工程地质分析原理 第三章 岩体的变形与破坏

第三章第三章 岩体的变形与破坏岩体的变形与破坏3.1 3.1 基本概念及研究意义基本概念及研究意义 变形变形变形变形：岩体承受应力，就会在体积、形状或宏岩体承受应力，就会在体积、形状或宏岩体承受应力，就会在体积、形状或宏岩体承受应力，就会在体积、形状或宏观连续性上发生某种变化（解释）。宏观连续性无观连续性上发生某种变化（解释）。宏观连续性无观连续性上发生某种变化（解释）。宏观连续性无观连续性上发生某种变化（解释）。宏观连续性无明显变化者称为变形（明显变化者称为变形（明显变化者称为变形（明显变化者称为变形（deformation)deformation)deformation)deformation)。破坏破坏破坏破坏：如果宏观连续性发生了显著变化的称为如果宏观连续性发生了显著变化的称为如果宏观连续性发生了显著变化的称为如果宏观连续性发生了显著变化的称为破坏（破坏（破坏（破坏（failure)failure)failure)failure)。岩体变形破坏的岩体变形破坏的岩体变形破坏的岩体变形破坏的方式与过程方式与过程方式与过程方式与过程既取决于既取决于既取决于既取决于岩体的岩岩体的岩岩体的岩岩体的岩性、结构性、结构性、结构性、结构，也与所承受的，也与所承受的，也与所承受的，也与所承受的应力状态及其变化应力状态及其变化应力状态及其变化应力状态及其变化有关。有关。有关。有关。为什么要研究这两个问题，因为岩体在变形发展为什么要研究这两个问题，因为岩体在变形发展为什么要研究这两个问题，因为岩体在变形发展为什么要研究这两个问题，因为岩体在变形发展与破坏过程中，除岩体内部结构与外型不断发生变化与破坏过程中，除岩体内部结构与外型不断发生变化与破坏过程中，除岩体内部结构与外型不断发生变化与破坏过程中，除岩体内部结构与外型不断发生变化外，岩体的外，岩体的外，岩体的外，岩体的应力状态也随之调整应力状态也随之调整应力状态也随之调整应力状态也随之调整，并引起弹性变形和，并引起弹性变形和，并引起弹性变形和，并引起弹性变形和释放等效应。释放等效应。释放等效应。释放等效应。区域稳定和岩体稳定工程分析中的一个核心问题区域稳定和岩体稳定工程分析中的一个核心问题区域稳定和岩体稳定工程分析中的一个核心问题区域稳定和岩体稳定工程分析中的一个核心问题就是要对就是要对就是要对就是要对上述变化和效应作出预测和评价，并论证它上述变化和效应作出预测和评价，并论证它上述变化和效应作出预测和评价，并论证它上述变化和效应作出预测和评价，并论证它们对人类工程活动的影响们对人类工程活动的影响们对人类工程活动的影响们对人类工程活动的影响。本章首先讨论本章首先讨论本章首先讨论本章首先讨论不同荷载条件下不同荷载条件下不同荷载条件下不同荷载条件下岩体变形破坏岩体变形破坏岩体变形破坏岩体变形破坏机制机制机制机制和过程；和过程；和过程；和过程；在此基础上讨论变形破坏过程中的在此基础上讨论变形破坏过程中的在此基础上讨论变形破坏过程中的在此基础上讨论变形破坏过程中的时间效应时间效应时间效应时间效应及岩体中及岩体中及岩体中及岩体中空隙水压力空隙水压力空隙水压力空隙水压力对岩体变形破坏的对岩体变形破坏的对岩体变形破坏的对岩体变形破坏的影响影响影响影响。3.1.1 3.1.1 3.1.1 3.1.1 岩体变形破坏的基本过程与阶段划分岩体变形破坏的基本过程与阶段划分岩体变形破坏的基本过程与阶段划分岩体变形破坏的基本过程与阶段划分 根据裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线，可大致将块根据裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线，可大致将块根据裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线，可大致将块根据裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线，可大致将块状岩体受力变形破坏过程划分为五个阶段：状岩体受力变形破坏过程划分为五个阶段：状岩体受力变形破坏过程划分为五个阶段：状岩体受力变形破坏过程划分为五个阶段：见图见图见图见图图 3-1 三轴压应力作用下岩石的变形破坏过程3.超过弹性极限（屈服点），岩体进入塑性变形阶段，体内开始出现微破裂，且随应力差的增大而发展，当应力保持不变时，破裂也停止发展。由于微破裂的出现，岩体体积压缩速率减缓，而轴向应变速率和侧向应变速率均有所增高1.原有张性结构面逐渐闭合，充填物被压密，压缩变形具非线性特征，应力应变曲线呈缓坡下凹型4.微破裂的发展出现了质的变化：即使工作应力保持不变，由于应力的集中效应，破裂仍会不断的累进性发展。首先从薄弱环节开始，然后应力在另一个薄弱环节集中，依次下去，直至整体破坏。体积应变转为膨胀，轴应变速率和侧向应变速率加速增大2.经压密后，岩体从不连续介质转化为似连续介质，进入弹性变形阶段。该过程的长短视岩石坚硬程度而定5.强度丧失和完全破坏阶段：岩体内部的微破裂面发展为贯通性破裂面，岩体强度迅速减弱，变形继续发展，直至岩体被分成相互脱离的块体而完全破坏屈服强度 上述各阶段不同的岩体会存在一些差异，但所有上述各阶段不同的岩体会存在一些差异，但所有上述各阶段不同的岩体会存在一些差异，但所有上述各阶段不同的岩体会存在一些差异，但所有岩体都具有如下一些共性：岩体都具有如下一些共性：岩体都具有如下一些共性：岩体都具有如下一些共性：（1 1 1 1）岩体的最终破坏是以形成岩体的最终破坏是以形成岩体的最终破坏是以形成岩体的最终破坏是以形成贯通性破坏面贯通性破坏面贯通性破坏面贯通性破坏面，并，并，并，并分裂成分裂成分裂成分裂成相互脱离的块体相互脱离的块体相互脱离的块体相互脱离的块体为其标志为其标志为其标志为其标志。