3.1概述3.2巖體結(jié)構(gòu)基本類型3.3巖體結(jié)構(gòu)面及其充填特征3.4結(jié)構(gòu)面的力學性質(zhì)3.5巖體的變形特性3.6巖體的強度特性3.7巖體的水力學性質(zhì)3.8巖體質(zhì)量評價及其分類第三章巖體力學性質(zhì)3.1概述第三章巖體力學性質(zhì)13.7巖體的水力學性質(zhì)巖體的水力學性質(zhì)是指巖體的滲透特性及在滲流作用下所表現(xiàn)出來的力學性質(zhì)。巖體滲流的特點：取決于巖體結(jié)構(gòu)面和巖塊的性質(zhì)；巖體滲流以裂隙導水，微裂隙和巖石孔隙儲水為特色；巖體的裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流具有定向性；巖體一般可以看成非連續(xù)介質(zhì)（對于密集裂隙可以看成等校連續(xù)介質(zhì)）巖體的滲流具有非均質(zhì)性和各向異性；一般符合達西定律；受到應力場的影響顯著；在裂隙交叉處具有“偏流效應”，偏向?qū)挻罅严兜囊粋?cè)；3.7巖體的水力學性質(zhì)巖體的水力學性質(zhì)是指巖體的滲透特性及23.7.1巖體空隙的結(jié)構(gòu)類型巖體空隙是地下水賦存場子所和運移通道，巖體空隙的分布形狀、大小、連通性及空隙的類型，影響著的巖體的滲流路徑及滲流特性。多孔連續(xù)介質(zhì)定義多孔介質(zhì)質(zhì)點為包含在多孔介質(zhì)的表征性體積單元（REV，Representativeelementvolume）內(nèi)的所有流體質(zhì)點與固體顆粒的總和。由連續(xù)分布的多孔介質(zhì)點組成的介質(zhì)稱為多孔連續(xù)介質(zhì)。3.7.1巖體空隙的結(jié)構(gòu)類型巖體空隙是地下水賦存場子所和運33.7.1巖體空隙的結(jié)構(gòu)類型裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)由裂隙（如節(jié)理、斷層等）個體在空間上相互交叉形成的網(wǎng)絡(luò)狀空隙結(jié)構(gòu)，這種含水介質(zhì)稱為裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)。又為連通裂隙網(wǎng)絡(luò)和非連通裂隙網(wǎng)絡(luò)。雙重介質(zhì)由裂隙（節(jié)理、斷層等）和其間的孔隙巖塊構(gòu)成的空隙結(jié)構(gòu)，裂隙導水（滲流具有定向性），孔隙巖塊儲水（滲流具有均質(zhì)各向同性），這種含水介質(zhì)稱為雙重介質(zhì)。根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性，可將巖體劃分為連續(xù)介質(zhì)、等效連續(xù)介質(zhì)和非連續(xù)介質(zhì)（包括裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和雙重介質(zhì)）3.7.1巖體空隙的結(jié)構(gòu)類型裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)43.7.2巖體的滲流問題巖體的滲透性指巖體允許透過流體（氣體和液體）能力，其定量指標可用滲透率、滲透系數(shù)、滲透率張量和滲透系數(shù)張量描述。巖體的滲透率是表征巖體介質(zhì)特征的函數(shù)，它描述了巖體介質(zhì)的一種平均性質(zhì)，表示巖體介質(zhì)傳導流體的能力。巖體的滲透系數(shù)。也稱為水力傳導系數(shù)，是巖體介質(zhì)特征和流體特征的函數(shù)。它描述了巖體介質(zhì)和流體介質(zhì)的一種平均性質(zhì)。