文档介绍：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)
从形式上可划分为: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。
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结构面的力学性质（剪切变形）
①两种类型：
、无充填物－脆性变形
有明显的峰值、应力降
、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
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结构面的力学性质 (剪切变形)
: 剪切过程中产生的法向移动分量.
①岩石强度高，凸台角i小，法向力N小，发生剪胀现象(b)
②岩石强度低，凸台角i大，法向力N大，发生剪断现象(c)
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三. 结构面的抗剪强度(库仑准则)
结构面剪切强度
结构面的力学性质 (抗剪强度)
是结构面的粘结力和摩擦角。
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结构面的力学性质 (抗剪强度)
结构面的抗剪强度
C,ф:结构面上的粘结力和
摩擦角
n:结构面上的法向应力
ф = фb + i
фb:岩石平坦表面摩擦角
i :结构面上的凸台斜坡角
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JCS为结构面抗压强度
JRC为结构面粗糙系数
JRC在0-20间变化:
平坦***滑结构面为5;
平坦起伏结构面为10;
粗糙起伏结构面为20;
抗剪强度公式(Barton)
考虑了:法向力（n）、粗糙度（JRC）、结构面强度（JCS）
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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，峰值剪胀角减小；
5、随结构面粗糙度减小，
尺寸效应减小。
结构面的力学性质
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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。
结构面的力学性质
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岩体的变形特征
1岩体受压变形性质
2岩体受剪变形性质
3岩体各向异性特征
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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
有残余应力，这是岩体结构效应。
岩体的变形特征（单轴和三轴压缩变形特征）
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（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，
有较大回弹变形，这是弹性后效。
岩体的变形特征（单轴和三轴压缩变形特征）
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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）变形的应变
b —岩体弹性变形应变;
岩体的变形特征（单轴和三轴压缩变形特征）
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二、 岩体剪切变形特征
①