（2 2 2 2）变形过程中所具有的）变形过程中所具有的）变形过程中所具有的）变形过程中所具有的阶段性特征阶段性特征阶段性特征阶段性特征是判断岩体是判断岩体是判断岩体是判断岩体或地质体演变阶段、或地质体演变阶段、或地质体演变阶段、或地质体演变阶段、预测其发展趋势的重要依据预测其发展趋势的重要依据预测其发展趋势的重要依据预测其发展趋势的重要依据。（3 3 3 3）变形过程中还包含恒定应力的长期作用下的）变形过程中还包含恒定应力的长期作用下的）变形过程中还包含恒定应力的长期作用下的）变形过程中还包含恒定应力的长期作用下的蠕变（或流变）。即变形到破坏有时经历一个相当长蠕变（或流变）。即变形到破坏有时经历一个相当长蠕变（或流变）。即变形到破坏有时经历一个相当长蠕变（或流变）。即变形到破坏有时经历一个相当长的时期，过程中的时期，过程中的时期，过程中的时期，过程中蠕变效应蠕变效应蠕变效应蠕变效应意义重大。岩体的不稳定发意义重大。岩体的不稳定发意义重大。岩体的不稳定发意义重大。岩体的不稳定发展阶段相当于展阶段相当于展阶段相当于展阶段相当于加速蠕变加速蠕变加速蠕变加速蠕变阶段，进入此阶段的岩体达到阶段，进入此阶段的岩体达到阶段，进入此阶段的岩体达到阶段，进入此阶段的岩体达到最终破坏已势在必然，仅仅是个时间的问题。判断进最终破坏已势在必然，仅仅是个时间的问题。判断进最终破坏已势在必然，仅仅是个时间的问题。判断进最终破坏已势在必然，仅仅是个时间的问题。判断进入加速蠕变阶段的变形标志和临界应力状态是一个重入加速蠕变阶段的变形标志和临界应力状态是一个重入加速蠕变阶段的变形标志和临界应力状态是一个重入加速蠕变阶段的变形标志和临界应力状态是一个重要的课题。要的课题。要的课题。要的课题。3.1.2 3.1.2 3.1.2 3.1.2 岩体破坏的基本形式岩体破坏的基本形式岩体破坏的基本形式岩体破坏的基本形式 根据岩体破坏机制可将岩体破坏划分为根据岩体破坏机制可将岩体破坏划分为根据岩体破坏机制可将岩体破坏划分为根据岩体破坏机制可将岩体破坏划分为剪性破坏剪性破坏剪性破坏剪性破坏和和和和张性破坏两类张性破坏两类张性破坏两类张性破坏两类。岩体破坏剪断破坏剪性破坏张性破坏 剪切滑动破坏塑性破坏破坏方式影响因素破坏方式影响因素：荷载条件、岩性、结构及所处的环境特征及配合荷载条件、岩性、结构及所处的环境特征及配合情况情况 3.1.2.1 3.1.2.1 3.1.2.1 3.1.2.1 岩体变形破坏形式与受力状态的关系岩体变形破坏形式与受力状态的关系岩体变形破坏形式与受力状态的关系岩体变形破坏形式与受力状态的关系 岩石的三轴实验表明，岩石破坏形式与围压的大小岩石的三轴实验表明，岩石破坏形式与围压的大小有明显的关系。有明显的关系。（1 1）当在负围压及低围压条件下岩石表现为）当在负围压及低围压条件下岩石表现为拉破坏拉破坏；（2 2）随着围压增高将转化为）随着围压增高将转化为剪破坏剪破坏；（3 3）当围压升高到一定值以后，表现为）当围压升高到一定值以后，表现为塑性破坏塑性破坏。破坏机制转化的破坏机制转化的界限界限称为称为破坏机制转化围压破坏机制转化围压（如（如表表3-13-1）。从表中可以看出，由拉破坏转化为简断破坏）。从表中可以看出，由拉破坏转化为简断破坏的转化围压为的转化围压为1/51/4 1/51/4（岩石单轴抗拉强度），岩石单轴抗拉强度），由剪切转化为塑性破坏的转化围压为由剪切转化为塑性破坏的转化围压为1/32/3 1/32/3。在三向应力状态，中间主应力（在三向应力状态，中间主应力（2 2）与最大主与最大主应力、最小主应力之间的比值关系上决定岩石破坏性应力、最小主应力之间的比值关系上决定岩石破坏性质的一个重要因素。纳达（质的一个重要因素。纳达（19701970）提出）提出 2 2偏向最大偏向最大主应力或最小主应力的主应力或最小主应力的“应力状态类型参数应力状态类型参数”来来划分应力状态类型：划分应力状态类型：=（2 2-1-3）/（1-3）;当当=1时，即时，即 2=1，为拉伸应力状态；为拉伸应力状态；当当=-1时，即时，即 2=3，为压缩应力状态。为压缩应力状态。3.1.2.2 3.1.2.2 岩体破坏形式与岩体结构特征关系岩体破坏形式与岩体结构特征关系岩体破坏形式与岩体结构特征关系岩体破坏形式与岩体结构特征关系 在在在在低围压条件下低围压条件下低围压条件下低围压条件下岩石的三轴试验表明：岩石的三轴试验表明：岩石的三轴试验表明：岩石的三轴试验表明：（1 1 1 1）在相同的应力状态下）在相同的应力状态下）在相同的应力状态下）在相同的应力状态下完整块体状完整块体状完整块体状完整块体状坚硬岩石表现为坚硬岩石表现为坚硬岩石表现为坚硬岩石表现为张性破坏，通常释放出高的弹性应变能；张性破坏，通常释放出高的弹性应变能；张性破坏，通常释放出高的弹性应变能；张性破坏，通常释放出高的弹性应变能；（2 2 2 2）含有软弱结构面的）含有软弱结构面的）含有软弱结构面的）含有软弱结构面的块状块状块状块状岩体，当结构面与最大主岩体，当结构面与最大主岩体，当结构面与最大主岩体，当结构面与最大主应力之间应力之间应力之间应力之间角度合适角度合适角度合适角度合适时，则表现为沿结构面剪切滑动破坏；时，则表现为沿结构面剪切滑动破坏；时，则表现为沿结构面剪切滑动破坏；时，则表现为沿结构面剪切滑动破坏；（3 3 3 3）碎裂状岩体的破坏方式介于二者之间；）碎裂状岩体的破坏方式介于二者之间；）碎裂状岩体的破坏方式介于二者之间；）碎裂状岩体的破坏方式介于二者之间；（4 4 4 4）碎块状或散体状岩体，表现为塑性破坏。）