岩体力学cha5结构面的变形与强度性质.ppt

第五章结构面的变形与强度性质

贾洪彪

中国地质大学
岩土工程与工程地质系第五章结构面的变形与强度性质§5.1概述工程实例第五章结构面的变形与强度性质§5.2结构面的变形性质应力-变形关系曲线开始时随着法向应力增加，结构面闭合变形迅速增长，σn-ΔV及σn-ΔVｊ曲线均呈上凹型。当σn增到一定值时，σn-ΔVｔ曲线变陡，并与σn-ΔVｒ曲线大致平行。说明结构面已基本上完全闭合，其变形主要是岩块变形贡献的。这时ΔVｊ则趋于结构面最大闭合量Vｍ。
初始压缩阶段，含结构面的岩块变形ΔVｔ主要是由结构面的闭合造成的。试验表明，当σn＝１MPa时，ΔVｔ/ΔVｒ可达５~３０，说明ΔVｔ占了很大一部分。
法向应力σn大约从σｃ/3处开始，含结构面的岩块变形由以结构面的闭合为主转为以岩块的弹性变形为主。结构面的σn-ΔVｊ曲线大致为以ΔVｊ＝Vｍ为渐近线的非线性曲线。可用初始法向刚度及最大闭合量来确定，与结构面的类型及壁岩性质无关。
结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度（ｅ）。这是因为结构面是凹凸不平的，两壁面间无论如何也不可能达到100％的接触。
结构面的初始法向刚度是一个与结构面在地质历史时期的受力历史及初始应力（σｉ）有关的量，其定义为σn-Vｊ曲线原点处的切线斜率，即：2.法向变形本构方程2)Bardis方程2)Bardis方程法向刚度Ｋn（normalstiffness）是指在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，在数值上等于σn-Vｊ曲线上一点的切线斜率。现场变形试验——中心孔承压板法经验估算——由Bandis方程估算Bandis经验方程求Kni，Vm壁岩强度JCS几种结构面的抗剪参数表岩体结构面直剪试验结果表便携式直剪仪脆性变形型
塑性变形型
结构面变形与风化程度有关
结构面的剪切刚度，随法向应力的增大而增大，随结构面的规模增大而降低。卡尔哈韦（Kalhaway）方程剪切刚度KS（shearstiffness）是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前τ-u曲线上任一点的切线斜率。§5.3结构面的强度性质第五章结构面的变形与强度性质一、平直无充填的结构面第五章结构面的变形与强度性质二、粗糙起伏无充填的结构面1、规则锯齿形结构面
1）σ较小，剪胀作用2）σ较大，啃断效用2、不规则起伏结构面巴顿（Ｂarton，1973）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（angleofdilatancy）的定义为剪切时剪切位移的轨迹线与水平线的夹角，即：Barton方程：

Ladanyi&Archambault方程：第五章结构面的变形与强度性质三、非贯通断续的结构面裂面四、具有充填物的软弱结构面第五章结构面的变形与强度性质第五章结构面的变形与强度性质第五章结构面的变形与强度性质