［精选PPT］岩体结构面的力学变形性质.ppt

文档介绍：岩石力学与工程
ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
结构面的力学性质
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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:
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
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
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
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
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)

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
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。
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)
: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。