碎块状或散体状岩体，表现为塑性破坏。）碎块状或散体状岩体，表现为塑性破坏。）碎块状或散体状岩体，表现为塑性破坏。3.1.3 3.1.3 岩体的强度特征岩体的强度特征 岩体的强度不能简单地用岩石的强度来表示。它岩体的强度不能简单地用岩石的强度来表示。它岩体的强度不能简单地用岩石的强度来表示。它岩体的强度不能简单地用岩石的强度来表示。它不仅与岩体的岩性、结构、岩体的受力状态有关，而不仅与岩体的岩性、结构、岩体的受力状态有关，而不仅与岩体的岩性、结构、岩体的受力状态有关，而不仅与岩体的岩性、结构、岩体的受力状态有关，而且还决定于岩体的可能破坏方式。设结构面与最大主且还决定于岩体的可能破坏方式。设结构面与最大主且还决定于岩体的可能破坏方式。设结构面与最大主且还决定于岩体的可能破坏方式。设结构面与最大主应力夹角应力夹角应力夹角应力夹角。模拟实验表明：模拟实验表明：模拟实验表明：模拟实验表明：vv （1 1 1 1）0 0 0 0 8888或或或或42 42 42 42 52525252 岩体破坏破坏形式将岩体破坏破坏形式将岩体破坏破坏形式将岩体破坏破坏形式将部分沿结构面剪切滑移、部部分沿结构面剪切滑移、部部分沿结构面剪切滑移、部部分沿结构面剪切滑移、部分剪断完整岩石分剪断完整岩石分剪断完整岩石分剪断完整岩石，此时岩石的强度与，此时岩石的强度与，此时岩石的强度与，此时岩石的强度与结构面结构面结构面结构面和岩石的和岩石的和岩石的和岩石的抗剪性能抗剪性能抗剪性能抗剪性能有关。有关。有关。有关。图图3-4 3-4 三种破坏形式的极限应力系数三种破坏形式的极限应力系数(n n)沿结构面滑动；沿结构面滑动；剪断完整岩石；剪断完整岩石；部分沿结构面，部分沿结构面，部分剪断岩石部分剪断岩石vv（2 2 2 2）8 8 8 8 42424252525252时时时时 岩体破坏为剪断完整岩体。岩体破坏为剪断完整岩体。岩体破坏为剪断完整岩体。岩体破坏为剪断完整岩体。以上讨论的为岩体的极限强度。以上讨论的为岩体的极限强度。以上讨论的为岩体的极限强度。以上讨论的为岩体的极限强度。岩体由弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界应岩体由弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界应岩体由弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界应岩体由弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界应 力称为岩体的力称为岩体的力称为岩体的力称为岩体的屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度（yyyy）岩体进入不稳定破裂发展阶段的临界应力称为岩体进入不稳定破裂发展阶段的临界应力称为岩体进入不稳定破裂发展阶段的临界应力称为岩体进入不稳定破裂发展阶段的临界应力称为长长长长期强度期强度期强度期强度（c c c c ）。）。）。）。岩体遭受最终破坏以后仍然保存有一定的强度，岩体遭受最终破坏以后仍然保存有一定的强度，岩体遭受最终破坏以后仍然保存有一定的强度，岩体遭受最终破坏以后仍然保存有一定的强度，称为称为称为称为残余强度残余强度残余强度残余强度。3.2 岩体在加荷过程中的变形与破坏岩体在加荷过程中的变形与破坏3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 拉断破坏机制与过程拉断破坏机制与过程拉断破坏机制与过程拉断破坏机制与过程 3.2.1.1 3.2.1.1 3.2.1.1 3.2.1.1 拉应力条件下的拉断破坏拉应力条件下的拉断破坏拉应力条件下的拉断破坏拉应力条件下的拉断破坏 拉应力条件下岩石的拉断破坏过程十分暂短。拉应力条件下岩石的拉断破坏过程十分暂短。拉应力条件下岩石的拉断破坏过程十分暂短。拉应力条件下岩石的拉断破坏过程十分暂短。根据格里菲斯破坏准则，当根据格里菲斯破坏准则，当根据格里菲斯破坏准则，当根据格里菲斯破坏准则，当1+33 01+33 01+33 01+33 0时，拉时，拉时，拉时，拉应力应力应力应力3333对对对对岩石的破坏起主导作用，此时拉破坏准则为：岩石的破坏起主导作用，此时拉破坏准则为：岩石的破坏起主导作用，此时拉破坏准则为：岩石的破坏起主导作用，此时拉破坏准则为：3 3 3 3=-St =-St =-St =-St （St St St St：岩石的抗拉强度）岩石的抗拉强度）岩石的抗拉强度）岩石的抗拉强度）当岩体中的结构面处于有利位置时，岩体的抗拉强度当岩体中的结构面处于有利位置时，岩体的抗拉强度当岩体中的结构面处于有利位置时，岩体的抗拉强度当岩体中的结构面处于有利位置时，岩体的抗拉强度远低于岩石，拉断破坏更易发生。远低于岩石，拉断破坏更易发生。远低于岩石，拉断破坏更易发生。远低于岩石，拉断破坏更易发生。3.2.1.2 3.2.1.2 压应力条件下的拉断破坏压应力条件下的拉断破坏压应力条件下的拉断破坏压应力条件下的拉断破坏 压应力条件下的拉断破坏过程要复杂得多。此时压应力条件下的拉断破坏过程要复杂得多。此时压应力条件下的拉断破坏过程要复杂得多。此时压应力条件下的拉断破坏过程要复杂得多。