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岩体人工改造是改变岩体的组成成分或岩体结构、岩体赋存环境,以达到工程活动目的的措施。
岩体变形可分为材料变形型与结构变形型两类。材料变形型可细分为结构体弹性变形、结构体粘性变形、结构面闭合变形和结构面错动变形。结构变形可细分为结构体滚动变形、板裂体结构变形、结构面滑动变形、软弱夹层压缩和挤出变形。
岩体变形不仅与受力状态密切相关,而且受岩体结构控制。不同结构的岩体变形也不同。块裂结构岩体最主要的变形是沿结构面滑动;完整结构岩体的变形,主要是岩石材料变形及微裂隙闭合和少量的错动变形;板裂结构岩体的变形主要是结构变形,包括板柱横向弯曲和纵向缩短;碎裂结构岩体变形更为复杂,几乎包括所有的变形成分。
岩体力学研究的核心内容,是定量预测和评价岩体的稳定性,岩体的改造和加固措施。它除了要研究岩体结构、岩体的基本特性、岩体所处的地质环境等因素以外,还要充分考虑工程因素,如工程规模、爆破、开挖程序和加固措施等的影响。岩体力学研究可大致归纳为9个方面:
岩体的结构型式岩体的地质特征,包括岩体的物质组成、岩体结构、岩体中的天然应力、岩体中水的状态以及岩体温度的研究; 岩体的物理与水理性质,包括空隙性、渗透性、膨胀性、崩解性以及溶蚀性的研究; 岩体的力学性质,包括岩体的变形和强度特性与测试方法,特别是不连续面力学效应和岩体结构力学效应的研究; 岩体的动力特性与测试方法的研究; 岩体的变形、破坏机制、本构关系与破坏判据的研究; 岩体的稳定性,包括地基、边坡与地下工程围岩变形、失稳的预测、评价的理论和技术途径的研究; 岩体性质改造和加固的研究; 模型模拟试验,包括室内模型模拟试验和原位岩体工程模拟试验技术、理论与应用的研究; 原型观测、施工监测、反分析,以及工程事故的分析与应用研究。
岩体成分多种多样,使岩体的工程性质差异很大(见岩石和岩体)。如石英岩抗压强度可达数千兆帕,而软弱的粘土岩抗压强度则低至数兆帕。这种差异还在很大程度上与其中的软弱物质和胶结物有关。如云母类矿物对岩浆岩和变质岩的强度有较大的影响,亲水性很强的粘土矿物对沉积岩强度和变形性也有很大影响。当岩体内湿度变化时,易使岩体力学性质发生变化。沉积岩岩体的力学性质,很大程度上决定于其胶结物的性质,按胶结强度大小依次为:矽质、铁质、钙质、粘土质。其抗风化能力大体亦是如此。矽质胶结的岩石强度极高,抗风化能力极强,不易受环境因素变迁的影响;而粘土质的岩石强度较低,抗风化能力很弱。
岩体结构 在断层、节理、层理、片理等结构面切割下,易形成不连续结构。对岩体变形、破坏等工程性质有很大影响。被节理、裂隙等结构面切割的碎裂岩体的工程性质远远低于岩块的工程性质,且具有明显的各向异性。