《巖體力學(xué)習(xí)題講解》課件

巖體力學(xué)習(xí)題講解歡迎來到巖體力學(xué)習(xí)題講解的PPT課件，我們將深入探討一些經(jīng)典的巖體力學(xué)問題，幫助你更好地理解和掌握這門學(xué)科。by課程簡介課程目標(biāo)幫助學(xué)生理解巖體力學(xué)基本概念和理論，掌握巖體工程問題分析方法，并具備解決實際問題的能力。課程內(nèi)容涵蓋巖體力學(xué)基礎(chǔ)知識，包括巖體應(yīng)力狀態(tài)、巖體強度理論、巖體變形特征、巖體破壞模式等。教學(xué)方式理論講解、案例分析、習(xí)題講解，結(jié)合實際工程案例，提高學(xué)生解決問題的能力。巖體力學(xué)基本概念1巖體的力學(xué)性質(zhì)巖體的強度、變形、滲透性等力學(xué)性質(zhì)受巖性、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)等因素影響2巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中各種地質(zhì)構(gòu)造要素的組合形式3巖體應(yīng)力場巖體應(yīng)力場是指作用在巖體上的各種力產(chǎn)生的應(yīng)力分布狀態(tài)巖體應(yīng)力狀態(tài)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力巖體受地質(zhì)構(gòu)造運動產(chǎn)生的應(yīng)力，如板塊運動、斷層活動等，會形成復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。自重應(yīng)力巖體本身的重量也會產(chǎn)生應(yīng)力，尤其是在高聳山體或深部巖層。開挖應(yīng)力地下開挖工程會改變原有的應(yīng)力分布，在開挖邊界附近產(chǎn)生高應(yīng)力集中區(qū)。巖體受力分析應(yīng)力邊界條件分析巖體應(yīng)力狀態(tài)時，要考慮邊界條件的影響，例如開挖邊界、地表荷載等。應(yīng)力集中現(xiàn)象巖體開挖會造成應(yīng)力集中，需要進行應(yīng)力集中分析，以評估其對巖體穩(wěn)定性的影響。應(yīng)力傳遞規(guī)律了解巖體中應(yīng)力的傳遞規(guī)律，可以幫助判斷開挖過程中巖體的變形和破壞趨勢。數(shù)值模擬方法數(shù)值模擬方法可以用來模擬巖體受力狀態(tài)，并預(yù)測開挖后的應(yīng)力分布和變形情況。巖體變形特征壓縮變形巖體受到壓力作用后，體積減小，形狀改變的現(xiàn)象。拉伸變形巖體受到拉力作用后，體積增大，形狀改變的現(xiàn)象。剪切變形巖體受到剪切力作用后，形狀發(fā)生變化的現(xiàn)象。巖體強度理論定義巖體強度是指巖體抵抗外力破壞的能力。巖體強度是巖體工程設(shè)計的重要參數(shù)。影響因素巖體強度受巖性、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、裂隙發(fā)育程度等因素影響。測試方法巖體強度測試方法包括單軸壓縮試驗、三軸壓縮試驗、直接剪切試驗等。巖體破壞準(zhǔn)則莫爾-庫侖準(zhǔn)則考慮了巖體的抗剪強度和正應(yīng)力。霍克-布朗準(zhǔn)則適用于強度與應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)的巖體。德魯克-普拉格準(zhǔn)則描述了巖體在不同應(yīng)力狀態(tài)下的破壞特性。巖體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系1彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，卸載后可恢復(fù)原狀。2塑性階段應(yīng)力與應(yīng)變不再呈線性關(guān)系，卸載后不能完全恢復(fù)原狀。