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第3章结构面的力学性质§3-1结构面的类型及其特征（1）原生结构面：在成岩过程中形成的结构面（2）构造结构面（3）次生结构面2、按结构面按受力条件可分为三、结构面的分级结构面的几何特征是反映结构面的外貌，由下列要素组成：
1、走向:结构面与水平面的交线方向，用方位角表示。
2、倾斜:结构面的倾斜方向和倾斜角度。
3、连续性。
4、粗糙度:表明结构面的粗糙程度。
5、起伏度:包括起伏波的幅度和长度。起伏波的幅度是指相邻两波峰连线与其下波槽的最大距离a,起伏波的长度是指相邻两波峰之距离。结构面的产状、形态、延展尺度、密集程度以及胶结与充填情况等是影响岩体强度和稳定性的重要因素。
1、结构面产状：指结构面的走向、倾向和倾角，对岩体是否沿某一结构面滑移起控制作用。
2、结构面形态：决定结构面抗滑力的大小，当结构面的起伏程度大，粗糙度高时，其抗滑力就大。
3、结构面的延展尺度：在工程岩体范围力，延展度大的结构面控制着岩体的强度。结构面延展情况不同，其力学效应也不同。4、结构面的密集程度：指岩体中各种结构面的发育程度。衡量密集度的指标为岩体裂隙度K和切割度Xe。式中：n为取样线l内的节理组数量.
该取样线上的裂隙度K为各组节理的裂隙度Ki之和。即：岩体按切割度分类：
Xe＝0.1～0.2完整岩体；
Xe＝0.2～0.4弱节理化岩体；
Xe＝0.4～0.6中等节理化岩体；
Xe＝0.6～0.8强节理化岩体；
Xe＝0.8～1.0完全节理化岩体；
岩体被某组结构面切割的程度Xr为：5、结构面的胶结情况及充填情况
(1)胶结结构面
泥质胶结：强度最低，在脱水情况下有一定的强度，遇水发生泥化、软化，强度明显降低。
可溶盐类胶结：干燥时有一定的强度，遇水发生溶解，强度降低。
钙质胶结：强度较高，且不受水的影响，但遇酸性水强度降低。
铁质胶结：强度较高，但易风化，力学性能不稳定。
硅质胶结：强度高，力学性能稳定。
可见，胶结结构面随胶结物的成分不同，其力学效应有很大差别。(2)非胶结结构面
分为有充填物的结构面和无充填物的结构面。
无充填物的结构面：其强度主要取决于结构面两侧岩石的力学性质及结构面粗糙度。
有充填物的结构面：其强度除与充填物、结构面两侧岩壁接触面的力学特性有关外，主要取决于充填物的成分和厚度。
A、充填物成分：质粘土、砂质、角砾质等。
B、充填物厚度对结构面强度影响特别显著。按厚度可将有充填物的结构面分为：
薄膜充填：充填物厚度多在1mm以下，多系次生蚀变矿物与风化矿物构成，如滑石、粘土矿物等；
断续充填：充填物不连续，厚度多小于结构面的起伏差，使结构面强度降低。
连续充填：充填物厚度一般大于起伏差，结构面强度主要受充填物强度控制，因此，常构成岩体的主要滑动面。
厚层充填：充填厚度较大，一般几十厘米至数米，构成软弱带，如断层泥。有时表现为岩体沿接触面滑移，有时为软弱充填物本身塑性流动，常导致重大工程事故。结构面变形

法向应力与法向变形的关系

式中：
：原位压力
：最大可能闭合量
s，t：与结构面几何特征、岩石力学性质有关的两个参数法向刚度kn的表达式
1）（Goodman,1974）

式中Kn0：结构面的初始刚度
2）班迪斯（Bandis,1984）

法向应力与法向变形的关系

式中：a、b为常数
法向刚度kn

（Bandis,1984）

实质：每点的切线斜率1)两种类型
a.粗糙结构面（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。
b.平坦结构面（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，最恒定。2）剪切刚度Kt
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3）剪切变形方程

1975，卡尔哈维（Kalhaway)提出：

式中：m=1/k0,k0:初始剪切刚度
n=1/τ0,τ0－产生较大剪切位移时的剪应力渐近值4）剪切变形特征
①两种类型：
a.坚硬、无充填物－脆性变形
有明显的峰值、应力降
b.软弱、有充填物－塑性变形
无明显的峰值、应力降

②风化结构面，峰值位移变大、剪切刚度变小
③随法向应力减小、剪切规模增大，剪切刚度减小§3-4结构面的抗剪强度剪胀现象与剪断现象

①岩石强度↑，爬坡角i↓，法向力N↓，发生剪胀现象(b)

②岩石强度↓，爬坡角i↑，法向力N↑，发生剪断现象(c)如图为结构面有凸台的模型的剪应力与法向应力的关系曲线，它近似呈双直线的特．结构面受剪初期，剪切力上升较快；随着剪力和剪切变形增加，结构面上部分凸台被剪断，此后剪切力上升，梯度变小，直至达到峰值抗剪强度．不规则粗糙结构面的抗剪强度