此时切向拉应力集中最强的部位位于与主应力方向夹角切向拉应力集中最强的部位位于与主应力方向夹角切向拉应力集中最强的部位位于与主应力方向夹角切向拉应力集中最强的部位位于与主应力方向夹角为为为为30-40 30-40 30-40 30-40 的裂隙的端部，因而破坏首先在这样一些方的裂隙的端部，因而破坏首先在这样一些方的裂隙的端部，因而破坏首先在这样一些方的裂隙的端部，因而破坏首先在这样一些方位有利的裂隙端部出现，随之扩展为分支裂隙（位有利的裂隙端部出现，随之扩展为分支裂隙（位有利的裂隙端部出现，随之扩展为分支裂隙（位有利的裂隙端部出现，随之扩展为分支裂隙（J2tJ2tJ2tJ2t）。）。）。）。其初始方向与原有裂隙长轴方向间夹角为其初始方向与原有裂隙长轴方向间夹角为其初始方向与原有裂隙长轴方向间夹角为其初始方向与原有裂隙长轴方向间夹角为2 2 2 2，随后逐随后逐随后逐随后逐渐转向与最大主应力平行。随破裂的发展，隙壁上切渐转向与最大主应力平行。随破裂的发展，隙壁上切渐转向与最大主应力平行。随破裂的发展，隙壁上切渐转向与最大主应力平行。随破裂的发展，隙壁上切向拉应力集中程度也随之而降低，向拉应力集中程度也随之而降低，向拉应力集中程度也随之而降低，向拉应力集中程度也随之而降低，当分支裂隙转为平当分支裂隙转为平当分支裂隙转为平当分支裂隙转为平行于最大主应力方向后即自动停止扩展。行于最大主应力方向后即自动停止扩展。行于最大主应力方向后即自动停止扩展。行于最大主应力方向后即自动停止扩展。故此阶段属故此阶段属故此阶段属故此阶段属稳定破裂发展阶段。稳定破裂发展阶段。稳定破裂发展阶段。稳定破裂发展阶段。这类张裂隙的形成机制区别于前者，称为这类张裂隙的形成机制区别于前者，称为这类张裂隙的形成机制区别于前者，称为这类张裂隙的形成机制区别于前者，称为压致拉压致拉压致拉压致拉裂（裂（裂（裂（compression fracturecompression fracturecompression fracturecompression fracture）随着压应力的进一步增高，已出现的分支裂隙将随着压应力的进一步增高，已出现的分支裂隙将随着压应力的进一步增高，已出现的分支裂隙将随着压应力的进一步增高，已出现的分支裂隙将进一步扩展进一步扩展进一步扩展进一步扩展，其它方向稍稍不利的裂隙端部也将产生，其它方向稍稍不利的裂隙端部也将产生，其它方向稍稍不利的裂隙端部也将产生，其它方向稍稍不利的裂隙端部也将产生分之裂隙。岩体中出现一系列与最大主应力方向平行分之裂隙。岩体中出现一系列与最大主应力方向平行分之裂隙。岩体中出现一系列与最大主应力方向平行分之裂隙。岩体中出现一系列与最大主应力方向平行的裂隙。这些裂隙可表现为具有一定的等距特征，是的裂隙。这些裂隙可表现为具有一定的等距特征，是的裂隙。这些裂隙可表现为具有一定的等距特征，是的裂隙。这些裂隙可表现为具有一定的等距特征，是岩体板裂化的主要形成机制之一。岩体板裂化的主要形成机制之一。岩体板裂化的主要形成机制之一。岩体板裂化的主要形成机制之一。压应力增高至裂隙贯通，则导致破坏。压应力增高至裂隙贯通，则导致破坏。压应力增高至裂隙贯通，则导致破坏。压应力增高至裂隙贯通，则导致破坏。按格里菲斯准则，当按格里菲斯准则，当按格里菲斯准则，当按格里菲斯准则，当1+33 01+33 01+33 01+33 0时时时时 其破坏准则为（其破坏准则为（其破坏准则为（其破坏准则为（1-3 1-3 1-3 1-3）2 2 2 2/（1+3 1+3 1+3 1+3）=8 St=8 St=8 St=8 St(岩石的抗拉强度）岩石的抗拉强度）岩石的抗拉强度）岩石的抗拉强度）单轴条件下，单轴条件下，单轴条件下，单轴条件下，1111=8 St=8 St=8 St=8 St 三向压应力条件下有：三向压应力条件下有：三向压应力条件下有：三向压应力条件下有：（1-2 1-2 1-2 1-2）2 2 2 2 +（2-3 2-3 2-3 2-3）2 2 2 2+（1-3 1-3 1-3 1-3 2 2 2 2/（1+2+3 1+2+3 1+2+3 1+2+3）=24 St=24 St=24 St=24 St 3.2.2 3.2.2 3.2.2 3.2.2 剪切变形破坏机制与过程剪切变形破坏机制与过程剪切变形破坏机制与过程剪切变形破坏机制与过程 3.2.2.1 3.2.2.1 3.2.2.1 3.2.2.1 完整岩体的剪断破坏机制与过程完整岩体的剪断破坏机制与过程完整岩体的剪断破坏机制与过程完整岩体的剪断破坏机制与过程 一完整岩体的剪断破坏具有明显的阶段性。经一完整岩体的剪断破坏具有明显的阶段性。经一完整岩体的剪断破坏具有明显的阶段性。经一完整岩体的剪断破坏具有明显的阶段性。经压密、弹性变形两个阶段进入破裂阶段以后，内部变压密、弹性变形两个阶段进入破裂阶段以后，内部变压密、弹性变形两个阶段进入破裂阶段以后，内部变压密、弹性变形两个阶段进入破裂阶段以后，内部变形破裂变形十分复杂（图形破裂变形十分复杂（图形破裂变形十分复杂（图形破裂变形十分复杂（图3 3 3 39 9 9 9）。1.1.1.1.沿潜在剪切面沿潜在剪切面沿潜在剪切面沿潜在剪切面 的剪断机制与过程的剪断机制与过程的剪断机制与过程的剪断机制与过程（1 1 1 1）拉张分支裂隙的）拉张分支裂隙的）拉张分支裂隙的）拉张分支裂隙的形成与扩展形成与扩展形成与扩展形成与扩展（2 2 2 2）法向压碎带的形）法向压碎带的形）法向压碎带的形）法向压碎带的形成成成成（3 3 3 3）潜在剪切面的贯）潜在剪切面的贯）潜在剪切面的贯）潜在剪切面的贯通通通通2.2.