第三节 结构面的抗剪强度课件.pptVIP

* 第三节 结构面的抗剪强度 ·?????? 结构面强度分为抗拉强度和抗剪强度。由于结构面的抗拉强度非常小，常可忽略不计，所以一般认为结构面是不能抗拉的。因此，通常仅考虑结构面的抗剪强度。 ??? 在工程荷载作用下，岩体破坏常以沿某些软弱结构面的滑动破坏为主。因此，在岩体力学中结构面的抗剪强度通常是研究的重点内容。 条件不同、性质不同的结构面其发生剪切作用的机理不同，因此其抗剪强度的确定方法也不同。下面将分四种类型来介绍结构面的抗剪强度。 一、平直无充填的结构面 平直无充填的结构面包括：剪应力作用下形成的剪性破裂面（如剪节理、剪裂隙等）、发育较好的层理面与片理面。 其特点：是面平直、光滑，只具微弱的风化蚀变。坚硬岩体中的剪破裂面还发育有镜面、擦痕及应力矿物薄膜等。 抗剪强度：这类结构面的抗剪强度大致与人工磨制面的摩擦强度接近，即： 二、粗糙起伏无充填的结构面 这种类型的结构面，其剪切特点是： （1）当法向应力σ较小时，上盘岩块上下运动，产生爬坡效应，增大了τ； （2）当σ较大时，将剪断凸起而运动，也增大了τ。 由于结构面的粗糙起伏情况比较复杂，因此抗剪强度的确定也比较困难。 下面就先讨论理想的简单的条件（规则锯齿形结构面 ），再讨论一般的情况（不规则起伏结构面）。 1、规则锯齿形结构面 （1）σ较小，剪胀作用,其强度遵循Patton公式： 结构面上的应力： 由库仑-纳维尔判据得： 将τn、σn代入上式得： （2）σ较大，啃断作用，其强度接近岩块的强度，即： 式中：φ 、Ｃ分别为结构面壁岩的内摩擦角和内聚力。 综合上二式，结构面的抗剪强度包络线如下图所示。 剪断凸起的条件为： 2、不规则起伏结构面 自然界岩体中绝大多数结构面的粗糙起伏形态是不规则的，起伏角也不是常数，见下图。 这类结构面的强度包络线不是折线，而是曲线形式。 巴顿（Barton）对8种不同粗糙起伏的结构面进行了试验研究，提出了剪胀角的概念并用以代替起伏角。 剪胀角αd——剪切时剪切位移的轨迹线与水平线的夹角，即： Barton 通过大量结构面剪切试验，用统计方法求得Barton方程： 基本摩擦角 粗糙度系数 壁岩强度 又 故 或 三、非贯通断续的结构面 这类结构面由裂隙面和非贯通的岩桥组成。在剪切过程中，一般认为两者都起抗剪作用。即通过的裂隙面和岩桥都起抗剪作用。 假设沿整个剪切面上的应力分布是均匀的，结构面的线连续性系数为Ｋ1，则整个结构面的抗剪强度为： 裂隙面 岩桥 库仑-纳维尔定律： 其中： *