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四川大学岩石力学2.ppt

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上节回顾-Review,岩石力学研究的对象及特点,岩石力学研究的主要内容,岩石力学的研究方法,本节内容——Next,我们将进入岩石力学的重要内容 ——岩石的物理性质的学习中… …,第二章 岩石的物理性状(性质) Chapter 2 Physical Properties of Rock,目的及要求:了解工程实践中最关注的岩石的工程性质(即物理性质、力学性质和水理性质);要求熟悉各种岩石物理性质的具体含义和测试过程与手段;掌握岩石物理性质的工程意义;岩石与岩体的工程分类;,重点:岩石的物理性质指标和岩石的渗透与水理性质。,难点:各类岩石物理参数的计算公式与测试方法、裂隙统计方面的内容。,学习提示 Learning Hints,§2.1 岩体的结构特性,岩石(根据成因)可分为:,§2.1 岩体的结构特性,§2.1 岩体的结构特性,岩石(根据成因)可分为:,断层:规模较大,宽度几米~几十米,延伸长度几百米~几公里;,节理:规模中等,宽度几十厘米,延伸长度几米~几十米;,裂隙:规模较小,宽度几厘米甚至更小,延伸长度几十厘米;,§2.1 岩体的结构特性,岩石(根据成因)可分为:,结构面少,连续性差,闭合 →巨型(原型)结构,结构面较发育 → 块状结构,结构面极发育 → 破裂(散体)结构,§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性,由于岩石中存在各种规模的结构面(断裂带、断层、节理、裂隙),致使岩石的物理力学性质→不连续、不均匀、各向异性,因此,有必要引入刻划不均一程度的参数。,,§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性,2.2.1 岩石的裂隙性,通常采用裂隙率作为定量评价(描述)裂隙切割的程度。,2.2.1 岩石的裂隙性,单向裂隙,a) 沿一组裂隙面法向统计,含义:单位长度上裂隙条数(条∕m)。,显然: ↑→岩体切割越破碎。,,§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性,§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性,2.2.1 岩石的裂隙性,单向裂隙,b) 沿裂隙面方向→ (连通率),a―裂隙面长度; b―岩桥长度;,,Jinping,§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性,2.2.1 岩石的裂隙性,平面裂隙率,概念:指岩石单位面积上各类裂隙面积所占比重。,讨论 的两种极限情况:,(1) 时,无裂隙;,(2) 时,全部被裂隙充满;,§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性,2.2.2 各向异性,正交各向异性(三个材料主轴、定义材料参数),概念:岩石的强度、变形指标(力学性质)随空间方位不同而异的特性。(从岩石的不同方向施加荷载,其抵抗破坏的能力不同),三个材料主轴方向→力学性质不同,表征各向异性材料的参数9个!,§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性,2.2.2 各向异性,概念:岩石的强度、变形指标(力学性质)随空间方位不同而异的特性。,横观各向同性(层状),层面内 ―力学性质相同(多向同性面);层 间 ―力学性质差异;涉及5个参数:,§2.3 岩石的物理性质指标,在前面说到,岩石力学问题的研究首先应从岩石的基本物理力学性质研究入手,本节介绍岩石(块)的基本物理性质的主要指标及测试方法。,中华人民共和国水利部. 水利水电工程岩石试验规程SL264-2001[S].中华人民共和国行业标准, 2001年,§2.3 岩石的物理性质指标,岩体属于三相体(固Solid、液Liquid、气Gas),§2.3 岩石的物理性质指标,2.3.1 岩石的容重,指单位体积岩石的重量。,由于岩样中含有水分,根据“w”的不同含义,可分为:,,干容重(烘干状态),体积V的确定:标准件 ―直接量A、H;非标准件 ―用阿基米德原理,天然容重,天然状态(大气压力室温条件下含水量),,§2.3 岩石的物理性质指标,2.3.1 岩石的容重,饱和容重,测定方法:煮沸或抽真空→充分饱和→称重Wm,,岩石的容重在一定程度上反映岩石的力学性质情况。通常,岩石的容重越大,则它的性质越好,反之越差。,§2.3 岩石的物理性质指标,2.3.2 比重,指岩石干重量Ws除以岩石的实体积(不含孔隙体积)Vs的干容重与4˚c水的容重的比值。,式中: ——绝对干燥时体积为V的岩石重量(kN);——岩石的实体体积(不包含孔隙体积)(m3);——水的容重(在4℃时等于10)(kN/m3);,§2.3 岩石的物理性质指标,2.3.3 孔隙率,指岩石内孔隙体积与总体积之比。用下式表示:,根据干容重γs和比重Gs也可以推导出孔隙率:,,,,,,,§2.3 岩石的物理性质指标,2.3.3 孔隙率,§2.3 岩石的物理性质指标,2.3.4 天然含水量,指天然状态下,岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。用下式表示:,式中:——岩石的烘干
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