单剪应力条件下的破坏变形机制与过程单剪应力条件下的破坏变形机制与过程 当剪切变形发生在有一定厚度的剪切带中，表现为当剪切变形发生在有一定厚度的剪切带中，表现为在单剪（在单剪（simple shearsimple shear）应力条件下或一对力偶作用下应力条件下或一对力偶作用下的变形破坏。的变形破坏。在所形成的破裂迹象中较为常见和具有代表性的是在所形成的破裂迹象中较为常见和具有代表性的是雁列破裂面。这种破裂面进一步分为张性雁列和压扭性雁列破裂面。这种破裂面进一步分为张性雁列和压扭性雁列两类，排列方式正好相反。雁列两类，排列方式正好相反。张性雁列缝张性雁列缝T T的生长方的生长方向大体与单剪带中的最大主应力方向平行，与剪切方向向大体与单剪带中的最大主应力方向平行，与剪切方向夹角约夹角约4545，有时还可形成共扼的两组低次序剪切裂隙。，有时还可形成共扼的两组低次序剪切裂隙。压扭性雁列缝压扭性雁列缝P P生长方向与剪动方向夹角大约与岩生长方向与剪动方向夹角大约与岩石材料内摩擦角相当。两者有时可在同一剪切带中叠加石材料内摩擦角相当。两者有时可在同一剪切带中叠加产出。产出。3.2.2.2 3.2.2.2 沿原有结构面的剪切机制与过程沿原有结构面的剪切机制与过程沿原有结构面的剪切机制与过程沿原有结构面的剪切机制与过程 这类破坏机制及过程与结构面特征密切相关。断这类破坏机制及过程与结构面特征密切相关。断这类破坏机制及过程与结构面特征密切相关。断这类破坏机制及过程与结构面特征密切相关。断续结构面，其剪切破坏过程与前者相近，这里着重讨续结构面，其剪切破坏过程与前者相近，这里着重讨续结构面，其剪切破坏过程与前者相近，这里着重讨续结构面，其剪切破坏过程与前者相近，这里着重讨论连续性较好的结构面论连续性较好的结构面论连续性较好的结构面论连续性较好的结构面(带带带带),),),),按其抗剪性能可分为平面按其抗剪性能可分为平面按其抗剪性能可分为平面按其抗剪性能可分为平面摩擦、糙面摩擦和转动摩擦、糙面摩擦和转动摩擦、糙面摩擦和转动摩擦、糙面摩擦和转动(滚动滚动滚动滚动)摩擦三类。摩擦三类。摩擦三类。摩擦三类。1.1.1.1.平面摩擦平面摩擦平面摩擦平面摩擦 表现为平面摩擦特征的结构面，通常为地质历史表现为平面摩擦特征的结构面，通常为地质历史表现为平面摩擦特征的结构面，通常为地质历史表现为平面摩擦特征的结构面，通常为地质历史过程中曾经遭受过剪切滑动、随后又未胶结的结构面，过程中曾经遭受过剪切滑动、随后又未胶结的结构面，过程中曾经遭受过剪切滑动、随后又未胶结的结构面，过程中曾经遭受过剪切滑动、随后又未胶结的结构面，如层间错动面、扭性断裂面、滑动面等。这类结构面如层间错动面、扭性断裂面、滑动面等。这类结构面如层间错动面、扭性断裂面、滑动面等。这类结构面如层间错动面、扭性断裂面、滑动面等。这类结构面在其形成过程中，随剪切滑动的发展，结构面的抗剪在其形成过程中，随剪切滑动的发展，结构面的抗剪在其形成过程中，随剪切滑动的发展，结构面的抗剪在其形成过程中，随剪切滑动的发展，结构面的抗剪强度已接近残余强度强度已接近残余强度强度已接近残余强度强度已接近残余强度(图图图图313)313)313)313)；某些充填有足够厚；某些充填有足够厚；某些充填有足够厚；某些充填有足够厚的塑性夹泥致使隙面的起伏差和糙度已不起控制作用的塑性夹泥致使隙面的起伏差和糙度已不起控制作用的塑性夹泥致使隙面的起伏差和糙度已不起控制作用的塑性夹泥致使隙面的起伏差和糙度已不起控制作用的结构面，亦具平面摩擦特征，其抗剪强度由夹泥的的结构面，亦具平面摩擦特征，其抗剪强度由夹泥的的结构面，亦具平面摩擦特征，其抗剪强度由夹泥的的结构面，亦具平面摩擦特征，其抗剪强度由夹泥的性能所决定。性能所决定。性能所决定。性能所决定。对于这类结构面，一旦剪应力达到结构面的残余对于这类结构面，一旦剪应力达到结构面的残余对于这类结构面，一旦剪应力达到结构面的残余对于这类结构面，一旦剪应力达到结构面的残余抗剪强度，或外力作用方向与结构面法线方向间夹角抗剪强度，或外力作用方向与结构面法线方向间夹角抗剪强度，或外力作用方向与结构面法线方向间夹角抗剪强度，或外力作用方向与结构面法线方向间夹角(称倾斜角称倾斜角称倾斜角称倾斜角)等于或大于平面摩擦角等于或大于平面摩擦角等于或大于平面摩擦角等于或大于平面摩擦角s s s s(一般情况相一般情况相一般情况相一般情况相当于残余摩擦角当于残余摩擦角当于残余摩擦角当于残余摩擦角r r r r)时，时，时，时，即即即即 S=S=S=S=tgtgtgtg s s s s或或或或 s s s s 则剪切滑动发生。则剪切滑动发生。则剪切滑动发生。则剪切滑动发生。在三向应力状态下的起动判据，可采用公式在三向应力状态下的起动判据，可采用公式在三向应力状态下的起动判据，可采用公式在三向应力状态下的起动判据，可采用公式(3(3(3(3一一一一2 2 2 2，假定不考虑，假定不考虑，假定不考虑，假定不考虑C C C C值，则有值，则有值，则有值，则有:（n n n ncrcrcrcr为应力系数）为应力系数）为应力系数）为应力系数）结构面的动摩擦角结构面的动摩擦角结构面的动摩擦角结构面的动摩擦角k k k k低于其静低于其静低于其静低于其静摩擦角摩擦角摩擦角摩擦角s s s s,两者相差的程度与岩石性质、接触面的光滑两者相差的程度与岩石性质、接触面的光滑两者相差的程度与岩石性质、接触面的光滑两者相差的程度与岩石性质、接触面的光滑程度、温度，充填物的性质，滑移速度，湿度以及振程度、温度，充填物的性质，滑移速度，湿度以及振程度、温度，充填物的性质，滑移速度，湿度以及振程度、温度，充填物的性质，滑移速度，湿度以及振动状况都有关。某些材料试验表明动、静摩擦角的差动状况都有关。某些材料试验表明动、静摩擦角的差动状况都有关。