3.7.2巖體的滲流問題巖體的滲透性指巖體允許透過流體（氣5k(σ)為巖體在應力為σ時的滲透率；d為巖體顆粒的有效粒徑；c為比例常數(shù)；K(σ)為滲透系數(shù)；u為粘滯系數(shù)；3.7.2巖體的滲流問題單裂隙介質(zhì)的滲透率各向同性介質(zhì)的滲透性滲透率滲透系數(shù)k(σ)為巖體在應力為σ時的滲透率；d為巖體顆粒的有效粒徑；63.7.2巖體的滲流問題巖體的滲透張量由于巖體介質(zhì)具有非均質(zhì)各向異性，只用一個滲透系數(shù)不能反映巖體各向異性的滲透性能，需要用張量來描述巖體介質(zhì)各方向上的不同滲透性能。當裂隙的隙寬和密度十分整齊和規(guī)則，滲透張量可用主滲透方向的系數(shù)表示：3.7.2巖體的滲流問題巖體的滲透張量當裂隙的隙寬和密度十73.7.2巖體的滲流問題巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)樣本（張有天）裂隙樣本的滲透橢圓3.7.2巖體的滲流問題巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)樣本（張有天）裂隙樣本810m8m5m模擬區(qū)大小為10m×10m，生成裂隙網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域為8m×8m，選取測定滲透張量的區(qū)域為5m×5m，固定區(qū)域的中心點，逆時針旋轉(zhuǎn)矩形，每隔15°計算一次裂隙網(wǎng)絡(luò)的滲透系數(shù)

巖體滲透張量計算計算得到的最大滲透系數(shù)Kmax=1.33×10-6m/s，最小滲透系數(shù)Kmin=7.61×10-7m/s，方向角為45°，Kmax/Kmin=1.75。10m8m5m模擬區(qū)大小為10m×10m，巖體滲透張量9∠0°1m∠15°∠30°1m1m完整裂隙網(wǎng)絡(luò)連通裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體滲透張量計算∠0°1m∠15°∠30°1m1m完整裂隙網(wǎng)絡(luò)連通裂隙網(wǎng)絡(luò)巖101m1m1m∠45°∠60°∠75°完整裂隙網(wǎng)絡(luò)連通裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體滲透張量計算1m1m1m∠45°∠60°∠75°完整裂隙網(wǎng)絡(luò)連通裂隙網(wǎng)絡(luò)113.7.3地下水滲流對巖體力學性質(zhì)的影響地下水是一種重要的地質(zhì)營力，它與巖體之間的相互作用，一方面改變著巖體的物理、化學及力學性質(zhì)，另一方面也改變著地下水自身物理、力學性質(zhì)及化學組分。地下水滲流對巖體產(chǎn)生三種作用：物理作用、化學作用和力學作用。物理作用潤滑作用。使不連續(xù)面上的摩阻力減小和作用在不連續(xù)面上的剪應力效應增強，誘發(fā)巖體沿不連續(xù)面剪切運動。反映在力學上就是使巖體的摩擦角減小。軟化和泥化作用。表現(xiàn)在對巖體結(jié)構(gòu)面充填物的物理性狀改變上，從固態(tài)向液態(tài)的弱化作用。使巖體力學性能降低，內(nèi)聚力和摩擦角減小。3.7.3地下水滲流對巖體力學性質(zhì)的影響地下水是一種重要的123.7.3地下水滲流對巖體力學性質(zhì)的影響化學作用離子作用。地下水與巖體之間的離子交換使得巖土體的結(jié)構(gòu)改變，從而影響巖土體的力學性質(zhì)。溶解作用和溶蝕作用。大氣降水帶入地下大量的酸性氣體，對碳酸鹽類巖石產(chǎn)生溶蝕作用。水化作用。水分子附著到巖石離子上，改變巖石微細觀結(jié)構(gòu)，減小巖土體的內(nèi)聚力，還有遇水膨脹作用，如膨脹土。水解作用。改變巖土體的PH值，使巖土體物質(zhì)發(fā)生改變，從而影響其力學性質(zhì)。3.7.3地下水滲流對巖體力學性質(zhì)的影響化學作用133.7.3地下水滲流對巖體力學性質(zhì)的影響力學作用主要通過空隙靜水壓力和空隙動水壓力作用對巖土體的力學性質(zhì)施加影響，前者減小本的有效應力而降低巖體強度，使裂隙產(chǎn)生擴容變形；后者對巖體