【正文】 10 ~ 微裂隙及部分粗裂隙 9 8 10 7 10 ~ 石灰?guī)r 致密 12 10 3 10 6 10 ~ 微裂隙、孔隙 6 2 109~ 3 10 空隙較發(fā)育 4 9 105~ 3 10 片麻巖 致密 13 10 微裂隙 7 9 108~ 4 10 微裂隙發(fā)育 5 2 106~ 3 10 輝綠巖、玄武巖 致密 13 10 砂巖 較致密 10 1013~ 10 空隙發(fā)育 6 10 頁(yè)巖 微裂隙發(fā)育 9 2 1010~ 8 10 片巖 微裂隙發(fā)育 5 109~ 5 10 石英巖 微裂隙 10 1010~ 10 透水性－－滲透系數(shù) 幾種巖石的滲透系數(shù)值 膨脹性 －－ 指巖石浸 水后體積增大的性質(zhì)。 巖石的膨脹特性通常以巖石的自由膨脹率、側(cè)向約束 膨脹率、膨脹壓力等來(lái)表示。巖石崩解性一般用巖石的耐 崩解性指數(shù)表示 。 地層 巖性 樁號(hào) 巖塊密度 3 （ g/cm ） 吸水率 （％） 孔隙 率 (%) 抗壓強(qiáng)度 (MPa) 點(diǎn)荷載強(qiáng)度 (MPa) 垂直層面 方向加載 軟化 系數(shù) (Kp) 試件 加載 方向 點(diǎn)荷 載強(qiáng) 度指 標(biāo) 換算 單軸 抗壓 強(qiáng)度 點(diǎn)荷 載強(qiáng) 度指 標(biāo) 換算 單軸 抗壓 強(qiáng)度 軟化 系數(shù) (Kp) 天然 飽和 飽和 /天然 天 然 飽和 天然 飽和 寒武 系石 牌組 粉砂 質(zhì)頁(yè) 巖 ZK45+240 ~110 YK44+980 ~800 層面 順層 面 寒武 系水 井沱 組粉 砂質(zhì) 頁(yè)巖 ZK44+193 ~187 YK43+793 ~740 層面 順層 面 湖北滬蓉西高速公路扁擔(dān)埡隧道巖石物理力學(xué)試驗(yàn)參數(shù) 宜萬(wàn)鐵路全長(zhǎng) ,共有隧道 124座 ,總長(zhǎng) , 約占線路總長(zhǎng) ％ ,其中 3～ 10km的長(zhǎng)隧道 22座 ,大 于 10km的特長(zhǎng)隧道 3座 ,隧道最大埋深約 800m。 ，河谷深切，斷崖縱橫，最 大高程 1800余米，相對(duì)高差 200～ 800m。 共有巖溶隧道 75 座，長(zhǎng)約 。 5. 隧道工程特征 ⑴ 碳酸鹽巖隧道達(dá) 75座，長(zhǎng) ，巖溶 特別發(fā)育。 ⑶ 在 22座長(zhǎng)、特長(zhǎng)隧道中灰?guī)r隧道達(dá) 19座。 ⑷ 多座隧道穿越區(qū)域大斷裂。 6. 隧道工程的主要地質(zhì)問(wèn)題 ① 巖溶、巖溶水 ② 高地應(yīng)力 ③ 斷層破碎帶 ④ 煤層瓦斯及天然氣 宜萬(wàn)鐵路被定義為世界上最復(fù)雜的山區(qū)鐵路， 它的復(fù)雜點(diǎn)就在于 巖溶和巖溶水 。 二、宜萬(wàn)鐵路隧道施工巖溶問(wèn)題工程實(shí)例 例 1. 別巖槽隧道 例 1. 別巖槽隧道 進(jìn)口＋ 000突水淹井 出口＋ 422的突水溶腔 例 2. 齊岳山隧道 例 2. 齊岳山隧道齊岳山隧道 PDK361+870炮孔突水 例 2. 齊岳山隧道 涌 水 后 的 抽 排 現(xiàn) 場(chǎng) 例 3. 馬麓箐隧道 例 3. 馬麓箐隧道 例 3. 馬麓箐隧道 作業(yè) ？巖體的結(jié)構(gòu)一般根據(jù)什么來(lái)劃分？巖體結(jié)構(gòu) 可以分為哪幾種結(jié)構(gòu)類型？ ？結(jié)構(gòu)面按地質(zhì)成因分為哪幾種？各有什么 特征？ ？結(jié)構(gòu)面的存在對(duì)巖體的力學(xué)性質(zhì)和 巖體穩(wěn)定性有什么影響？試舉例說(shuō)明。該變形為彈性 變形，該物體為彈性介質(zhì)。不能恢 復(fù)的變形稱為塑性變形（永久變 形或殘余變形）。 線彈性（理想彈性） ????????s 0 ??理想彈塑性 材料 ?amp。 d??0 理想粘性材料 ? 脆性 物體受外力作用后，變形很小時(shí)就 發(fā)生破裂的性質(zhì)，稱為脆性。 物體受外力作用后，發(fā)生較大變形時(shí)發(fā)生破壞，稱為 塑性破壞 。破壞前總應(yīng)變小 , 負(fù)坡較陡的為脆性破壞 ,反之為塑性破壞。 脆性破壞 破壞前的總應(yīng)變 5％ 。 