某些材料试验表明动、静摩擦角的差动状况都有关。某些材料试验表明动、静摩擦角的差别可以十分悬殊别可以十分悬殊别可以十分悬殊别可以十分悬殊(如铸铁的如铸铁的如铸铁的如铸铁的s s s s，为为为为48484848 ，而其，而其，而其，而其k k k k值仅值仅值仅值仅为为为为8 8 8 8 30).30).30).30).因而剪切位移一旦起动，由于静、动摩擦因而剪切位移一旦起动，由于静、动摩擦因而剪切位移一旦起动，由于静、动摩擦因而剪切位移一旦起动，由于静、动摩擦相差悬殊，可出现突跃的剪切位移，即所谓粘滑相差悬殊，可出现突跃的剪切位移，即所谓粘滑相差悬殊，可出现突跃的剪切位移，即所谓粘滑相差悬殊，可出现突跃的剪切位移，即所谓粘滑stickslip)stickslip)stickslip)stickslip)现象。现象。现象。现象。如果图如果图如果图如果图314314314314中滑块为一不受弹簧约束的自由块，中滑块为一不受弹簧约束的自由块，中滑块为一不受弹簧约束的自由块，中滑块为一不受弹簧约束的自由块，一旦起动并在外力持续作用的条件下，可获得一定加一旦起动并在外力持续作用的条件下，可获得一定加一旦起动并在外力持续作用的条件下，可获得一定加一旦起动并在外力持续作用的条件下，可获得一定加速度作继续运动，直至外力降至速度作继续运动，直至外力降至速度作继续运动，直至外力降至速度作继续运动，直至外力降至F2F2F2F2后后后后 图图图图314(314(314(314(b)b)b)b)，才转为减速制动。才转为减速制动。才转为减速制动。才转为减速制动。以上分析表明，受这类结构面控制的滑移运动对以上分析表明，受这类结构面控制的滑移运动对以上分析表明，受这类结构面控制的滑移运动对以上分析表明，受这类结构面控制的滑移运动对外力十分敏感。沿这类结构面的滑动也具有脉动特征，外力十分敏感。沿这类结构面的滑动也具有脉动特征，外力十分敏感。沿这类结构面的滑动也具有脉动特征，外力十分敏感。沿这类结构面的滑动也具有脉动特征，通常认为沿其发生的稳滑很可能是由一系列小阶步脉通常认为沿其发生的稳滑很可能是由一系列小阶步脉通常认为沿其发生的稳滑很可能是由一系列小阶步脉通常认为沿其发生的稳滑很可能是由一系列小阶步脉动滑移所组成，或属蠕动滑移性质。动滑移所组成，或属蠕动滑移性质。动滑移所组成，或属蠕动滑移性质。动滑移所组成，或属蠕动滑移性质。2 2 2 2 糙面摩擦糙面摩擦糙面摩擦糙面摩擦 具这类摩擦特征的结构面，通常为地质历史过程具这类摩擦特征的结构面，通常为地质历史过程具这类摩擦特征的结构面，通常为地质历史过程具这类摩擦特征的结构面，通常为地质历史过程中来遭受过明显剪动的结构面，如张性断裂面，原生中来遭受过明显剪动的结构面，如张性断裂面，原生中来遭受过明显剪动的结构面，如张性断裂面，原生中来遭受过明显剪动的结构面，如张性断裂面，原生波状面等。这类结构面具有明显的起伏差或凸起体，波状面等。这类结构面具有明显的起伏差或凸起体，波状面等。这类结构面具有明显的起伏差或凸起体，波状面等。这类结构面具有明显的起伏差或凸起体，就其表面形态可分为曲齿状，锯齿状和波状三类就其表面形态可分为曲齿状，锯齿状和波状三类就其表面形态可分为曲齿状，锯齿状和波状三类就其表面形态可分为曲齿状，锯齿状和波状三类 图图图图315(315(315(315(a)a)a)a)并且在大的起伏面上还可划分出次一级起伏并且在大的起伏面上还可划分出次一级起伏并且在大的起伏面上还可划分出次一级起伏并且在大的起伏面上还可划分出次一级起伏 图图图图3-15(3-15(3-15(3-15(b)b)b)b)。剪切破坏可能有三种情况：剪切破坏可能有三种情况：剪切破坏可能有三种情况：剪切破坏可能有三种情况：(1)1)1)1)越过凸起体越过凸起体越过凸起体越过凸起体 相对两个面的凸起体相互滑过而不发生破坏。这相对两个面的凸起体相互滑过而不发生破坏。这相对两个面的凸起体相互滑过而不发生破坏。这相对两个面的凸起体相互滑过而不发生破坏。这种方式发生在结构面法向种方式发生在结构面法向种方式发生在结构面法向种方式发生在结构面法向(有效有效有效有效)应力低，起体起伏角应力低，起体起伏角应力低，起体起伏角应力低，起体起伏角(i)i)i)i)较缓且刚度较高的情况下。此时发生剪动的条件为：较缓且刚度较高的情况下。此时发生剪动的条件为：较缓且刚度较高的情况下。此时发生剪动的条件为：较缓且刚度较高的情况下。此时发生剪动的条件为：S=S=S=S=tgtgtgtg(J J J J+i)(310)+i)(310)+i)(310)+i)(310)剪动过程具有以下动态特征：剪动过程具有以下动态特征：剪动过程具有以下动态特征：剪动过程具有以下动态特征：均匀的波状面，随剪切位移（均匀的波状面，随剪切位移（均匀的波状面，随剪切位移（均匀的波状面，随剪切位移（u u u u）的增大的增大的增大的增大,i i i i值也随之值也随之值也随之值也随之变化。以正弦波状面为例，在变化。以正弦波状面为例，在变化。以正弦波状面为例，在变化。以正弦波状面为例，在u=0-1/4u=0-1/4u=0-1/4u=0-1/4区段，区段，区段，区段，i=f(u)i=f(u)i=f(u)i=f(u)为增为增为增为增函数函数函数函数;u=1/4-1/2u=1/4-1/2u=1/4-1/2u=1/4-1/2段，段，段，段，f(u)f(u)f(u)f(u)为减函数。当为减函数。当为减函数。当为减函数。当u u u u越过越过越过越过1 1 1 12 2 2 2时，时，时，时，i i i i室为负值。上述过程中，剪切带也将以室为负值。