯ppt單軸壓縮巖石試件破壞形態(tài)

54編輯ppt單軸壓縮巖石試件破壞形態(tài)54編輯ppt3、數(shù)據(jù)處理：

測(cè)巖石強(qiáng)度時(shí)，需對(duì)同一巖樣的多個(gè)試塊進(jìn)行測(cè)試（數(shù)量多少依據(jù)精度，經(jīng)濟(jì)確定），用統(tǒng)計(jì)方法，求得平均抗壓強(qiáng)度，作為該種巖石的強(qiáng)度指標(biāo)。單一試件：

平均值：各試件偏差：?jiǎn)我粶y(cè)值與平均值的差值

標(biāo)準(zhǔn)方差：反映正負(fù)偏差的絕對(duì)大小

離散系數(shù)：反映平均值的可靠程度（單一強(qiáng)度偏離平均強(qiáng)度的程度），要求小于15—20%55編輯ppt3、數(shù)據(jù)處理：55編輯ppt（三）巖石單向抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度——在單軸拉伸載荷作用下，破壞時(shí)所能承受的最大拉應(yīng)力。試驗(yàn)設(shè)備：

直接拉伸——萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（試件的夾固、軸力共線困難，少用）間接拉伸——巴西試驗(yàn)裝置（劈裂法）試件破壞形式：拉斷、劈裂

抗拉強(qiáng)度：（巴西法）

式中：———試件破壞時(shí)最大壓力，N——分別為試件的直徑與厚度，m56編輯ppt（三）巖石單向抗拉強(qiáng)度：56編輯ppt巴西法σyσx巖石的抗拉強(qiáng)度最小，約為抗壓強(qiáng)度的3—30%

57編輯ppt巴西法σyσx巖石的抗拉強(qiáng)度最小，約為抗壓強(qiáng)度的3—30%（四）抗剪切強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度——巖石在剪切載荷作用下，破壞時(shí)所能承受的最大剪應(yīng)力。1、試驗(yàn)裝置：非限制性剪切（單、雙面、沖剪、扭剪）（無(wú)正應(yīng)力）限制性剪切（直剪儀、角摸壓剪試驗(yàn)儀）2、試件破壞形式：沿剪切面剪斷58編輯ppt（四）抗剪切強(qiáng)度：58編輯ppt3、抗剪強(qiáng)度：純剪強(qiáng)度（抗切）——剪切面上無(wú)法向應(yīng)力時(shí)；純剪強(qiáng)度==內(nèi)聚力C壓剪強(qiáng)度（抗剪）——剪切面受法向壓應(yīng)力作用時(shí)；抗剪強(qiáng)度==內(nèi)聚力+內(nèi)摩擦力重剪強(qiáng)度（摩擦）——已有裂面受法向壓力，再剪切時(shí)；摩擦強(qiáng)度==內(nèi)摩擦力一般情況下，巖石抵抗剪切的能力由兩部分組成：

抗剪能力=內(nèi)聚力+內(nèi)摩擦力

（C、φ為巖石固有）

顯然：

抗剪強(qiáng)度是一個(gè)變化量59編輯ppt3、抗剪強(qiáng)度：59編輯ppt4、抗剪強(qiáng)度測(cè)試：傾斜壓模法——用兩個(gè)鋼制的變角剪切夾具改變剪切面的方向，強(qiáng)制剪斷，得到該面上的正應(yīng)力、剪應(yīng)力，描點(diǎn)得到抗剪強(qiáng)度曲線。

依據(jù)強(qiáng)制剪切面上的全應(yīng)力、及剪切面傾角也可得到抗剪強(qiáng)度曲線。60編輯ppt4、抗剪強(qiáng)度測(cè)試：依據(jù)強(qiáng)制剪切面上的全應(yīng)力、及剪切面傾角也可（五）三軸抗壓強(qiáng)度：

三軸抗壓強(qiáng)度——三向壓縮作用下，破壞時(shí)所能承受的最大壓應(yīng)力。試驗(yàn)設(shè)備：真三軸試驗(yàn)機(jī)：偽三軸試驗(yàn)機(jī)：試件破壞形式：壓剪破壞——隨側(cè)壓力增大，可表現(xiàn)為明顯的塑性變形。強(qiáng)度計(jì)算：MPa強(qiáng)度指標(biāo)：

經(jīng)測(cè)試：三向抗壓強(qiáng)度隨圍壓的增加而增大，是一個(gè)變量。

一系列實(shí)驗(yàn)可得巖石的三向抗壓曲線61編輯ppt61編輯ppt常規(guī)（偽）三軸實(shí)驗(yàn)裝置62編輯ppt常規(guī)（偽）三軸實(shí)驗(yàn)裝置62編輯ppt六、影響巖石強(qiáng)度的因素：

1、巖石的性質(zhì)——組織結(jié)構(gòu)、礦物類(lèi)別、顆粒大小、分布狀態(tài)、膠結(jié)物；

2、巖石的生成條件—深部巖石強(qiáng)度大、淺部巖石強(qiáng)度低

3、巖石構(gòu)造特征——延展規(guī)模、裂隙性質(zhì)、壁面強(qiáng)度、充填物；

4、試件尺寸——尺寸增大，強(qiáng)度降低；

5、風(fēng)化、水、溫度作用——含水量大，強(qiáng)度低；溫度高，強(qiáng)度低6、加載速率及次數(shù)—加載速率增加，強(qiáng)度加大（變形不充分）；