巖石的力學(xué)性質(zhì) ? 延性 物體能承受較大塑性變形而不喪失其承載力的性 質(zhì)，稱為延性。 需要溫習(xí)的概念： 內(nèi)力與外力；應(yīng)力與應(yīng)變、應(yīng)力狀 態(tài)；強(qiáng)度與變形、破壞；莫爾應(yīng)力圓等等。 表明在力的作用下，試件 中張性結(jié)構(gòu)面或微裂隙閉 合，巖石被壓密，表現(xiàn)出 非線性變形的特征。 Ⅱ .彈性變形階段 (AB)： ??????呈線性關(guān)系，變形可恢復(fù)， B點(diǎn)的應(yīng)力為彈性極限 。 、破壞過(guò)程 ??A B C D E ?() ?L ?V ?d o 應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)^(guò) 程曲線 壓縮 ?(+) 擴(kuò)容 ?() ??????全過(guò)程曲 線 應(yīng)力 應(yīng)變曲線呈下凹型 ,隨著應(yīng)力的增加 ,變形速率增大。 并使裂隙不斷產(chǎn)生、延展和貫通 。試件體積由壓縮轉(zhuǎn)變 為擴(kuò)容。 其應(yīng)力為屈服極限 (屈服強(qiáng)度 ) Ⅳ . 非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段 (CD) ?V o ?(+) ?L E Ⅲ . 微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段 (BC)： ??????L 曲線呈近似線性關(guān)系， ?d ??????v 為曲線，體積壓縮率減小。荷載不變時(shí)，微裂隙停止發(fā)展 。上界 C點(diǎn)為屈服點(diǎn)， 應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線 ???????????????????c D C B A ?L 形的增大快速降低 ,但仍保 ?() ??????全過(guò)程曲 線 ?V o E ?(+) ?d Ⅴ . 破壞后階段 (DE)： 巖塊承載力達(dá)到峰值 , 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本破壞 ,仍保 持整體狀。破壞的巖塊沿宏 觀斷裂面滑移 ,承載力隨變 持一定的承載力。 應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線 ?????峰值前 峰值后 D C B A 應(yīng)力 應(yīng)變 全過(guò)程曲線 橫向應(yīng)變 軸向應(yīng)變 體積應(yīng)變 單軸壓縮破壞特征 彈性型 塑 彈 性型 彈性 蠕變 型 花崗巖、玄武巖、 石英巖等 石灰?guī)r、 砂礫巖等 裂隙較多的 堅(jiān)硬巖石 花崗巖、 砂巖等 堅(jiān)硬的變 質(zhì)巖石 (微層理、 片理 ) 大理巖、 壓縮性高 的巖石 (片理 ) 2. 峰值前巖塊的變形特征 應(yīng)力－應(yīng)變曲線類型及其特征 (繆勒 6種曲線類型 ,28種巖石 ) ????????????o o o o o o ?? 片巖 ??塑 彈 塑性型 2 片麻巖 ??塑 彈 塑性型 1 ??彈 塑性型 ????Ⅲ 裂隙少的較堅(jiān) 硬巖石 Ⅱ 無(wú)裂隙的堅(jiān)硬、 極堅(jiān)硬巖 Ⅰ Ⅳ Ⅴ 軟弱巖石 Ⅵ 應(yīng)力 o 應(yīng)變 ε 3. 峰值后巖塊的變形特征 葛修潤(rùn)等提出 ???? ? ? P 脆性不明顯 脆性 （二）循環(huán)加載條件下的變形特征 特點(diǎn)：加載路徑（曲線）與卸載路 徑（曲線）基本重合，回到原點(diǎn) 彈性恢復(fù)－－ 卸荷后彈性變形恢復(fù)的現(xiàn)象 彈性后效－－ 卸荷后大部分彈性變形很 快恢 復(fù)，而少部分須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能 恢復(fù)的現(xiàn)象。 ( a ) 不斷增大荷載 回滯環(huán) ????o 2. 循環(huán)加、卸載 ??????滯回環(huán) （ 2）彈性極限以上加等荷載 ? 滯回環(huán)：面積變小 ? 累積變形 ? 疲勞破壞、疲勞 強(qiáng)度 (b) 等荷載 ????o 二、三軸壓縮條件下的巖塊變形 （一）三軸壓縮試驗(yàn) ? 