上述过程中，剪切带也将以室为负值。上述过程中，剪切带也将以室为负值。上述过程中，剪切带也将以2 2 2 2为周期发生为周期发生为周期发生为周期发生剪胀和闭合交替现象。剪胀和闭合交替现象。剪胀和闭合交替现象。剪胀和闭合交替现象。均匀的锯齿状结构面，剪动过程也具有上述类似特均匀的锯齿状结构面，剪动过程也具有上述类似特均匀的锯齿状结构面，剪动过程也具有上述类似特均匀的锯齿状结构面，剪动过程也具有上述类似特征。但齿端应力集中现象较前者更强烈，往往被压碎，其征。但齿端应力集中现象较前者更强烈，往往被压碎，其征。但齿端应力集中现象较前者更强烈，往往被压碎，其征。但齿端应力集中现象较前者更强烈，往往被压碎，其发展趋势使锯齿面向波状面演化发展趋势使锯齿面向波状面演化发展趋势使锯齿面向波状面演化发展趋势使锯齿面向波状面演化(图图图图316)316)316)316)。齿端剪断阶段。齿端剪断阶段。齿端剪断阶段。齿端剪断阶段 图图图图3 3 3 316161616（c c c c）时的抗剪强度为：时的抗剪强度为：时的抗剪强度为：时的抗剪强度为：S=S=S=S=tgtgtgtg0 0 0 0+a a a ac c c cC C C C0 0 0 0 (3-10)(3-10)(3-10)(3-10)式式式式中中中中：0 0 0 0 、C C C C0 0 0 0为为为为岩岩岩岩石石石石材材材材料料料料的的的的内内内内摩摩摩摩擦擦擦擦角角角角和和和和内内内内聚聚聚聚力力力力，a a a ac c c c为为为为齿齿齿齿 端端端端剪剪剪剪断断断断面面面面所所所所占占占占比比比比例例例例。剪剪剪剪切切切切的的的的继继继继续续续续发发发发展展展展，其其其其强强强强度度度度则则则则与与与与波波波波状面的情况类似状面的情况类似状面的情况类似状面的情况类似 图图图图3 3 3 316161616（d d d d）天然起伏面，大数呈不规则状态。剪切起始阶天然起伏面，大数呈不规则状态。剪切起始阶天然起伏面，大数呈不规则状态。剪切起始阶天然起伏面，大数呈不规则状态。剪切起始阶段，一些陡度大而形体窄小的凸起体将首先被剪断。段，一些陡度大而形体窄小的凸起体将首先被剪断。段，一些陡度大而形体窄小的凸起体将首先被剪断。段，一些陡度大而形体窄小的凸起体将首先被剪断。随剪动进展，起伏角将由那些宽缓且在相应法应力条随剪动进展，起伏角将由那些宽缓且在相应法应力条随剪动进展，起伏角将由那些宽缓且在相应法应力条随剪动进展，起伏角将由那些宽缓且在相应法应力条件下不会被剪断的凸起体的平均坡角（件下不会被剪断的凸起体的平均坡角（件下不会被剪断的凸起体的平均坡角（件下不会被剪断的凸起体的平均坡角（i i i i）所决定，强所决定，强所决定，强所决定，强度表达式分别为：度表达式分别为：度表达式分别为：度表达式分别为：起动阶段：起动阶段：起动阶段：起动阶段：Sa=Sa=Sa=Sa=tgtgtgtg(J J J J+i i i i)+)+)+)+a a a ac c c cC C C C0 0 0 0)(3-11)(3-11)(3-11)(3-11)剪断后剪断后剪断后剪断后 S=S=S=S=tgtgtgtg(J J J J+i i i i)(3-12)(3-12)(3-12)(3-12)式中：式中：式中：式中：c c c c为剪断的凸起体所占面积比。为剪断的凸起体所占面积比。为剪断的凸起体所占面积比。为剪断的凸起体所占面积比。上述特征说明，这类结构面在剪动过程中也具有明显的上述特征说明，这类结构面在剪动过程中也具有明显的上述特征说明，这类结构面在剪动过程中也具有明显的上述特征说明，这类结构面在剪动过程中也具有明显的脉动特征，且剪胀与压缩交替出现，这在岩体变形破坏论证脉动特征，且剪胀与压缩交替出现，这在岩体变形破坏论证脉动特征，且剪胀与压缩交替出现，这在岩体变形破坏论证脉动特征，且剪胀与压缩交替出现，这在岩体变形破坏论证中具有十分重要的意义。中具有十分重要的意义。中具有十分重要的意义。中具有十分重要的意义。（2 2 2 2）剪断凸起体）剪断凸起体）剪断凸起体）剪断凸起体 剪切过程中将凸起体剪断（图剪切过程中将凸起体剪断（图剪切过程中将凸起体剪断（图剪切过程中将凸起体剪断（图3 3 3 317171717）。这种现象较普）。这种现象较普）。这种现象较普）。这种现象较普遍，通常大量发生于高法向（有效）应力条件下。不过研究遍，通常大量发生于高法向（有效）应力条件下。不过研究遍，通常大量发生于高法向（有效）应力条件下。不过研究遍，通常大量发生于高法向（有效）应力条件下。不过研究表明，即使法向应力为零的条件下，表明，即使法向应力为零的条件下，表明，即使法向应力为零的条件下，表明，即使法向应力为零的条件下，i i i i角角角角大于大于大于大于555555550 0 0 0656565650 0 0 0的凸起的凸起的凸起的凸起体（凸齿状结构面，体（凸齿状结构面，体（凸齿状结构面，体（凸齿状结构面，图图图图3 3 3 317171717（a a a a）仍会被剪断，此时发生仍会被剪断，此时发生仍会被剪断，此时发生仍会被剪断，此时发生剪断滑动的条件为：剪断滑动的条件为：剪断滑动的条件为：剪断滑动的条件为：(3-13)(3-13)(3-13)(3-13)式中式中式中式中：(1-(1-(1-(1-a a a ac c c c)相当于无凸起体的平滑段所占比例。相当于无凸起体的平滑段所占比例。相当于无凸起体的平滑段所占比例。相当于无凸起体的平滑段所占比例。试验显示（图试验显示（图3 31717），凸起体被剪断，实际上式），凸起体被剪断，实际上式一个拉张和压碎的过程，将图一个拉张和压碎的过程，将图3 31717与图与图3 31010对照，对照，凸起体的剪断与锁固段的破裂压碎过程十分相似。