7、受載狀態(tài)——三軸等壓抗壓＞三軸不等壓抗壓＞雙軸抗壓＞單軸抗壓＞抗剪＞抗彎＞單軸抗拉

63編輯ppt六、影響巖石強(qiáng)度的因素：63編輯ppt1.破壞形式脆性破壞——圍壓小、溫度較低、巖石堅(jiān)硬的情況下發(fā)生的，特點(diǎn)是破壞前變形小，當(dāng)繼續(xù)加載時(shí)巖石突然破壞，巖石碎塊強(qiáng)烈彈出。通常把在外力作用下破壞總應(yīng)變小于3％的巖石稱(chēng)為脆性巖石。塑性破壞——又稱(chēng)延性破壞、韌性破壞，多發(fā)生圍壓大、溫度高、巖石軟的情況下發(fā)生的，特點(diǎn)是破壞前變形大，表現(xiàn)出明顯的塑性變形。通常把在外力作用下破壞總應(yīng)變大于5％的巖石稱(chēng)為塑性巖石。2.破壞機(jī)理

只有兩種基本類(lèi)型：拉壞和剪壞第三節(jié)

巖石的破壞機(jī)理和強(qiáng)度理論一、巖石的破壞機(jī)理64編輯ppt1.破壞形式第三節(jié)巖石的破壞機(jī)理和強(qiáng)度理論一、巖石的破壞機(jī)（一）一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)

1、應(yīng)力符號(hào)規(guī)定（1）正應(yīng)力以壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)；（2）剪應(yīng)力以使物體產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)為正，反之為負(fù)；（3）角度以x軸正向沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)所形成的夾角為正，反之為負(fù)。2、一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)6個(gè)應(yīng)力分量：σx,σy,σz,τxy,τyz,τzx二、巖石的強(qiáng)度理論65編輯ppt（一）一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)1、應(yīng)力符號(hào)規(guī)定6個(gè)應(yīng)力分量：σx3、平面問(wèn)題的簡(jiǎn)化

在實(shí)際工程中，可根據(jù)不同的受力狀態(tài)，將三維問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題。（1）平面應(yīng)力問(wèn)題；（2）平面應(yīng)變問(wèn)題。4、基本應(yīng)力公式以平面應(yīng)力問(wèn)題為例，如圖，任意角度α截面的應(yīng)力計(jì)算公式如下：66編輯ppt3、平面問(wèn)題的簡(jiǎn)化在實(shí)際工程中，可根據(jù)不同的受力狀態(tài)，將三最大最小主應(yīng)力：最大主應(yīng)力與x軸的夾角θ可按下式求得：任一斜面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力用主應(yīng)力表示為：莫爾應(yīng)力圓的方程：67編輯ppt最大最小主應(yīng)力：最大主應(yīng)力與x軸的夾角θ可按下式求（二）最大拉應(yīng)變理論

該理論認(rèn)為，無(wú)論在什么應(yīng)力狀態(tài)下，只要巖石的最大拉伸應(yīng)變?chǔ)胚_(dá)到一定的極限應(yīng)變?chǔ)舤時(shí)，巖石就會(huì)發(fā)生拉伸斷裂破壞，其強(qiáng)度條件為：式中：εt

——單軸拉伸破壞時(shí)的極限應(yīng)變；E——巖石的彈性模量；σt——單軸抗拉強(qiáng)度。

68編輯ppt（二）最大拉應(yīng)變理論該理論認(rèn)為，無(wú)論在什么應(yīng)力狀態(tài)下討論：

1、在單軸拉伸條件下：巖石發(fā)生拉伸斷裂破壞，其強(qiáng)度條件為：

2、在單軸壓縮條件下：巖石發(fā)生縱向拉伸斷裂破壞，其強(qiáng)度條件為：即：69編輯ppt討論：1、在單軸拉伸條件下：巖石發(fā)生拉伸斷裂破壞，其強(qiáng)度條

3、在三軸壓縮條件下：σ3方向的應(yīng)變?yōu)?/p>

如果σ3<μ(σ1+σ2),則為拉應(yīng)變，其強(qiáng)度條件為

而：

故，強(qiáng)度條件又可表示為：

在常規(guī)三軸條件下（σ3＝σ2）強(qiáng)度條件為：70編輯ppt3、在三軸壓縮條件下：σ3方向的應(yīng)變?yōu)槿绻?<μ(σ1（三）庫(kù)倫（Coulomb)準(zhǔn)則1773年庫(kù)倫提出了一個(gè)重要的準(zhǔn)則（“摩擦”準(zhǔn)則）。庫(kù)倫認(rèn)為，材料的破壞主要是剪切破壞，當(dāng)材料某一斜面上的剪應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)該破壞面上的粘結(jié)力和摩擦阻力之和，便會(huì)造成材料沿該斜面產(chǎn)生剪切滑移破壞。

式中：τf——材料剪切面上的抗剪強(qiáng)度；

c——材料的粘結(jié)力；σ——剪切面上的正應(yīng)力。

71編輯ppt（三）庫(kù)倫（Coulomb)準(zhǔn)則1773年庫(kù)倫提出了（四）莫爾強(qiáng)度理論1、莫爾強(qiáng)度理論的基本思想：

