第三章 结构面课件.pptVIP

各种结构面抗剪强度指标的变化范围 结构面剪切刚度直剪试验结果 τ 五、粗糙起伏无充填的结构面的强度特征 起伏度的存在，使其抗剪破坏机 理因法向应力大小而不同，抗剪 σ n τ 强度相差较大： 1. 当σ n 较小时,上盘岩块在剪力作用下,沿结构面滑动 (滑动破坏),产生爬坡效应（剪胀效应）,增大了τ 。 2. 当σ n 较大时，上盘岩块在剪力作用下，剪断凸起而 平衡，产生啃断效应，增大了τ 。 o o Cj =0.1~0.55MPa τ = σ tg (φ b + i ) 起伏角 起伏差 φ b 齿面摩擦角 齿面粘聚力 Cb = 0 σ n = τ sin i + σ cos i τ n = τ cos i ? σ sin i 结构面强度 τ n = σ n tg φ b 服从莫尔－ 库仑判据： 佩顿公式 抗剪强度表达式 1. 当法向应力较低时 σ σ I 单个凸起体滑移面上的应力： （一）规则锯齿形结构面 剪胀效应：结构面在剪切过程中,由 于起伏度的存在,结构面的摩擦角由 φ b 增大到(φb + i ) 的现象。 剪胀：结构面在剪切过程中产生的 法向位移分量的现象。原因在于在 剪应力作用下,沿凸起的滑移,除产生 切向位移外,还产生沿向上的移动。 强度包络线 以上是两种极端情况。实际上,由于结构 面的风化差异、起伏差异等,不论法向力 多大,总有部分凸起被剪断,部分不被剪 断。所有其强度包络线为曲线,不是折线 τ = C + σ tg φ 2. 当法向应力较大时 σ ≥ σ I 齿无法发生相对滑移,而凸起被剪断 抗剪强度：τ = C + σ tg φ 起伏角 起伏差 齿面粘聚力 Cb = 0 结构面壁岩的内聚力和内摩擦角 凸起被剪断的条件： φ α 巴顿提出不规则结构面的抗剪强度的三个参数，即 1. 巴顿公式 （二）不规则起伏结构面 JRC ? ? 结构面粗糙度系数。它表示结构面的粗糙程度,巴顿将结构 面的粗糙程度分为10级,其值分别定为0～20 ,而粗糙程度剖 面的长度是以10cm为准 。 JCS ? ? 结构面壁岩的单轴抗压强度 。在壁岩风化较轻时,可利用岩 芯进行常规单轴抗压强度测试求得;当壁岩受风化时,岩块d强 度不能代表节理壁面的强度，这时可用i 回弹试验求得。 φb ? ? 基本内摩擦角 。可以从平的未风化岩石的表面残余剪切实 验求出，事实上对于多数光滑未风化的岩石表面来说， 值 为25°～35° 。 ? u ? ? α d = σ ? 1 α d = tg ? ? V ? ? ? 巴顿提出：以剪胀角α d代替 起伏角 i 。剪胀角定义为剪 切时剪切位移的轨迹线与水 平线的夹角，即： 试验研究统计得到： ) JRC JC S lg 2 τ = σ tg (1.78α d + 32.88 o * ? 变形性质 法向变形、剪切变形（特征、本构方程） ? 强度性质 平直无充填结构面、粗糙起伏无充填结构面、 非贯通断续结构面、有充填物的软弱结构面 第五章 结构面的变形与强度性质 1） 岩石工程实践表明，有相当一部分工程岩体的失稳破 坏是沿软弱结构面破坏的。结构面的强度性质是评价岩体 稳定性的关键。 第一节 概述 研究结构面变形和强度特性的意义如何？ 具有十分重要的工程实践意义 2） 结构面及其充填物的变形是岩体变形的主要组成部分， 控制着工程岩体的变形特性。 3） 结构面是岩体中渗透水流的主要通道。工程岩体结构面 的变形又将极大地改变岩体的渗透性、应力分布及其强度。 4） 工程岩体中应力的分布受结构面及其力学性质的影响。 某露天矿边坡 n 法向应力σn（MPa） 法向应力σn（MPa） σ σ N ?Vr N N ?Vt 第二节 结构面的变形性质 一、法向变形性质 结构面 （一）法向变形特征 n 结构面法向加载变形特征： 结构面的法向闭合变形 ?V j ?V j = ?Vt ? ?Vr 1)加载初期, n ?V j 迅速 , 应力-变形曲线呈上凹型。 当 σ n 某值时, n ? ?Vt 曲线变 陡,并与σ n ? ?Vr 曲线大致平 行 结构面已基本上完全闭 合,其变形主要是岩块产生变 形 。这时 ?V j则趋于结构面 最大闭合量 Vm A 30 25 岩块 20 15 B 含嵌合结 构面岩块 10 5 0 30 25 20 15 10 5