文档介绍：• 变形性质
法向变形、剪切变形（特征、本构方程）
•
平直无充填结构面、粗糙起伏无充填结构面、
非贯通断续结构面、有充填物的软弱结构面
第三章
结构面的变形与强度性质
岩体力学结构面的变形与强度性质
概述
研究结构面变形和强度特性的意义如何？
具有十分重要的工程实践意义
1）岩石工程实践表明，有相当一部分工程岩体的失稳破
坏是沿软弱结构面破坏的。结构面的强度性质是评价岩体
稳定性的关键。
2）结构面及其充填物的变形是岩体变形的主要组成部分，
控制着工程岩体的变形特性。
3）结构面是岩体中渗透水流的主要通道。工程岩体结构面
的变形又将极大地改变岩体的渗透性、应力分布及其强度。
4）工程岩体中应力的分布受结构面及其力学性质的影响。
岩体力学结构面的变形与强度性质
某露天矿边坡
岩体力学结构面的变形与强度性质
结构面的变形性质
一、法向变形性质结构面
（一）法向变形特征
结构面法向加载变形特征：
结构面的法向闭合变形 ∆V j
∆V j = ∆Vt − ∆Vr
1)加载初期, σ n ∆V j 迅速 ,应力-变形曲线呈上凹型。当 σ n 某值时, σ n − ∆Vt 曲线变陡,并与σ n − ∆Vr 曲线大致平行结构面已基本上完全闭合,其变形主要是岩块产生变形。这时 ∆V j则趋于结构面最大闭合量 Vm
岩体力学结构面的变形与强度性质
2) 初始压缩阶段,含结构面的岩块变形
主要由结构面闭合造成。试验表明,当
σn =1MPa 时, ∆Vt ∆Vr ≈ 5 ~ 30,结构面的变形占很大部分。其大小还取决于结构面的类型及其风化变质程度等因素。
3)从σn ≈σc 3 时起,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。
4)结构面σ n − ∆V j 曲线大致为以
∆V j = Vm为渐近线的非线性曲线。
结构面闭合曲线可用初始法向刚度及最
大闭合量来确定。
岩体力学结构面的变形与强度性质
5) 结构面的初始法向刚度为σn − ∆Vj 曲
线原点处的切线斜率，即：
6) 结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度（ｅ）。
因为结构面是凹凸不平的，无论多高的法向压力，两壁面间不可能达到100％的接触。试验表明，结构面两壁面一般只能达到40％～70％左右的接触。
岩体力学结构面的变形与强度性质
结构面法向加荷、卸荷变形特征：
1)结构面卸荷σ n − ∆V j 曲线
为以∆V j = Vm为渐近线的非
线性曲线。卸荷后有很大的
残余变形（松胀变形）。
该残余变形的大小主要决定于结构面的张开度(e)、粗糙度
（JRC）、壁岩强度(JCS)及加、卸载循环次数等因素。
2) 结构面的卸荷刚度比岩块的加载刚度大。
岩体力学结构面的变形与强度性质
卸载变形特征：
n
循环荷载条件下结构面的σ
− ∆ V j 曲线
未
风
化
结
构
面
中
风
化
结
构
面
3)随着循环次数的增加,
σ n − ∆V j 曲线逐渐变陡，
且整体向左移。
4) 每次循环荷载所得的
曲线形状十分相似，且
其特征与加荷方式及其
受力历史无关。
岩体力学结构面的变形与强度性质
（二）结构面法向变形本构方程
结构面的变形本构方程－－指结构面的应力- 结构面变形关系，其能够反映结构面的变形性质和变形过程。
岩体力学结构面的变形与强度性质
2. 班迪斯(Bandis等，1983)方程
研究大量试验曲线后，提出：
岩体力学结构面的变形与强度性质