莫爾強(qiáng)度理論是建立在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)之上的。1910年莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，某一斜面上的剪應(yīng)力達(dá)到一極限值，造成材料沿該斜面產(chǎn)生剪切滑移破壞，且破壞面平行于中間主應(yīng)力σ2作用方向（即σ2不影響材料的剪切破壞），破壞面上的剪應(yīng)力τf是該面上法向應(yīng)力σ的函數(shù),即：

τf＝f(σ)

72編輯ppt（四）莫爾強(qiáng)度理論1、莫爾強(qiáng)度理論的基本思想：72編輯pp2、莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線：

指各極限應(yīng)力圓的破壞點(diǎn)所組成的軌跡線。τf＝f(σ)在τf～σ坐標(biāo)中是一條曲線，稱(chēng)為莫爾包絡(luò)線，表示材料受到不同應(yīng)力作用達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)面上的法向應(yīng)力σ與剪應(yīng)力τf的關(guān)系。極限應(yīng)力圓上的某點(diǎn)與強(qiáng)度包絡(luò)線相切，即表示在該應(yīng)力狀態(tài)下材料發(fā)生破壞。

用極限應(yīng)力表示的莫爾圓稱(chēng)為極限莫爾應(yīng)力圓（簡(jiǎn)稱(chēng)極限應(yīng)力圓）。73編輯ppt2、莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線：用極限應(yīng)力表示的莫爾圓稱(chēng)為極限莫莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的意義：包絡(luò)線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)都代表巖石沿某一剪切面剪切破壞所需的剪應(yīng)力和正應(yīng)力，即任意一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)了一個(gè)與之相切的極限應(yīng)力圓。

莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的應(yīng)用：運(yùn)用強(qiáng)度曲線可以直接判斷巖石能否破壞。將應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線放在同一個(gè)坐標(biāo)系中，若莫爾應(yīng)力圓在包絡(luò)線之內(nèi)，則巖石不破壞；若莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線相切，則巖石處于極限平衡狀態(tài)；若莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線相交，則巖石肯定破壞。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線與應(yīng)力圓74編輯ppt莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的意義：包絡(luò)線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)都代表巖3、莫爾－庫(kù)侖強(qiáng)度理論

τf=f(σ)所表達(dá)的是一條曲線，該曲線的型式有：直線型、拋物線型、雙曲線型、擺線型。而直線型與庫(kù)倫準(zhǔn)則表達(dá)式相同，因此，也稱(chēng)為庫(kù)倫－莫爾強(qiáng)度理論。由庫(kù)侖公式表示莫爾包絡(luò)線的強(qiáng)度理論，稱(chēng)為莫爾－庫(kù)侖強(qiáng)度理論。

用主應(yīng)力表示：

上式也稱(chēng)為極限平衡方程。

莫爾－庫(kù)侖強(qiáng)度理論不適合剪切面上正應(yīng)力為拉應(yīng)力的情況。75編輯ppt3、莫爾－庫(kù)侖強(qiáng)度理論τf=f(σ)所表達(dá)的是

如圖的幾何關(guān)系，有：

其中：76編輯ppt如圖的幾何關(guān)系，有：其中：76編輯ppt（五）格里菲斯強(qiáng)度理論（Griffith的脆性斷裂理論）1921年格里菲斯在研究脆性材料的基礎(chǔ)上，提出了評(píng)價(jià)脆性材料的強(qiáng)度理論。該理論大約在上世紀(jì)70年代末80年代初引入到巖石力學(xué)研究領(lǐng)域。77編輯ppt（五）格里菲斯強(qiáng)度理論（Griffith的脆性斷裂理論）（1）在脆性材料內(nèi)部存在著許多雜亂無(wú)章的扁平微小張開(kāi)裂紋。在外力作用下，這些裂紋尖端附近產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力集中，導(dǎo)致新裂紋產(chǎn)生，原有裂紋擴(kuò)展、貫通，從而使材料產(chǎn)生宏觀破壞。1、格里菲斯強(qiáng)度理論的基本思想：

78編輯ppt（1）在脆性材料內(nèi)部存在著許多雜亂無(wú)章的扁平微小張開(kāi)裂紋。

（2）裂紋將沿著與最大拉應(yīng)力作用方向相垂直的方向擴(kuò)展。

式中：γ——新裂紋長(zhǎng)軸與原裂紋長(zhǎng)軸的夾角；β——原裂紋長(zhǎng)軸與最大主應(yīng)力的夾角。79編輯ppt79編輯ppt2、格里菲斯強(qiáng)度判據(jù)

根據(jù)橢圓孔應(yīng)力狀態(tài)的解析解，得出了格里菲斯的強(qiáng)度判據(jù)：（1）破裂條件為：危險(xiǎn)裂紋方位角：（2）破裂條件為：危險(xiǎn)裂紋方位角：Griffith準(zhǔn)則圖解80編輯ppt2、格里菲斯強(qiáng)度判據(jù)根據(jù)橢圓孔應(yīng)力狀態(tài)的解析解，得討論：（1）單軸拉伸應(yīng)力狀態(tài)下σ1=0,σ3＜0,滿足σ1+3σ3≤0,破裂條件為：危險(xiǎn)裂紋方位角：破裂條件為：危險(xiǎn)裂紋方位角：（2）雙向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下σ1＜0,σ3＜0,滿足σ1+3σ3＜0,81編輯ppt討論：（1）單軸拉伸應(yīng)力狀態(tài)下σ1=0,σ3＜0,滿足σ1（3）單軸壓縮應(yīng)力狀態(tài)下σ1＞0,σ3=0,

