岩体结构面的力学、变形性质.ppt

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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
剪强度公式(Barton)
考虑了:法向力（n）、粗糙度（JRC）、结构面强度（JCS）
四、结构面力学性质的尺寸效应
1、随着试块面积增加，平均峰值剪应力呈减小趋势，平均摩擦角下降；
2、随着结构面面积增大，峰值强度时的位移量增大；
3、随着尺度增加，剪切破坏由脆性向延性转化；
4、尺寸加大，峰值剪胀角减小；
5、随结构面粗糙度减小，
尺寸效应减小。
结构面的力学性质
五、充填物对结构面力学性质影响
1、随夹层厚度增大，强度迅速降低；
2、随夹层颗粒增大，强度增大，但超过30mm以后变化不大；
3、随含水量增加，使粘结力和摩擦力下降，强度下降
4、泥化夹层的影响，时效性，恒定荷载下产生蠕变。
结构面的力学性质
岩体的变形特征
1岩体受压变形性质
2岩体受剪变形性质
3岩体各向异性特征
一、岩体的单轴和三轴压缩下变形特征
（1）岩体应力－应变全过程曲线
①在加载过程，结构面压密与闭合，应力－应变曲线，呈上凹型。
②中途卸载有弹性后效现象和不可恢复残余变形。这是结构面闭合、滑移、错动造成的。
③完全卸载，再加载形成形
式上的“开环型”曲线，这
也是弹性后效造成的。
④峰值强度后，岩体开始破
坏，应力下降较缓慢，仍
有残余应力，这是岩体结构效应。
岩体的变形特征（单轴和三轴压缩变形特征）
（2）卸载时荷载不降至零时的应力－应变曲线
①卸荷不降至零时的循环加载应力－应变曲线呈“闭环型”。
②随着外荷加大、循环次数增多，闭环后移，这是结构面逐级被压密与啮合，这是结构面逐级被压密与啮合所致。
③闭环逐渐变窄→演变呈一条线，
这是压密程度越来越高，弹性
后效变小的原因。
④当卸荷至零持续一定时间后，
有较大回弹变形，这是弹性后效。
岩体的变形特征（单轴和三轴压缩变形特征）


岩体的变形模量
可以从室内应力—应变关系、岩体变形机理、以及现场岩体力学测试中求得。
从图，变形模量可按下式求得：
式中  —应力;
a —岩体永久（残余）变形的应变
b —岩体弹性变形应变;
岩体的变形特征（单轴和三轴压缩变形特征）


0
二、 岩体剪切变形特征
①在屈服点前，变形曲线与抗压变形相似，上凹型。
②屈服点后，某个结构面或结构体首先剪坏，随之出现一次应力下降。峰值前可能发现多次应力升降。升降程度与结构面或结构体强度有关，岩体越破碎，应力降反而不明显。
③当应力增加到一定应力水平时，
岩体剪切变形已积累到一定程度
没剪破的部位以瞬间破坏方式出
现，并伴有一次大的应力降。
④随后产生稳定滑移
岩体的变形特征（剪切变形特征）
有关的工程问题：边坡滑坡、坝基底部滑移等；
三、 岩体各向异性变形特征
试件模型：12mmX12mmX36mm的块体单元 分离度x
x＝1表示贯通， x ＝0为完整试件， x为分离度
①岩体力学性质具有各向异性，变形、破坏机制、强度特征不同。
②工程布置要考虑如何扬长避短，充分发挥岩体自身强度，维持工程稳定性。
岩体的变形特征（各向异性变形特征）
岩体各向异性变形特征
当结构面与最小主应力X方向的夹角为：
15°和75 °时：脆性破坏
60 °，45 °和60 °时，出现短暂弹性，变形模量降低，出现延性破坏；
围压升高，变形模量增大；
破坏形式随着角度变化；
当结构面平行于中间主应力时，中间主应力对于强度的影响不大，但是其它情况下的影响较大；
岩体的水力学性质
渗流的特点：
取决于岩体结构面和岩块的性质；
岩体渗流以裂隙导水，微裂隙和岩石孔隙水为特色；
岩体的裂隙网络渗流具有定向性；
岩体一般可以看成非连续介质（对于密集裂隙可以看成等校连续介质）
岩体的渗流具有非均质性和各项异性；
一般符合达西定律；
受到应力场的影响显著；
在裂隙交叉处具有“偏流效应”，偏向宽大裂隙的一侧；