岩体结构面的力学变形性质.ppt

岩体结构面的力学变形性质
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岩体力学性质——岩体结构
1 岩体结构
2 结构面类型
3 结构面分级及其特性
4 岩体结构类型
上次课内容:
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结构面的力学性质
为什么要研究结构面的力学性质？
1 引起工程岩体失稳破坏
（意大利 瓦依昂 水库 库岸滑坡）
（中国 拓溪 水库 库岸滑坡）
2 控制岩体变形
3 控制地下水渗透
4 影响岩体中应力分布
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1结构面法向变形与刚度
2结构面切向变形与刚度
3结构面的抗剪强度
结构面的力学性质
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结构面的力学性质(法向变形)
一、结构面的法向变形：在法向载荷作用下，岩石粗糙结构面的接触面积和接触点数随着载荷的增加而增加，结构面的间隙减小，应力与法向变形之间呈现指数关系；
1、Goodman（1974）提出的法向应力与结构面闭合量的关系：
ξ 为原位压力；δmax为最大的可能闭和量；s和t为参数
t
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法向刚度Kn:单位法向变形的法向应力的梯度.
（Goodman,1974）
式中Kn0：结构面的初始刚度
结构面的力学性质
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2、班迪斯（Bandis,1984）:通过大量的天然的,不同风化程度和表面粗糙度的非充填结构面实验研究.
双曲线型法向应力与法向变形的关系.

式中：a、b为常数
结构面的力学性质 (法向变形)
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①曲线形状，先凹，后陡；可由
初始法向刚度和最大闭合量确定
②初始阶段，结构面变形为主，当
σn=σc/3时结构面变形基本完成
③最大闭合量小于张开度。
结构面的力学性质
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结构面的力学性质 (剪切变形)

（无充填物），剪应力上升较快，当剪应力达到峰值后抗剪能力下降较大，并产生不规则的峰后变形或滞滑现象。
（有充填物），初始阶段剪切变形曲线斜率逐渐减小，曲线没有明显的峰值出现，最后恒定
二、结构面的剪切变形：在法向应力作用下，结构面在剪切作用下产生切向变形。
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剪切刚度：
1974年Goodman提出：
式中：Kt0－初始剪切刚度
τs－产生较大剪切位移时的剪应力渐近值
结构面的力学性质(剪切变形)
从形式上可划分为:弹性区、剪应力峰值区和塑性区。在结构面剪切过程中，伴随有微凸体的变形、劈裂、结构面间的相互错动，变形有时是不可恢复的。
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