滿足σ1+3σ3＞0破裂條件為：危險(xiǎn)裂紋方位角：破裂條件為：危險(xiǎn)裂紋方位角：（4）雙向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下β=±π/6σ1＞0,σ3＞0,

滿足σ1+3σ3＞00＜β＜π/4β82編輯ppt（3）單軸壓縮應(yīng)力狀態(tài)下σ1＞0,σ3=0,滿足σ1+第六節(jié)巖體基本特征和類(lèi)型一、巖體概念：

巖體——賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的自然地質(zhì)體。（一般>1m3）巖體=巖塊+結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面（弱面）——地質(zhì)界面，如斷層、裂隙、層理、節(jié)理、片理。

（堅(jiān)硬無(wú)充填結(jié)構(gòu)面、軟弱有充填結(jié)構(gòu)面、夾層）

結(jié)構(gòu)體（巖塊）——被各類(lèi)結(jié)構(gòu)面切割成的巖石塊體。

（塊狀、板狀）

83編輯ppt第六節(jié)巖體基本特征和類(lèi)型一、巖體概念：83編輯ppt巖體=巖塊+結(jié)構(gòu)面84編輯ppt巖體=巖塊+結(jié)構(gòu)面84編輯ppt巖體的力學(xué)處理：

完整性很好——連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法；非常破碎——土力學(xué)方法；兩者之間——裂隙體力學(xué)方法。巖體結(jié)構(gòu)基本類(lèi)型：

（按結(jié)構(gòu)面切割狀況及結(jié)構(gòu)體類(lèi)型分為六種）

完整結(jié)構(gòu)

塊狀結(jié)構(gòu)

層狀結(jié)構(gòu)

碎裂結(jié)構(gòu)

斷續(xù)結(jié)構(gòu)

松散結(jié)構(gòu)85編輯ppt巖體的力學(xué)處理：85編輯ppt整體結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)斷續(xù)結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)86編輯ppt整體結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)巖體的基本特征1非均質(zhì)性：巖體物理力學(xué)性質(zhì)隨空間位置的不同，其性質(zhì)也不相同的性質(zhì)；2各向異性：巖體全部或部分物理力學(xué)特征隨方向而表現(xiàn)不同性質(zhì)的特征；3非連續(xù)性：巖體被結(jié)構(gòu)面所切割而非連續(xù)87編輯ppt巖體的基本特征87編輯ppt二、巖體的變形特征巖體力學(xué)性質(zhì)取決于巖石、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)及結(jié)構(gòu)面的空間組合狀況。1、巖體實(shí)驗(yàn)：

主要測(cè)定：變形曲線、彈性常數(shù)、強(qiáng)度

試件：現(xiàn)場(chǎng)切割制作，保護(hù)原結(jié)構(gòu)不受破壞。

設(shè)備：現(xiàn)場(chǎng)安裝，主要為剪切實(shí)驗(yàn)。2、巖體變形特征：

（1）總變形量大（2）在變形的過(guò)程中體積明顯增大（擴(kuò)容）（3）破壞后仍能承受一定載荷而繼續(xù)變形（4）層狀巖體可呈現(xiàn)比較明顯的各向異性88編輯ppt二、巖體的變形特征巖體力學(xué)性質(zhì)取決壓密階段：裂隙被壓閉合，縱向變形明顯，側(cè)向變形不明顯（1為轉(zhuǎn)化點(diǎn)）；彈性階段：結(jié)構(gòu)體開(kāi)始承載變形，應(yīng)力應(yīng)變正比，呈彈性（2為屈服點(diǎn)）

；塑性階段：過(guò)屈服點(diǎn)，結(jié)構(gòu)體變形，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑移變形，擴(kuò)容、應(yīng)變強(qiáng)化（3為極限強(qiáng)度）；破壞階段：強(qiáng)度限后，出現(xiàn)沿結(jié)構(gòu)面滑移和結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)容，出現(xiàn)新裂縫。破壞后，由于巖體尺寸大，仍能夠靠塊體間摩擦承受一定載荷。3、巖體變形曲線：

89編輯ppt壓密階段：裂隙被壓閉合，縱向變形明顯，側(cè)向變形不明顯（1為轉(zhuǎn)三、巖體的強(qiáng)度特征巖體強(qiáng)度——是巖塊、弱面強(qiáng)度的綜合反映，介于巖塊、弱面強(qiáng)度之間。包括：抗壓、抗剪、抗拉

（受結(jié)構(gòu)面影響很大，現(xiàn)場(chǎng)主要測(cè)抗壓、抗剪強(qiáng)度）1、結(jié)構(gòu)面及其強(qiáng)度：

1）結(jié)構(gòu)面分類(lèi)：按成因：原生結(jié)構(gòu)面——成巖階段形成的結(jié)構(gòu)面；構(gòu)造結(jié)構(gòu)面——在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下形成的結(jié)構(gòu)面；次生結(jié)構(gòu)面——在地表由于外力作用形成的結(jié)構(gòu)面；

按工程要求：細(xì)小結(jié)構(gòu)面延長(zhǎng)L≤1m中等結(jié)構(gòu)面1m≤延長(zhǎng)L≤10m巨大結(jié)構(gòu)面延長(zhǎng)L≥10m

90編輯ppt三、巖體的強(qiáng)度特征巖體強(qiáng)度——是巖塊、弱面強(qiáng)度的綜合反映，介2）結(jié)構(gòu)面的接觸類(lèi)型：

