工程地质结课论文岩体工程地质分析学士学位论文.doc

《工程地质学》结课论文

岩体工程地质分析
摘要：岩体和岩石土体的区别，岩体的物理性质和水理性质，岩体的力学性质，岩体中的结构面与人体结构类型，岩体地基的稳定性
关键词：岩体结构特征，概念，岩体性质
1、前言：本论文详细的介绍了岩体工程地质的特征，岩体物理性质，力学性质，关于岩石工程地质基本概念，影响岩体天然应力状态的主要因素及其作用，岩体及相关概念等，可详细的了解岩体工程地质构造，及影响岩体的各种因素。
2、岩体工程地质的特征
1.1坚硬.半截硬岩石的工程地质特征，坚硬岩石的特征
不连续性不均一性，各向异性，具有很高的力学强度，抗水性很强，岩石的强度，压缩性，均一性，不仅尤其程殷延性和产状决定，而且受裂缝隙发育程度，风化特征及岩溶作用影响。
半坚硬岩石的特点由于半坚硬岩石是由坚硬岩石经过地质作用变化而来的，所以坚硬岩石的特征，在半坚硬岩石中，同样具有，只是力学强度降低，具有流变性。
1.2、岩体于土体、岩石的区别
土体由软土组成，对建筑物的承载能力较差易于变形，高度分散性随物理化学性质改变，而迅速改变岩体坚硬岩石组成，力学强度，抗水性能，整体性较好，分散性弱，不随物理化学性质改变而改变、
1.3、岩体和岩石的关系岩体等于岩石块体加结构面
岩体的完整性均一性都比岩石差，岩体的力学强度主要的不是取决于组成它的岩石，而是决定于其中的结构面，当然岩石的强度，对岩体也有一定的影响，岩体力学强度比岩石低
2.2：岩石的物理性质
2.1、岩石的比重和容重
 岩石的比重是岩石的固相重量与固相体积之比
岩石的容重是指岩石的单位体积重量
2.2岩石的孔隙性
岩石的孔隙性是用孔隙率指标来衡量的，孔隙率是指岩石的孔隙体积与岩石全体积之比
2.3岩石的水理性质
岩石在常压下的吸水能力其数值为吸收水的重量与岩石的干重之比
（1）饱水率
岩石在一定高压条件下或在真空条件下吸收水的重量与岩石干重之比
（2）饱水系数
吸水率与饱水率的比值，成为岩石的饱水系数
（3） 岩石的软化型
岩石浸水后，其力学性能显著降低的性能称为岩石的软化性
岩石的软化性一般用软化系数来表示，软化系数就是浸水后岩石的抗压强度与浸水前的抗压强度之比
（4） 岩石的抗冻性
岩石抵抗冰冻破坏的性能称为岩石的抗冻性
岩石冰冻性直接指标：抗冻系数、重量损失率
（5）岩石的可溶性
岩石在水溶液中被溶解的性能叫可溶性
可溶岩石被溶解的方式，可分为直接溶解和扩散溶解
岩石的可溶性一般用溶解度表示，溶解度随温度，压力，水溶液中的盐分而变化。
2.3、岩石的力学性质
抗压强度：岩石在你单项压力作用下抗压碎破坏的能力，叫岩石的抗压强度
抗剪强度：岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏的最大能力。
岩石强度特性：岩石破坏的主要形式有：脆性破坏，塑性破坏、岩体软弱面的剪切破坏
岩体的流变性：岩体的流变性是指在恒定荷载作用下，岩体变形时间随时间的增长而增长。
抗切强度：在没有垂直应压力作用下，岩石剪切时剪破面上的最大剪切力
抗剪强度：岩石和岩石间沿一个面的摩擦力
抗剪断强度：在一定压力下，岩石剪断时损坏面上最大剪应力。
2.4、关于岩石工程地质研究的基本概念
岩体中的结构面于岩体结构类型
（1）结构面的性质和空间组合
（2）结构体的性质及其立体形状
岩体地基的稳定性
岩体地基的破坏方式
（1）岩基强度低，在施工使用期间进一步恶化而引起的破坏
（2）岩基内存有抗剪强度低的结构弱面而引起的破坏
2.5、岩体及相关概念
5.1岩体：通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的地质环境、被各种结构面所分割。
5.2结构面：是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。
5.3工程地质之所以要将岩体的结构特征作为重要研究对象，意义如下：
（1）岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。只有掌握岩体的结构特征，才有可能阐明岩体不同荷载下内部的应力分布和应力状况。
（2）岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏方式和强度特征起着重要的控制作用。岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定性的控制面，各结构面分别为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。
（3）靠近地表的岩体，其结构特征在很大程度上确定了外营力对岩体的改造进程。这是由于结构面往往是风化、地下水等各种外营力较活动的部位，也常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要通道，往往发展为重要的控制面。总之，对岩体的结构特征的研究，是分析评价区域稳定性和岩体稳定性的重要依据。
5.4结构面的成因分类：原生结构面、构造结构面及浅表生结构面
5.5结构面的工程地质分级：断层型或充填型结构面、裂隙型或非充填型结构面、断续延伸的非贯通型岩体结构面，它们分别对应于Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级结构面
岩体结构分类: 按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状）结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散体状结构等类型。
按岩体的改变程度可划分为完整的、块裂化或板裂化，碎裂化、散体化的等四个等级。
5.6地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初始应力。
5.7研究岩体天然应力状态的意义：
岩体天然应力状态或地应力场是工程岩体存在的基本环境条件之一。
5.8岩体地应力场是决定各类地下建筑物稳定性的主要因素。
5.9修建大坝、大型水库和深大地下洞室等，常能在更大范围内破坏天然应力
的原有平衡状态，引起一系列诸如断层复活、水库地震以及大规模岩爆等严重危
害人民财产及施工人员安全的工程地质作用
5.10天然应力的形成原因: 1、重力作用  2、地质构造运动  3、岩浆侵入 
5.11天然应力类型：1、三向相等的静水应力式2、竖直应力为主3、水平应力为主
5.12岩体的变形与破坏
5.13变形：岩体承受应力，就会在体积、形状或宏观连续性上发生某种变化。宏观连续性无明显变化者称为变形
5.14破坏：如果宏观连续性发生了显著变化的称为破坏
2.6影响岩体天然应力状态的主要因素及其作用
 （1）地区地质条件及岩体所经历的地质历史对岩体天然状态的影响：
 岩体的岩性及结构特征：决定着岩体的容重和泊松比，从而影响自重应力场的特征；

