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:
- 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
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
- 契形状
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
- 撕裂状。
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。