91編輯ppt2）結(jié)構(gòu)面的接觸類(lèi)型：91編輯ppt3）結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度特征：

不能承受拉應(yīng)力；可承受垂直面的壓應(yīng)力；可承受沿面剪應(yīng)力（與其上正應(yīng)力有關(guān)）；以剪切破壞為主。壓縮性質(zhì)剪切性質(zhì)92編輯ppt3）結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度特征：壓縮性質(zhì)剪切性質(zhì)92編輯ppt2、巖塊的強(qiáng)度：

可承受壓、剪或低值拉應(yīng)力，以剪切破壞為主：3、巖體強(qiáng)度：

介于結(jié)構(gòu)面、巖快之間。滿足無(wú)拉力準(zhǔn)則（受拉處即破壞）巖體結(jié)構(gòu)面93編輯ppt2、巖塊的強(qiáng)度：巖體結(jié)構(gòu)面93編輯ppt4、結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體強(qiáng)度的影響：結(jié)構(gòu)面方位對(duì)巖體強(qiáng)度的影響

結(jié)構(gòu)面與主應(yīng)力方向不同，對(duì)巖體強(qiáng)度影響不同。

結(jié)構(gòu)面位于剪切面位置時(shí)，巖體強(qiáng)度最小。94編輯ppt4、結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體強(qiáng)度的影響：結(jié)構(gòu)面方位對(duì)巖體強(qiáng)度的影響L1具有兩組相互垂直節(jié)理時(shí)巖體強(qiáng)度的變化曲線L2L2L1多組結(jié)構(gòu)面導(dǎo)致巖體各項(xiàng)同性。最小強(qiáng)度域95編輯pptL1具有兩組相互垂直節(jié)理時(shí)巖體強(qiáng)度的變化曲線L2L2L1多組結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體強(qiáng)度越接近結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體越呈現(xiàn)各向同性。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)松散破碎巖體，不能使用巖塊強(qiáng)度，只能使用弱面強(qiáng)度或弱面摩擦強(qiáng)度研究破壞問(wèn)題。

96編輯ppt結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體強(qiáng)度越接近結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度。9

四、巖體強(qiáng)度的測(cè)定：

試件——現(xiàn)場(chǎng)切割（保持原有結(jié)構(gòu)）

儀器設(shè)備——現(xiàn)場(chǎng)安裝

1、單向壓縮強(qiáng)度測(cè)定：

式中：P——試件破壞載荷kN；A——試件橫截面積m2。

97編輯ppt97編輯ppt98編輯ppt98編輯ppt

2、抗剪強(qiáng)度測(cè)定：

對(duì)多個(gè)試件，通過(guò)改變正壓力，獲得巖體抗剪強(qiáng)度曲線99編輯ppt2、抗剪強(qiáng)度測(cè)定：對(duì)多個(gè)試件，通過(guò)改變正壓力，獲得巖體

3、三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)：

真三軸：

偽三軸：試件壓力枕球面墊液壓枕頂柱墊板頂座墊板除非大型重要工程，一般不進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。目前，現(xiàn)場(chǎng)多用間接方法測(cè)定準(zhǔn)巖體強(qiáng)度。100編輯ppt3、三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)：試件壓力枕球面墊液壓枕頂柱墊板準(zhǔn)巖體強(qiáng)度：

實(shí)質(zhì)：考慮裂隙發(fā)育程度，以經(jīng)過(guò)修正的巖石強(qiáng)度作為巖體強(qiáng)度（準(zhǔn)巖體強(qiáng)度）。

準(zhǔn)巖體抗壓強(qiáng)度：

準(zhǔn)巖體抗拉強(qiáng)度：

式中：為巖體完整性系數(shù)。——巖體、巖塊中彈性波縱波傳播速度。101編輯ppt101編輯ppt第七節(jié)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及其分類(lèi)

巖體分類(lèi)是對(duì)影響巖體穩(wěn)定性和影響工程設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)的各種因素建立一些評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)工程轄區(qū)巖體進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃分出不同的的級(jí)別或類(lèi)別。