3破壞階段應(yīng)力達到峰值后開始下降，巖體發(fā)生破壞。平面應(yīng)力狀態(tài)當(dāng)巖體中某一點的應(yīng)力矢量都平行于同一平面時，稱該點處于平面應(yīng)力狀態(tài)。平面應(yīng)力狀態(tài)下，巖體僅受到兩個主應(yīng)力的作用，一個為垂直于平面的主應(yīng)力，另一個為平行于平面的主應(yīng)力?？臻g應(yīng)力狀態(tài)在三維空間中，巖體承受來自各個方向的力，形成空間應(yīng)力狀態(tài)。空間應(yīng)力狀態(tài)描述了巖體在三維空間中的應(yīng)力分布，包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力以及應(yīng)力方向等。極限平衡理論1基本假設(shè)巖體處于極限平衡狀態(tài)2力學(xué)模型簡化巖體結(jié)構(gòu)3穩(wěn)定性判別安全系數(shù)計算巖體破壞模式拉伸破壞巖體在拉應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂，常見于巖體開挖或爆破后形成的裂隙。剪切破壞巖體在剪應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂，常見于斜坡或巖體開挖后形成的滑坡。壓碎破壞巖體在高壓應(yīng)力作用下發(fā)生破碎，常見于地下工程開挖或爆破后形成的破碎帶。典型開挖支護結(jié)構(gòu)工程開挖支護結(jié)構(gòu)的選擇需根據(jù)地質(zhì)條件、開挖深度、施工環(huán)境等因素綜合考慮，常見支護結(jié)構(gòu)包括：錨桿支護：適用于巖體較好，開挖深度較小的情況錨索支護：適用于巖體較差，開挖深度較大的情況噴射混凝土支護：適用于巖體破碎，開挖深度較大的情況鋼筋混凝土支護：適用于巖體軟弱，開挖深度較大的情況地下空間開挖穩(wěn)定性圍巖壓力開挖后圍巖會對支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大壓力，需要進行合理的支護設(shè)計。水文地質(zhì)條件地下水滲漏會對開挖穩(wěn)定性造成很大影響，需要進行有效的防水措施。巖體性質(zhì)不同巖體的力學(xué)性質(zhì)差異很大，需要根據(jù)巖體性質(zhì)選擇合適的開挖方法和支護方案。邊坡穩(wěn)定性分析1地質(zhì)勘察分析地質(zhì)條件，了解巖土性質(zhì)。2邊坡幾何參數(shù)測量邊坡高度、坡度、坡長等。3地下水位水位變化對邊坡穩(wěn)定性影響很大。4巖體強度進行巖體強度試驗，確定抗剪強度。5計算分析利用極限平衡方法或有限元方法進行分析。6評估結(jié)論根據(jù)計算結(jié)果評估邊坡穩(wěn)定性。邊坡失穩(wěn)模式1滑坡巖體或土體沿滑動面整體向下滑動的現(xiàn)象。2崩塌巖體或土體在重力作用下突然向下墜落的現(xiàn)象。3蠕動巖體或土體在重力作用下緩慢向下移動的現(xiàn)象。4錯落巖體或土體由于地質(zhì)構(gòu)造運動或其他因素導(dǎo)致的斷裂或錯位。邊坡支護設(shè)計原則穩(wěn)定性確保邊坡穩(wěn)定，防止滑坡、坍塌等事故發(fā)生。安全保障工程施工及周圍環(huán)境的安全，避免人員傷亡。經(jīng)濟性選擇經(jīng)濟合理、可行性強的支護方案，控制工程成本。常見邊坡支護措施錨桿支護錨桿是一種常用的邊坡支護措施，可有效提高邊坡穩(wěn)定性。噴射混凝土噴射混凝土可以形成一個堅固的保護層，防止邊坡發(fā)生滑坡或崩塌。擋土墻擋土墻可用于支撐邊坡，防止土體側(cè)向移動。排水溝排水溝可以有效排除邊坡上的積水，防止水對邊坡的侵蝕。