8102

276 阅读13分钟

Lecture1 : Stereographic projection methods & rock slope stability

Dip (二面角)和 Strike 呈90度

strike 和plunge (描述线性要素,比如刮痕)类比于 dip direction 和 dip (描述平面)

表示 走向的方式:

dip dirction (3位数)    dip(2位数)

极点和原本的dip direction 和 dip 的关系:

极点的dip direction : 加上180度就可; dip 的话 两者互余,用90°剪掉就行

破可分为挖掘的坡和自然的坡

花费的考虑:

1.建设2.支持3.排水4.操作5.失败之后的花费

水对稳定性的影响:

1.水在Tension Crack 里面的,水压力随着深度线性增加,然后整个滑坡的下滑分量力V增加,同时V传导到Base去,产生了一个与支持力方向相同的力U,到hi支持力Nx下降,之后摩擦力减小,减小了Shear Strength

2.水的存在会导致演示的风化增快,例如shales。

3.水的存在,由于结冰使得排水的孔径被堵住,水压力上升,稳定性减少

Tension crack 是一个被tension 造成的破碎面,

岩石滑坡的类型:

  1. 平面状
  • 发生的条件:  A不连续发生在slope里面,还有两个子条件,1.Discontinuity的dip方向和坡的dip方向相同。2.坡的Dip大于discontinuity的(不是很理解这两个子条件  :难道说,坡要先failure,得dip角度大于discontinuity)
  •  B Dip drection (discontinuity和 Slope)基本平行 +-20°左右
  •  C Discontinuity 的dip大于 Friction 的
    可达性分析:

     1.将坡的poles全部画出来,围成了一个圈 2. 画出frictional 圆圈3.画出Discontinuties的极点,同时在friction angles 和daylight envelope里面的范围是安全的,在envelope 但是没在frictional circle里面就是不安全的,既不在envelope也不在frictional angles 里面也是安全的


  1. 契形状
       两块平面的撕裂

       条件:1. 交线的plunge< 坡的dip(应该是最表面还没破坏的时候的那个坡面吧) 2.交线的plunge> frictional angles   

     有两种类型的Sliding Wedge模式

  1. 沿着某一个wedge面2.沿着交线

      可达性分析:

      1.画出frictional angle (从外面数到里面)2.画出slope plane的 great circle ,画出joints的 great circles, frictional circle和slope face相交的新月形区域是不稳定的。再判断 J1 J2 J3他们分别的交线哪个落在了不稳定的区域,落在这个区域就是不稳定的

      3.画出plane A B的交线的dip direction 位置 Xi 以及 Slope face的 dip direction Xf。

       4. Plane A 和 Plane B的 分别的 Dip Direction 

        5. 假如 A , B 平面的 Dip direction 都在Xi,Xf之外,这个Wedge就会fail 在交线上面,否则,哪个位于在了Xi,Xf角度范围之内,就会在哪个平面之上


      Wedge 的FOS

  1. 撕裂状。
      两种模式:

     1.重力中心位于基地的范围之外(造成倾覆)

     2. 暴露在外面的岩石,主应力方向与坡的方向像平行,这样导致了岩石的破坏,内层岩石的slip

    这里的稳定性分析:

     FOS (根据高宽比以及坡面角度哦按段是稳定还是toppling还是slide)

      Toppling Failure的标准:

       1. 根据高宽比以及坡面角度哦按段是稳定还是toppling还是slide)  

     不知道 具体怎么可达性分析的:

    1. slope face 画上


    2. joints 的 极点画上

     3. frcitional angles 画上来,以slope face为起点,画 eg: 30度的 friction ,从起点移动30度连接投影圆的EW 两个点得到的弧线

     4. 在 画slope face的时候,也就是把trend转会WE这条线上,以圆心为中点左右两边各画10°的弧线,也就是总共20度的区域范围

5不稳定的区域:就是超过在20度范围内,超过frictional angles (远离slope face的方向 )


Fos的计算:

W用  体积 乘以密度,那个公式 W=PgV

V通过算出Block 的面积,因为宽度都是1的

其他的 A,Zw的深度 是图中,产生水平水压力的垂直部分



   


Lecture 2  Rock Mass and 不连续的调查、

Rock  material : 是intact的

Rock mass : 有破损的的

P4页 Structure, Stress_failure

浅层的稳定性:Structurally controlled failures (不连续会影响稳定性)

深层的稳定性影响因素:Induced boundary stress failures

Goodman的认为: 工程中演示都是异质的有不连续的

P 7页 new fracture


地理工程单元(也叫做描述单元,对于工程的表现具有均匀特征的一些rock mass)可以变成地理模型

对于一些岩石块,包含多种类型演示,需要把他们划分出来(有的易风化)