分類(lèi)的目的：為巖體工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)。

按分類(lèi)目的，可分為綜合性和專(zhuān)題性兩種；按其所涉及的因素多少，可分為單因素分類(lèi)法和多因素分類(lèi)法兩種。102編輯ppt第七節(jié)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及其分類(lèi)巖體分類(lèi)是對(duì)影響巖體穩(wěn)一、工程巖體分類(lèi)的參考影響因素1、巖石的質(zhì)量。主要表現(xiàn)在巖石的強(qiáng)度和變形性質(zhì)方面。2、巖體的完整性。巖體完整性取決于不連續(xù)面的組數(shù)和密度?？捎媒Y(jié)構(gòu)面頻率(裂隙度）、間距、巖心采取率、巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD以及完整性系數(shù)作為定量指標(biāo)進(jìn)行描述。這些定量指標(biāo)是表征巖體工程性質(zhì)的重要參數(shù)。3、結(jié)構(gòu)面條件。包括結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、粗糙度和充填情況。巖體的工程性質(zhì)主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和分布狀態(tài)以及其間的充填物性質(zhì)。103編輯ppt一、工程巖體分類(lèi)的參考影響因素1、巖石的質(zhì)量。主要表現(xiàn)在巖石4、巖體及結(jié)構(gòu)面的風(fēng)化程度。風(fēng)化程度越高，巖體越破碎，強(qiáng)度越低。5、地下水的影響。滲流，軟化，膨脹，崩解，靜、動(dòng)水壓力等。6、地應(yīng)力。地應(yīng)力難于測(cè)定，它對(duì)工程的影響程度也難于確定，因此，其影響一般在綜合因素中反映。104編輯ppt4、巖體及結(jié)構(gòu)面的風(fēng)化程度。風(fēng)化程度越高，巖體越破碎，強(qiáng)度越二、幾種有代表性的工程巖體分類(lèi)方法式中：Rc——巖石單軸抗壓強(qiáng)度，Mpaf≥20為1級(jí)，最堅(jiān)固；f≤0.3為第10級(jí)，最軟弱。優(yōu)點(diǎn)：形式簡(jiǎn)單，使用方便。缺點(diǎn)：未考慮巖體的完整性、巖體結(jié)構(gòu)特征對(duì)穩(wěn)定性影響，故不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)巖體的穩(wěn)定性。1、普氏分類(lèi)法以巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度作為分類(lèi)依據(jù)，根據(jù)普氏堅(jiān)固性系數(shù)f將巖石分為十級(jí)。f值越大，巖體越穩(wěn)定。105編輯ppt二、幾種有代表性的工程巖體分類(lèi)方法式中：Rc——巖石單軸抗壓2、巖石單軸抗壓強(qiáng)度分類(lèi)我國(guó)工程界按巖石單軸抗壓強(qiáng)度將巖體分為四類(lèi)：類(lèi)別巖石單軸抗壓強(qiáng)度σc(Mpa)堅(jiān)固性Ⅰ250~160特堅(jiān)固Ⅱ160~100堅(jiān)固Ⅲ100~40次堅(jiān)固Ⅳ<40軟巖106編輯ppt2、巖石單軸抗壓強(qiáng)度分類(lèi)我國(guó)工程界按巖石單軸抗壓強(qiáng)度將巖體分3、按巖體完整性系數(shù)Kv（龜裂系數(shù)）分類(lèi)式中：Vpm、Vpr—巖體、巖石彈性縱波速度（m/s)。Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎107編輯ppt3、按巖體完整性系數(shù)Kv（龜裂系數(shù)）分類(lèi)式中：Vpm、Vpr4、按巖芯質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類(lèi)蒂爾（Deer,1968)提出根據(jù)鉆探時(shí)巖芯完好程度來(lái)判斷巖體的質(zhì)量，對(duì)巖體分類(lèi)。式中：li—所取巖芯中≥10cm長(zhǎng)度的巖芯段的長(zhǎng)度；

L—鉆進(jìn)巖芯的總程度，m。RQD（％）0～2525~5050~7575~9090～100等級(jí)ⅠⅡⅢⅣⅤ分類(lèi)很差差較好良好很好108編輯ppt4、按巖芯質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類(lèi)蒂爾（Deer,195、以彈性波速度分類(lèi)109編輯ppt5、以彈性波速度分類(lèi)109編輯ppt6、賓尼奧夫斯基節(jié)理巖體地質(zhì)力學(xué)分類(lèi)（RMR分級(jí)系統(tǒng)）

賓尼奧夫斯基（Bieniawski，1976)提出的分類(lèi)指標(biāo)RMR(RockMassRating)，由下列6種指標(biāo)組成：（1）巖塊強(qiáng)度(R1)

（2）RQD值(R2)（3）節(jié)理間距(R3)（4）節(jié)理?xiàng)l件(R4)（5）地下水(R5)

（6）節(jié)理方向?qū)こ痰挠绊懙男拚齾?shù)（R6）

即：110編輯ppt6、賓尼奧夫斯基節(jié)理巖體地質(zhì)力學(xué)分類(lèi)（RMR分級(jí)系統(tǒng)）（1）對(duì)應(yīng)巖石強(qiáng)度的巖體評(píng)分值R1點(diǎn)荷載指標(biāo)（Mpa）巖石單軸抗壓強(qiáng)度Rc(Mpa)評(píng)分值>10>250154~8100~250122~450~10071~225~504不采用5~252不采用1~51不采用<10111編輯ppt（1）對(duì)應(yīng)巖石強(qiáng)度的巖體評(píng)分值R1點(diǎn)荷載指標(biāo)（Mpa）（2）對(duì)應(yīng)于巖芯質(zhì)量指標(biāo)的巖體評(píng)分值R2RQD（％）91～10076~9051~7526~50