基坑支護設(shè)計步驟1方案優(yōu)化根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求，選擇最佳支護方案2方案設(shè)計確定支護結(jié)構(gòu)類型、材料、尺寸、間距等3參數(shù)計算計算支護結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性等參數(shù)4施工圖繪制繪制詳細的施工圖紙，指導(dǎo)施工5現(xiàn)場監(jiān)測對支護結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，及時調(diào)整施工方案基坑支護常用構(gòu)造1樁基支護樁基支護適用于較深基坑，具有較強的承載能力，可有效防止基坑變形和塌陷。2錨桿支護錨桿支護常用于較淺基坑，通過錨固鋼筋或鋼管，增強土體強度，防止基坑邊坡滑坡。3土釘墻支護土釘墻支護適用于軟弱土層，通過密集布置土釘，提高土體抗剪強度，穩(wěn)定基坑邊坡。4地下連續(xù)墻支護地下連續(xù)墻支護常用于深基坑，具有較高的剛度和強度，可有效防止基坑變形和塌陷。隧道口穩(wěn)定性分析1地質(zhì)條件巖體類型、結(jié)構(gòu)、強度2開挖方案開挖方法、爆破參數(shù)3支護設(shè)計襯砌類型、強度隧道口穩(wěn)定性分析是隧道工程的重要環(huán)節(jié)，評估隧道口圍巖的穩(wěn)定性對于保證隧道安全運行至關(guān)重要。圍巖荷載計算計算方法描述彈性力學(xué)方法基于彈性力學(xué)原理，計算圍巖在開挖過程中的應(yīng)力分布和荷載。數(shù)值模擬方法利用有限元或邊界元等數(shù)值方法模擬圍巖的力學(xué)行為，得到荷載分布。經(jīng)驗公式法基于大量工程經(jīng)驗總結(jié)的公式，估算圍巖荷載，適用于簡單地質(zhì)條件。隧道襯砌設(shè)計結(jié)構(gòu)類型根據(jù)圍巖級別、地質(zhì)條件及荷載情況選擇合適的襯砌類型。強度計算進行襯砌結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性計算，確保其能承受圍巖壓力和荷載。材料選型選擇合適的襯砌材料，如混凝土、鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等，以滿足工程需求。圍巖-支護相互作用應(yīng)力傳遞支護結(jié)構(gòu)承受圍巖壓力，并將其傳遞至周圍巖體。變形協(xié)調(diào)支護結(jié)構(gòu)與圍巖共同變形，以保持整體穩(wěn)定性。荷載分擔(dān)支護結(jié)構(gòu)與圍巖共同承擔(dān)開挖引起的荷載。軟弱圍巖處理措施錨桿支護通過錨桿將圍巖與支護結(jié)構(gòu)連接在一起，提高圍巖的整體穩(wěn)定性。噴射混凝土支護噴射混凝土能夠快速成型，對圍巖提供有效的支撐和保護。鋼筋網(wǎng)支護鋼筋網(wǎng)可以增強混凝土的抗拉強度，提高支護結(jié)構(gòu)的整體強度。凍結(jié)法及應(yīng)用案例凍結(jié)法是一種重要的巖土工程加固方法。它通過人工降溫使土體或巖體凍結(jié)，提高其強度和抗變形能力，從而達到加固的目的。凍結(jié)法主要應(yīng)用于以下工程：隧道、地鐵、地下工程開挖深基坑支護邊坡加固水下工程施工壓漿加固技術(shù)介紹1增強巖體強度壓漿加固利用水泥漿、化學(xué)漿等材料填充巖體裂隙，提高巖體強度，增強抗剪能力。2改善巖體穩(wěn)定性壓漿加固可以提高巖體整體穩(wěn)定性，降低變形，防止塌方或滑坡的發(fā)生。3控制水流壓漿加固可以有效阻止地下水滲流，減少對工程的影響。巖體注漿加固機理填充空隙注漿液進入巖體裂隙、孔洞等空隙，填充空隙，提高巖體的完整性和強度。膠結(jié)作用注漿液固化后，將巖體顆粒膠結(jié)在一起，形成一個整體，提高巖體的抗剪強度和抗拉強度。加固作用注漿液固化后，形成一個堅固的“骨架”，有效提高巖體的整體穩(wěn)定性，抑制變形和破壞。案例分析與討論1工程應(yīng)用實例深入分析實際工程項目，探討巖體力學(xué)理論在解決實際