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岩体的力学分析

[拼音]:yanti de lixue fenxi

[外文]:mechanical ysis of rock mass

对岩体在受力条件改变时产生的变形和破坏的发展状况进行预测 估算,是工程建筑物稳定 研究的重要内容之一。在岩体上或岩体中建筑各种工程时,岩体(见岩石和岩体)实际上是工程结构的一部分或全部。 工程建筑物的稳定 不仅取决于人工建筑物与外力相互作用的特点,而且也控制于岩体在受力状况改变时所产生的变形和破坏状况。有时岩体产生局部破坏并不导致工程建筑物失稳,有时岩体变形过大或产生不均匀变形而导致工程失稳。岩体的力学分析不仅要分析岩体破坏状况,而且要分析岩体变形状况,才能获得正确的结果。

工作程序

岩体力学分析应在地质研究基础上,考虑工程作用特点及岩体改造方案,按照合理的工程程序,鉴别岩体力学介质,提出岩体力学模型,采用相应的理论和方法组织岩体力学研究,进行岩体力学分析。工作程序如图。它表明,岩体力学分析不是简单的数学力学分析,而是工程地质与工程建筑物相结合的综合 工作。

力学模型

岩体由于其组成成分、岩体结构及环境条件的复杂 ,按应力传播和变形规律,从岩体的力学作用角度出发,可将岩体划分为五种力学模型。即①完整岩体。完整结构岩体和高地应力(见岩体中应力)作用下的碎裂结构岩体。在受力条件改变时不论应力传播或变形发展都呈连续或似连续变化,其力学作用可用连续介质岩体力学理论分析。

(2)碎裂岩体。在硬 结构面切割下岩体为碎块组合体。其变形和破坏主要控制于硬 结构面发育状况。这种岩体中应力传播和变形发展是不连续的。其力学作用可用碎裂介质岩体力学理论分析。

(3)块裂岩体。在软弱结构面切割下岩体成为若干大型块体。其力学作用主要为被软弱结构面切割的块体沿软弱结构面滑动。其变形和破坏可用块裂介质岩体力学理论分析。

(4)板裂岩体。层状岩体中坚硬岩层在软弱结构面或软弱夹层分割下成为板状,它的变形和破坏可用梁板结构力学理论分析。弯曲变形和溃屈破坏是这种岩体的基本力学作用。

(5)松散岩体。具散体结构岩体,其变形和破坏可用土力学理论分析。

分析步骤

(1)地质信息搜集。通过地质测绘、地质勘察搜集工程建筑区的岩石、岩层组合、节理断裂、褶皱等地质构造资料、地应力、地下水、地温等环境因素资料。

(2)抽象为地质模型。根据所得到的地质信息,按岩体结构抽象为代表 的、典型化的地质模型,即岩体结构模型。

(3)转化为岩体力学模型。根据地质模型,将岩体受力条件及力学 能转化为一定力学作用机理的力学模型。

(4)将岩体力学模型转化为数学语言。根据力学模型、岩体变形本构规律、破坏判据及岩体力学 质资料,将岩体力学模型转化为数学语言或数学力学方程,分析岩体变形和破坏状况,提供分析工程稳定 的基础 资料。

由于岩体结构、环境条件及岩体力学 质千变万化,很难一次准确测得,岩体力学分析不可能一次完成。在施工中还要进一步考察岩体结构,组织岩体变形量测,进行岩体力学参数反分析,修改岩体力学模型,使岩体的力学分析尽可能符合实际。并修改原设计,以指导工程施工。

岩体的力学分析,除分析工程岩体整体变形特点外,更重要的是寻找岩体中可能导致工程破坏的薄弱环节,为设计岩体改造方案服务。

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