<25評(píng)分值20171383（3）對(duì)應(yīng)于最有影響的節(jié)理組間距的巖體評(píng)分值R3節(jié)理間距（m）>31~30.3~10.05~0.3<0.05評(píng)分值302520105112編輯ppt（2）對(duì)應(yīng)于巖芯質(zhì)量指標(biāo)的巖體評(píng)分值R2RQD（％）91～1（4）對(duì)于節(jié)理狀態(tài)的巖體評(píng)分值R4說(shuō)明評(píng)分值尺寸有限的粗糙的表面、硬巖壁25略粗糙的表面、張開(kāi)度<1mm，硬巖壁20略粗糙的表面、張開(kāi)度<1mm，軟巖壁12光滑表面；由斷層泥充填厚度為1～5mm；張開(kāi)度1～5mm，節(jié)理延伸超過(guò)數(shù)米6由厚度>5mm的斷層泥充填的張開(kāi)節(jié)理;張開(kāi)度>5mm的節(jié)理，延伸超過(guò)數(shù)米0113編輯ppt（4）對(duì)于節(jié)理狀態(tài)的巖體評(píng)分值R4（5）取決于地下水狀態(tài)的巖體評(píng)分值R5每米隧道的涌水量（L/min）節(jié)理水壓力與最大主應(yīng)力的比值總的狀態(tài)評(píng)分值無(wú)0完全干燥15<10<0.1潮濕1010～250.1～0.2濕725～1250.2～0.5有中等壓力水，滴水4>125>0.5有嚴(yán)重地下水問(wèn)題，流水0114編輯ppt（5）取決于地下水狀態(tài)的巖體評(píng)分值R5每米隧道的涌水量（L/（6）節(jié)理方位對(duì)RMR的修正值R6方位對(duì)工程的影響評(píng)價(jià)隧道地基邊坡很有利000有利－2－2－5一般－5－7－25不利－10－15－50很不利－12－25115編輯ppt（6）節(jié)理方位對(duì)RMR的修正值R6方位對(duì)工程的影響評(píng)價(jià)隧道地（7）節(jié)理走向與傾角對(duì)隧道掘進(jìn)的影響節(jié)理走向垂直于隧道軸線節(jié)理走向平行于隧道軸線傾角00～200順傾向掘進(jìn)逆傾向掘進(jìn)傾角450～900200～450450～900200～450450～900200～450不考慮走向很有利有利一般不利很不利一般一般116編輯ppt（7）節(jié)理走向與傾角對(duì)隧道掘進(jìn)的影響節(jié)理走向垂直于隧道軸線節(jié)根據(jù)總分確定巖體分級(jí)類(lèi)別巖體描述巖體評(píng)分值RMRⅠ很好81~100Ⅱ好61~80Ⅲ較好41~60Ⅳ較差21~40Ⅴ很差0~20117編輯ppt根據(jù)總分確定巖體分級(jí)類(lèi)別巖體描述巖體評(píng)分值RM巖體分級(jí)的意義考慮不支護(hù)隧道的自穩(wěn)時(shí)間分類(lèi)號(hào)ⅠⅡⅢⅣⅤ平均自穩(wěn)時(shí)間15m跨，20年10m跨，1年5m跨，1星期2.5m跨，10h1m跨，30min巖體的內(nèi)聚力(kPa)>400300~400200~300100~200

<100巖體內(nèi)摩擦角>450350~450250~350150~250

<150該分類(lèi)法已得到比較廣泛的應(yīng)用。118編輯ppt巖體分級(jí)的意義分類(lèi)號(hào)ⅠⅡⅢⅣⅤ平均自穩(wěn)時(shí)間15m跨，20年17、巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類(lèi)

挪威巴頓（Barton）等人于1974年根據(jù)隧道工程的調(diào)查，提出一個(gè)用6個(gè)參數(shù)表達(dá)的巖體質(zhì)量指標(biāo)Q，作為巖體質(zhì)量分類(lèi)的依據(jù)。式中：RQD——巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jn——節(jié)理組數(shù)評(píng)分；Jr——節(jié)理面粗糙度評(píng)分；Jw——按裂隙水條件評(píng)分；Ja——節(jié)理蝕變程度評(píng)分；SRF——按地應(yīng)力影響評(píng)分（應(yīng)力折減系數(shù)）。Q反映了巖體質(zhì)量的三個(gè)方面：為巖體的完整性；表示結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及次生變化程度；

表示水與其他應(yīng)力存在時(shí)對(duì)巖體質(zhì)量的影響。

119編輯ppt7、巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類(lèi)挪威巴頓（Barton）等（1）節(jié)理組數(shù)影響（Jn)120編輯ppt（1）節(jié)理組數(shù)影響（Jn)120編輯ppt（2）節(jié)理粗糙度影響（Jr)121編輯ppt（2）節(jié)理粗糙度影響（Jr)121編輯ppt（3）節(jié)理蝕變程度影響（Ja)122編輯ppt（3）節(jié)理蝕變程度影響（Ja)122編輯ppt（4）裂隙水影響（Ja)123編輯ppt（4）裂隙水影響（Ja)123編輯ppt（5）地應(yīng)力影響（SRF)124編輯ppt（5）地應(yīng)力影響（SRF)124編輯ppt地下開(kāi)挖當(dāng)量直徑：根據(jù)Q值，可將巖體分為9類(lèi)，如圖：125編輯ppt地下開(kāi)挖當(dāng)量直徑：根據(jù)Q值，可將巖體分為9類(lèi)，如圖：125編

Q分類(lèi)法考慮的地質(zhì)因素較全面，而且把定性分析與定量評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái)了，軟硬巖均適用，在處理極軟弱的巖層中推薦采用此分類(lèi)法。賓尼奧夫斯基（Bieniawski，1976)在大量實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)Q值與RMR值之間具有如下條件關(guān)系：126編輯pptQ分類(lèi)法考慮的地質(zhì)因素較全面，而且把定性分析與定量評(píng)

三、我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94)1、工程巖體分級(jí)的基本方法（1）確定巖體基本質(zhì)量《標(biāo)準(zhǔn)》認(rèn)為巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度決定巖體的基本質(zhì)量。巖體基本質(zhì)量好，則穩(wěn)定性好；反之，穩(wěn)定性差。127編輯ppt三、我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94)1、工程巖A、采用飽和巖石單軸抗壓強(qiáng)度σC劃分巖石堅(jiān)硬程度σ