划分完之后,可以增加更多的信息

除了节理,对于包含多种岩石的石块,可能还需要考虑结构特征(各种比例尺范围),比如fold,faults 和 intrusion


P14 看一个地质图。除了看岩石种类,还可以观察他们的结构模型

Structureal domain: 岩石discontinuity的变化情况(描述 描述单元只能是针对discon的描述,要不然是不可以的)

结构:广泛来说是fold 和 fault,这些范围变化也很大。也关注纹理之间的关系(三大岩石)

三大岩石的描述:可根据不同的属性间隔来描述



Part 2 不连续

定义

两种程度的定义(主观:只有重要的需要描述和客观:交于一个固定的线以及特定的划界(费时间))、

不同方向的Borehole可以避免不连续都在同一个方向的错误发生。

core能提供的信息还是有点局限,比如persistance, infilling 和seepage 也有局限.可以用 field exposures 可以采用

P28页  blocks and wedges

间距:垂直距离

间距可以影响岩石的变形,失败,也可以影响一些工程参数(孔洞,部分,岩石透水率),没有确切值,但是会有一个范围

P30页  negative



不连续的频率:和平均间距是反比例

间距横坐标,频率总左边,得到(间隔的)直方图分布,将线变成连续的,就变成了分布曲线图


RQD: 岩石质量设定,一种量化岩石质量的方法

P35页 100 mm(单位没听太清)

P37页 RQD的最大值,100

Core A has a RQD of 100, while core B has a RQD of 90. Illustrate with diagrams that it is possible for core A to have larger number of fractures.

怎么解答?

RQD(Rock Quality Designation )最大值100,然后 

RQD可以由 Discontinuity 的负指数听过另一个公式转换获得(如果spacing服从分布),也可以通过公式获得

没有core(钻孔取得的core)的信息,但是有discon的话,可以通过每单位体积的不连续的数量来获得(局限性:)

P41页返回来看 Jv的定义

P41页:direction 

其他的rock core 质量量化方法, TCR(不懂怎么计算),SCR 会算了

,FI  不会算。 为什么分成了两段来计算?

Persistence (分布范围): 用来表现不连续的范围,对抗剪强度。碎片性质,孔隙度。透水率都有影响

痕迹取决于岩石的方向以及扫描线的方向

厚度:一个不连续的不均匀程度。对抗剪强度有影响

小比例的不均匀,大比例的起伏  在大比例的 波动

slickensided (有擦痕的)

JRC joint roughness coefficent : 与标准起伏页面进行比较获得厚度指标

注:1.有局限,但是经验主义用来作为一种客观评价也能提供信息哦

       2 几何起伏与力学水文参数与关

       3.可从JRC得到振幅

      4


孔径: 相邻岩石之间空的部分,很难测,对强度,渗透参数有很大影响

可以根据表来划分  0代表tight, 不能用于反应渗透参数,因为balsting这些会扰动,最好用 permeability测试


墙的强度(相邻不连续的rock强度):JCS表示  Joint Compressive Strength)

Schdmit hammer 测定




P62页   A 0    C wider   B slope surface  with damaged part. 测得的三个不能代表所有的

filling  effects on the shear strength

填土来源:1. transport 到 discon里面的,或者本身的风华

渗透: dry wet (没有filling的地方),没有流动的水。dry的话很难测定 特征值,需要主意季节高水的渗透影响,可以的话测定最高和最低的值

lECTURE 3 不连续的剪切强度标准

摩擦角不等于剪切强度,摩擦角是剪切强度里面的一个公式

摩擦角不是固定的,与正压力成正比。在小的Normal Stress上面 摩擦角大,小的摩擦角对应高的正压力,可以从 Direction A 的不同正压力得到。


是什么控制剪切强度: PDF 5.4 的图,比如内部interlock,偏离,这一类的

P4页  cementing 

强度=截距+正压力*tan摩擦角

地理技术参数(PDF):

shear strength 的全部部分: lower mineal contacts(interlock)粒子中的吸附作用,摩擦阻力(岩石有的地方会造成破坏,然后为了破坏这个需要更加大的力量),分离工作(内部有不是水平的力,我们需要把他们这两个部分分开。换句话说,岩石和土壤不一样,它的内部可能有一些不是沿水平的走向,所以需要把他lift(dilational work))

5.3.4 =apprent  cohesion (不存在,这个是截距(appear to be),没有实验的时候就不存在):

True cohesion :  他们没有分开( not seperating),他们源于没有被分开的rock bridge(可以被shear的)。

有點不清楚

PDF上面说Rock的True cohesion 或许会存在。shear strength 独立于 normal stress 和与岩石的尺寸成比例。


 岩石不连续的性质

5.7.2  参数

在工程上, shear strength,(重要) normal and  shear stifiness  渗透率,水文conductivity 。 

 


