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岩體的力學性質

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1 岩體的力學性質 -岩體的力學性質

 

2 岩體的力學性質 -正文

  在外力作用下岩體抵抗外力的特性和由於邊界條件改變釋放出內應力的特性。主要指岩體變形的性質和強度特性,也涉及岩體滲透性(見岩石和岩體)。
  岩體的力學性質通過試驗的手段測得。在測定抗壓、抗剪、抗拉、抗彎等強度特性的同時,也測定其變形特性。
  影響因素  影響岩體力學性質的主要因素是岩體的地質特徵,即岩體結構、環境因素及岩性。其中岩體結構及環境因素的力學效應尤為重要,應視為岩體力學性質研究的基礎。
  岩體結構的力學效應主要是結構面力學效應的反映。對於塊裂介質岩體,主要表現在結構面的起伏程度、充填情況、結構面的延伸性和貫通性等方面,這是爬坡角理論所主要涉及的內容。對於碎裂介質和連續介質岩體,主要表現在結構面的密度、結構面的產狀和結構面的組數等方面。岩體中結構面密度越大,強度越低。這是結構面密度力學效應法則所涉及的主要內容。結構面的產狀及組數不同,將影響岩體的強度和各向異性;岩體內結構面產狀與外荷載作用方面的夾角不同時,岩體強度顯著不同;岩體內存在多組結構面時,岩體強度的各向異性將顯著降低。這是結構面產狀力學效應法則所涉及的主要內容。
  岩體環境因素力學效應主要是指岩體中應力和地下水對岩體力學性質的影響。無論是塊裂介質、碎裂介質還是連續介質岩體,其破壞機理及力學強度都隨環境因素的不同而變化(見岩體破壞)。隨著地應力的增高,其破壞機理由脆性向塑性轉化,破壞強度由低逐漸增高,岩體結構面的力學效應由顯著逐漸向消失轉化。岩體由於溫度作用產生的應力也是很可觀的,這種溫度應力實際上也是地應力的一部分。地下水的力學效應表現在兩個方面,即孔隙-裂隙水的壓力作用和軟化作用。在地下水的作用下,岩體的力學強度將降低,對於軟弱岩體,這一效應尤為明顯。
  研究方法  要根據岩體的主要地質特徵,尤其是岩體結構特徵,對岩體的力學性質進行研究。並將工程地質、岩體力學以及工程建築物的實際情況密切結合起來,地質分析應視為工作的基礎,並貫穿於工作的全過程。在此基礎上,對岩體力學試驗研究及現場監控進行合理的部署和設計。一方面要詳細地了解岩體的地質特徵,使整個工作具有明確的目的性和足夠的代表性;另一方面,要全面地了解建築物的特點及其與岩體的相互關係,使研究工作具有明顯的工程針對性。
  岩體力學試驗  通常包括室內和野外試驗(見岩體力學試驗和測試)。它們的原理、方法基本相同,只是尺寸不同。為了充分考慮岩體結構的力學效應,常常要求進行野外試驗。通常採用典型地質單元野外原位試驗與中小型室內試驗相結合的方法。無論是室內試驗,還是野外試驗,在大多數情況下,都不能完全代表工程岩體實際的力學性質。解決這個問題的正確方法是把典型地質單元岩體力學試驗與岩體結構地質研究結合起來,通過對岩體結構的力學效應研究,對成果進行綜合分析、評價,給出大致可以表徵工程岩體的力學性質。而實際岩體的力學性質,可在現場通過原型觀測和監控進一步探索。在施工過程中,對岩體變形、應力進行觀測和監測,通過反分析進一步研究岩體的變形及應力特性。
  在岩體力學性質測試中,當前很重要的一個問題是加強對岩體本構關係(即應力-應變-時間關係)的研究,使近年來發展較快的數值分析方法建立在可靠的基礎上。

 

3 岩體的力學性質 -配圖

 

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