C

(Mpa)>6060~3030~1515~5

<5堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬較堅(jiān)硬較軟巖軟巖極軟巖σC與點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)的關(guān)系：是指直徑50mm圓柱試件徑向加壓時(shí)的點(diǎn)荷載強(qiáng)度。128編輯pptA、采用飽和巖石單軸抗壓強(qiáng)度σC劃分巖石堅(jiān)硬程度σC(M

B、采用完整性系數(shù)Kv劃分巖體完整程度Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎Jv<33~1010~2020~35>35Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15巖體體積節(jié)理數(shù)Jv(條/m3)：式中：Sn——第n組節(jié)理每米長(zhǎng)測(cè)線上節(jié)理的條數(shù)；Sk——每立方米巖體非成組節(jié)理?xiàng)l數(shù)。

Jv與Kv的對(duì)照關(guān)系：129編輯pptB、采用完整性系數(shù)Kv劃分巖體完整程度Kv>0.750.7（2）巖體基本質(zhì)量分級(jí)A、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ)的計(jì)算注意：當(dāng)σC>90Kv+30時(shí)，應(yīng)以σC=90Kv+30代入上式計(jì)算Q值；當(dāng)Kv>0.04σC+0.4時(shí)，應(yīng)以Kv=0.04σC+0.4代入上式計(jì)算Q值；式中：BQ——巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；σC——巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度(Mpa);Kv——巖體完整性系數(shù)。130編輯ppt（2）巖體基本質(zhì)量分級(jí)A、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ)的計(jì)算注意B、按BQ值進(jìn)行巖體基本質(zhì)量分級(jí)基本質(zhì)量級(jí)別巖體基本質(zhì)量定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)Ⅰ堅(jiān)硬巖，巖體完整；>550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較堅(jiān)硬巖，巖體完整；550~451Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎；較堅(jiān)硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整；450~351Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體破碎；較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎～破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整～較破碎；軟巖，巖體完整～較完整；350~251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎～破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖；<250131編輯pptB、按BQ值進(jìn)行巖體基本質(zhì)量分級(jí)基本質(zhì)量級(jí)別巖體基本質(zhì)量定性（3）基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值的修正結(jié)合工程具有情況，對(duì)BQ進(jìn)行修正，修正值[BQ]按下式計(jì)算：[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)式中：K1——地下水影響修正系數(shù)；K2——主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；

K3——初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)。132編輯ppt（3）基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值的修正結(jié)合工程具有情況，對(duì)BQ進(jìn)行修（A）地下水影響修正系數(shù)K1地下水出水狀態(tài)

BQ>450450~351350~251<250潮濕或點(diǎn)滴出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊畨骸?.1MPa或單位出水量≤10L/(min.m)0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水壓?.1MPa或單位出水量＞

10L/(min.m)0.20.4～0.60.7～0.91.0133編輯ppt（A）地下水影響修正系數(shù)K1地下水出水狀態(tài)（B）主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線的夾角<300結(jié)構(gòu)面傾角300～750結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線的夾角>600結(jié)構(gòu)面傾角>750其它組合K20.4~0.60~0.20.2~0.4134編輯ppt（B）主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸（C）初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)K3初始應(yīng)力狀態(tài)BQ>550550～451450~351350~251<250極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.0135編輯ppt（C）初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)K3初始應(yīng)力狀態(tài)2、工程巖體分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用（1）巖體物理參數(shù)的選用工程巖體的級(jí)別一旦確定，可按表選用巖體的物理參數(shù)和結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。（2）地下工程巖體自穩(wěn)能力的確定136編輯ppt2、工程巖體分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用（1）巖體物理參數(shù)的選用136編輯巖體級(jí)別與巖體物理力學(xué)參數(shù)基本質(zhì)量級(jí)別重力密度γ(kN/m3)內(nèi)摩擦角Φ(0)粘結(jié)力C(Mpa)變形模量E(Gpa)泊松比μⅠ>26.5>60>2.1>33<0.2Ⅱ60~502.1~1.533~200.2~0.25Ⅲ26.5~24.550~391.5~0.720~60.25~0.3Ⅳ24.5~22.539~270.7~0.26~1.30.3~0.35Ⅴ<22.5<27<0.2<1.3>0.35137編輯ppt巖體級(jí)別與巖體物理力學(xué)參數(shù)基本質(zhì)量級(jí)別重力密度γ內(nèi)摩擦角粘結(jié)巖體級(jí)別與巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)基本質(zhì)量級(jí)別兩側(cè)巖體的堅(jiān)硬程度及結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度內(nèi)摩擦角Φ(0)粘結(jié)力C(Mpa)Ⅰ堅(jiān)硬、結(jié)合好>37>0.22Ⅱ堅(jiān)硬－較堅(jiān)硬、結(jié)合一般；軟弱巖，結(jié)合好37~290.22~0.12Ⅲ堅(jiān)硬－較堅(jiān)硬、結(jié)合差；較軟弱巖，結(jié)合一般29~190.12~0.08Ⅳ較堅(jiān)硬－較軟巖、結(jié)合差—很差；軟弱巖、結(jié)合差；軟質(zhì)巖的泥化面19~130.08~0.05Ⅴ較堅(jiān)硬及全部軟質(zhì)巖、結(jié)合