剪切强度的两种模型:

Bilinear model(双线性)

P10 slide and dilate 

凹凸角(asperity):直剪试验中锯齿状的形状


正常的

有dilation 擴張 angle:(从左到右,比较费力):加上一个I角(类比于需要爬山)

当正压力过大,起伏角就会被抑制住,因此I就不会出现。会破坏岩石(有岩石),有C

正压力小于某个值的时候,就是类似爬坡的感觉(造成擴張),当大于某个值(关键正压力)

P14页 平行于ridege 则很轻松就能shear,不平行的话 frictional angles 比较大,shear strength  不顺着 ridge的比较大。 


P16页  damaged 

双线性太理想化了。

所有的凸起会在某个点 damage(不会)


可能1个凸起被shear了 ,然后剩下的不变。  压力大了,最后 所有的 都被shaer,会被 flat。

所以曲线会比较合适。

JRC——JCS 

不同的公式:

Residual 角可以由 公式(分别在干燥还有湿润的地方做实验得出r和R)或者 直剪试验  

正压力不能为0,正压力最大是JCS的值;角度限制在70度

P18页  visually

•In the case of small scale laboratory specimens, the scale of the surface roughness will be approximately the same as that of the profiles illustrated.:

legth of profile : 10cm 的rock surface . 


P19页讨论, JRC可以通过比较得到一个范围值,而不是一个准确值,一个场地多个profile多个值,可以取平均。但是记住一个profile只能有一个,

JRC场地估计限制10cm,加入有几米即使米长,可以用其他方法(用一个表格相交的方法得到P21页)

JRC-JCS model  需要 JCS和JRC

Round 锤子获取Uni-axis,作为 JCS值。(锤子硬度和方向是横轴)


P24 ,

之前的表格获取JCR,最大长度好像只有4M,如果我的是5M,需要用新的改良公式,用5m这个数据与实验室在100mm条件下的参数,获取到JRC,JCS也可以用这个方法获得。

P25页:larger

如果有填充物,不是紧密接触的岩石(或者填充物强度低),然后强度会降低


看,颜色(coating或者其他),看shear strength

水压力的影响:

水压力在岩石中很难测。

正压力用有效压力来计算剪切强度公式。P29

P31 apparent

shear stress ,normal stress 不是线性关系的。需要找一些方法在每个点进行寻找不同的C和friction angles


Lecture 4  Intact rock/rock mass failure criteria


P8  30°


破坏面的存在于施加load之前。(βw)

Mass 容易受到Tri-axial的影响。

莫库伦标准对于 intact rock 需要破坏在一个面上。

通过摩尔库伦公式,算出任意平面的正压力和shear stress

单轴: shear stress 为0  tri-axial  两个力都有。

可以通过以上两个单轴三轴测试,得出破坏的角 (在多少角度破坏的平面上 B),推导出friction angle的不直接的方法

PDF部分:


Tensile Cut-off 用来判断 tension的最大值

水压力的影响莫尔圆的移动。有效压力减小,整个⚪整体向左平移,有可能会failure

水对Morh⚪的影响,有效应力减小,莫尔圆向左边移动,直到破坏。所以说谁对强度的减少还是很大的。


Section 8.2 (Rock mass 的强度):

岩石的强度介于intact rock  failure的莫尔圆 和有 discontinuity 发生failure的more元之间

对于有一个discontinuity的岩石,可以通过公式算出他的各个方向的剪切力和正应力。

intact 的强度最高。最小的是failure的那个 discontinuity。 中间的是discontinuity 在各个方向的位置


如果discontinity 的方向是平行或者垂直于施加应力的方向,强度不会发生改变。例如PPt第九页的图。

PDF:

figure 8.6


多个discontinuites 。然后图像重叠,强度下降很多。

为什么多个discontinuity 强度会下降。这么多不同方向的discontinuites材料会个方向同性。

P13 experience

Hudson and Harrison(单平面,多平面)是理论模型,Hoek-Brown 是经验模型(评估没有 adverse discontinuity的情况,有的话 就去Hudson模型)

未知变量: mb( 通过mi,GSI,D 三个变量查表可知),s(GSI 和 D获得),a(GSI获得)

Hudson and Harrison,将confinment的力变为0.可以得到UC(compress)S的经验估计值。同理,通过将正应力和剪切力都设为一样的,可以得到单轴拉伸强度 uniaxial tensile strength 

P22 unhealthy 

  又回到 PPt 11页Post-peak strength : 

不能简单把I和2相加得到Post-peak strength(你不能说,对于有disconnitu的演示,为了获取它的 residual strength 你直接把 intact的residual strength 和 有 有 discontinuities的 residu 简单相加)

因为会有很多种破坏的可能性


工程的目标与岩石的失败和挖掘过程有联系。