真三軸試驗(yàn)： ? 常規(guī)三軸試驗(yàn)： ?1?2?3 ?1?2=?3 ?1 ?1 ? 3 ?? ? 3 塑 彈性型 ?? (軸向 )曲線及變形模量 3）強(qiáng)度曲線及剪切強(qiáng)度 C、 υ 試驗(yàn)成果： 1) ?3不同 ,三軸抗壓強(qiáng)度 ?1m 不同 2) 應(yīng)力 (應(yīng)力差 ?1 ????3 )應(yīng)變 MPa) 1σ σ3 ( （二）圍壓對(duì)巖塊變形破壞的影響 應(yīng)變硬化 塑性 流動(dòng) 塑性 ? 巖石的峰值 強(qiáng)度 隨 ?3增大而增大 ? 巖石 破壞前應(yīng)變 隨 ?3增大而增大 ? 巖石的 塑性 隨圍壓增 大而增加，且 逐漸由塑性轉(zhuǎn)為 延性 。 ? 破壞類型： 隨 ?3的增大，巖塊從 脆性劈 裂破壞 逐漸向 塑性 剪切 及 塑性流動(dòng)破壞 方 式過(guò)渡。 ??i ??i （ modulus of elasticity) 應(yīng)力與軸向應(yīng)變之比。通常取 ??c 2 處的點(diǎn)與 ??50 ??50 Es =?原點(diǎn)連線的斜率。 o 變形模量、泊松比 （二）泊松比（ poisson`s ratio) ??? 定義： 指在單軸壓縮條件下，橫向應(yīng)變（ d ） 與軸向應(yīng)變（ ??L）之比 。 ?2 ?50 ?1 ?i ?1 ?50 ?2 ?i ?L 變形模量、泊松比 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 1~10 1~8 2~8 2~8 1~10 5~10 4~8 1~9 1~8 ~5 2~5 1~ ~8 1~8 4~8 1~9 片麻巖 千枚巖、片巖 板巖 頁(yè)巖 砂巖 石灰?guī)r 白云巖 大理巖 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 5~10 5~10 7~15 5~12 7~15 8~15 6~12 6~20 2~6 2~8 7~10 5~10 7~11 8~11 6~10 6~20 花崗巖 流紋巖 閃長(zhǎng)巖 安山巖 輝長(zhǎng)巖 輝綠巖 玄武巖 石英巖 泊松比 變形模量 ( 104MPa) 初始 彈性 巖石名稱 泊松比 變形模量 ( 104MPa) 初始 彈性 巖石名稱 變形模量、泊松比 其它變形參數(shù)：剪切模量 G 、拉梅常數(shù) ???、體積模量 Kv G =???????=? E 2(1 +???) E ??(1 +???) (1 ??2??)?Kv =? E 3(1 ??2??) Ee =??????????????e p +??????????變形參數(shù) ????e ? 循環(huán)加載 彈性模量 變形模量 E =?????????????=??? 塑性變形 彈性變形 ??p ??e ???? ?總變形 一次加、卸載 ?????曲線 荷載點(diǎn) P o A 彈性極限 ??四、巖石的蠕變性質(zhì) (creep) 變形模量、泊松比 （一）基本概念 巖石的變形不僅表現(xiàn)為彈性和塑性，而且也具有流變性質(zhì)。 流變 －－指材料在變形過(guò)程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象。 應(yīng)力松弛－－當(dāng)應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間而減小的現(xiàn)象。 瞬時(shí)應(yīng) （二）巖石的蠕變特征 曲線呈下凹形 ,應(yīng)變隨時(shí)間增長(zhǎng) 較快 ,但應(yīng)變速率隨時(shí)間而減小 Ⅱ .等速蠕變（或穩(wěn)定蠕滑）階段 曲線近似呈直線，應(yīng)變速率基本 不變，應(yīng)變隨時(shí)間等速增長(zhǎng) Ⅲ .加速蠕變階段 曲線呈上凹形，應(yīng)變速率隨時(shí)間而變大，應(yīng) 變隨時(shí)間增長(zhǎng)很快，直至巖石破壞 典型蠕變的三個(gè)階段： 呈“ S”形 Ⅰ .減速蠕變（或初始蠕滑）階段 Ⅲ Ⅱ Ⅰ ??A ?0 o D T V ??p t C P B U Q 變恢復(fù) R 巖石典型的蠕變曲線 頁(yè)巖 砂巖 花崗巖 10ε( ) 6 t