统一区域构造应力作用下，岩体内应力分布的特征主要取决于岩性、结构特征及其非均一
性；决定着岩体的强度及蠕变特性，因而决定了岩体承受及传递应力的能力。
 构造作用及其演变历史：活动的构造应力对天然应力状态起决定性作用。
 区域卸荷作用：在增大某些岩体的水平应力方面有重要的作用。
（2）岩体内自由临空面（地表的和地下）附近的应力重分布及应力集中作用；
 应力集中：通常指最大主应力或剪应力在临空面附近增大或减小的现象。
（3）岩体切割面附近的残余应力效应

2、7、岩体的变形与破坏
 （1）、裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线轴向应变、侧向应变、体积应变在不同阶段的特点
 （2）、岩体破坏的基本形式破坏机制分类：剪性破坏：剪切滑动破坏、剪断破坏、塑性破坏
张性破坏破坏方式影响因素：荷载条件、岩性、结构及所处的环境特征

三轴试验表明破坏形式与围压大小有明显的关系（与荷载条件的关系） 
低围压三轴试验表明：岩石越破碎，破坏形式变化趋势为张性破坏、剪切滑动破 坏、塑性破坏（与岩体结构特征的关系）岩体拉断、剪断的破坏机制分析： 
拉断：拉致拉裂、压致拉裂
 剪断：完整岩体的剪断破坏机制（沿潜在剪切面、单剪）、沿原有结构面的剪切破
 坏机制
岩体沿原有结构面的剪切破坏类型
 平面摩擦：可用库伦公式来判定 
糙面摩擦：越过凸起体、剪断凸起体、刻痕和犁槽
转动摩擦：分离“碎块”的转动摩擦、紧贴碎块的转动摩擦
 （3）、岩体弯曲变形的基本类型与主要特征横弯曲和纵弯曲；背斜式滑脱和向斜式滑脱（纵弯曲过程中的滑脱）
 （4）、岩体变形破坏的动应力效应、时间效应、空隙水压力效应 
动应力效应：触发效应、累积效应
 时间效应：蠕变：在应力恒定的情况下岩石变形随时间而发展 
应力松弛：在变形恒定的情况下，岩石内的应力随时间降低的现象
孔隙水压力效应
 （5）、岩体变形破坏的地质力学模式拉裂、蠕滑(滑移)、弯曲和塑流四种后三者具有明显的时间效应，各变形破裂单元并非单独存在，在斜坡岩土体破坏类型为这四种地质力学模型的两两组合

3、结论：岩体连续性不均一性，各向异性，具有很高的力学强度，抗压强度强，剪切力大。
4、参考文献
 [1] 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
[2] 《土工试验方法标准》（GB/T50123-99）
 [3] 《岩土工程勘察报告编制标准》（CECS99：98）
 [4] 《中国地质调查局管理制度汇编》（绿皮书）2003年12月
 [5] 《工程勘察设计收费标准》（2002）10号文件 
[6] 《中国地质调查局管理制度汇编》（绿皮书）2003年12月
[7]  陈希哲编著《土力学与地基基础》第三版北京：清华大学出版社，1998.
[8] 谷德振，《岩体工程地质力学基础》北京：科学出版社，1979
[9] 王士天， 《工程地质分析原理》地质出版社；2009岩体工程地质研究基本内容
~区域地质和岩体地质历史的一般研究
~岩体结构及工程地质的一般研究
~岩体稳定的综合工程地质评价