岩体结构面的力学变形性质学习教案.pptx

会计学3.2结构面的力学(lìxué)性质
1结构面法向变形(biànxíng)与刚度

2结构面切向变形(biànxíng)与刚度

3结构面的抗剪强度3.2结构面的力学性质(xìngzhì)(法向变形) 法向刚度(ɡānɡdù)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(ɡānɡdù)2、班迪斯（Bandis,1984）:通过大量(dàliàng)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
3.2结构面的力学(lìxué)性质 (剪切变形)剪切刚度：

1974年Goodman提出：

式中：Kt0－初始剪切刚度
τs－产生较大(jiàodà)剪切位移时的剪应力渐近值3.2结构(jiégòu)面的力学性质（剪切变形）3.2结构面的力学性质(xìngzhì) (剪切变形)三.结构面的抗剪强度(库仑(kùlún)准则)
结构面剪切强度

3.2结构面的力学性质(xìngzhì) (抗剪强度)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(fēnɡzhí)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(fēnɡzhí)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(fēnɡzhí)剪胀角减小；
5、随结构面粗糙度减小，
尺寸效应减小。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(kēlì)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。3.3岩体的变形(biànxíng)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(cányú)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(cányú)应力，这是岩体结构效应。（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(jiàodà)回弹变形，这是弹性后效。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(cányú)）变形的应变
b—岩体弹性变形应变;
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(zēngjiā)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
三、岩体各向异性变形特征(tèzhēng)
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(tèzhēng)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。岩体各向异性变形(biànxíng)特征岩体的水力学性质(xìngzhì)结束语