根凸起体的剪断与锁固段的破裂压碎过程十分相似。根据这一破坏机制，可采用岩石的单轴抗压强度（据这一破坏机制，可采用岩石的单轴抗压强度（R RC C)和和抗拉强度（抗拉强度（S St t)来确定其抗剪强度，费赫斯特来确定其抗剪强度，费赫斯特（Fairhurst,1964Fairhurst,1964）提出的表达式为：提出的表达式为：(3-14)(3-14)式中：式中：(3)(3)(3)(3)刻痕或犁槽刻痕或犁槽刻痕或犁槽刻痕或犁槽 凸起体在其相对面上刻痕或犁槽，这也是一种普遍现象，凸起体在其相对面上刻痕或犁槽，这也是一种普遍现象，凸起体在其相对面上刻痕或犁槽，这也是一种普遍现象，凸起体在其相对面上刻痕或犁槽，这也是一种普遍现象，但都发生于凸起体的硬度不低于对面的硬度时。此时要使之产但都发生于凸起体的硬度不低于对面的硬度时。此时要使之产但都发生于凸起体的硬度不低于对面的硬度时。此时要使之产但都发生于凸起体的硬度不低于对面的硬度时。此时要使之产生滑动，也需要克服一部分内聚力，起动条件为：生滑动，也需要克服一部分内聚力，起动条件为：生滑动，也需要克服一部分内聚力，起动条件为：生滑动，也需要克服一部分内聚力，起动条件为：(3(3(3(3一一一一15)15)15)15)式中：式中：式中：式中：c c c c。为刻为刻为刻为刻(犁犁犁犁)槽提供的内聚力；槽提供的内聚力；槽提供的内聚力；槽提供的内聚力；t t t t为刻为刻为刻为刻(犁犁犁犁)槽所占面积比槽所占面积比槽所占面积比槽所占面积比例。有关其剪动过程例。有关其剪动过程例。有关其剪动过程例。有关其剪动过程,将在时间效应一节中讨论。将在时间效应一节中讨论。将在时间效应一节中讨论。将在时间效应一节中讨论。由以上讨论可见，糙面摩擅所具有的高于平面摩由以上讨论可见，糙面摩擅所具有的高于平面摩由以上讨论可见，糙面摩擅所具有的高于平面摩由以上讨论可见，糙面摩擅所具有的高于平面摩擦的强度值，均与凸起体的特征有关，它的剪动过程擦的强度值，均与凸起体的特征有关，它的剪动过程擦的强度值，均与凸起体的特征有关，它的剪动过程擦的强度值，均与凸起体的特征有关，它的剪动过程与前述剪断过程有相似之处当施加的剪应力低于该与前述剪断过程有相似之处当施加的剪应力低于该与前述剪断过程有相似之处当施加的剪应力低于该与前述剪断过程有相似之处当施加的剪应力低于该面的峰值强度，但已超过其残余强度时，即当：面的峰值强度，但已超过其残余强度时，即当：面的峰值强度，但已超过其残余强度时，即当：面的峰值强度，但已超过其残余强度时，即当：f f f f0 0 0 0 时，沿结构面的剪切变形仍有可能进入破裂发展阶殴，时，沿结构面的剪切变形仍有可能进入破裂发展阶殴，时，沿结构面的剪切变形仍有可能进入破裂发展阶殴，时，沿结构面的剪切变形仍有可能进入破裂发展阶殴，甚至可能进入不稳定破裂发展阶段，通过累进性破坏甚至可能进入不稳定破裂发展阶段，通过累进性破坏甚至可能进入不稳定破裂发展阶段，通过累进性破坏甚至可能进入不稳定破裂发展阶段，通过累进性破坏导致最终破坏这是因为那些凸起部位与锁固段导致最终破坏这是因为那些凸起部位与锁固段导致最终破坏这是因为那些凸起部位与锁固段导致最终破坏这是因为那些凸起部位与锁固段B B B B一样，一样，一样，一样，也将是剪应力高度集中的部位，且凸起愈陡，应力集也将是剪应力高度集中的部位，且凸起愈陡，应力集也将是剪应力高度集中的部位，且凸起愈陡，应力集也将是剪应力高度集中的部位，且凸起愈陡，应力集中程度也将愈高。此外，诸凸起体的抗剪强度也可因中程度也将愈高。此外，诸凸起体的抗剪强度也可因中程度也将愈高。此外，诸凸起体的抗剪强度也可因中程度也将愈高。此外，诸凸起体的抗剪强度也可因岩性的下均一而有所不同这样，岩性的下均一而有所不同这样，岩性的下均一而有所不同这样，岩性的下均一而有所不同这样，那些应力集中程度已超过凸起体的极限强度的部位，将立那些应力集中程度已超过凸起体的极限强度的部位，将立那些应力集中程度已超过凸起体的极限强度的部位，将立那些应力集中程度已超过凸起体的极限强度的部位，将立即被剪断，而那些应力稍低但已达到使凸起体的变形进入即被剪断，而那些应力稍低但已达到使凸起体的变形进入即被剪断，而那些应力稍低但已达到使凸起体的变形进入即被剪断，而那些应力稍低但已达到使凸起体的变形进入不稳定破裂发展阶段的部位，也会由于破裂的累进发展而不稳定破裂发展阶段的部位，也会由于破裂的累进发展而不稳定破裂发展阶段的部位，也会由于破裂的累进发展而不稳定破裂发展阶段的部位，也会由于破裂的累进发展而逐惭被剪断随着这些凸起体被各个击破，剪应力将向另逐惭被剪断随着这些凸起体被各个击破，剪应力将向另逐惭被剪断随着这些凸起体被各个击破，剪应力将向另逐惭被剪断随着这些凸起体被各个击破，剪应力将向另一些未被剪断的凸起体集中，使另一些凸起体遭受破坏。一些未被剪断的凸起体集中，使另一些凸起体遭受破坏。一些未被剪断的凸起体集中，使另一些凸起体遭受破坏。一些未被剪断的凸起体集中，使另一些凸起体遭受破坏。这种这种这种这种“各个击破各个击破各个击破各个击破”的破坏方式继续进行的结果，常能使岩的破坏方式继续进行的结果，常能使岩的破坏方式继续进行的结果，常能使岩的破坏方式继续进行的结果，常能使岩体沿这类结构面突然丧失稳定性，而且一旦破坏，共强度体沿这类结构面突然丧失稳定性，而且一旦破坏，共强度体沿这类结构面突然丧失稳定性，而且一旦破坏，共强度体沿这类结构面突然丧失稳定性，而且一旦破坏，共强度急剧降低，因而所造成的破坏往往是突发而迅猛的，能迅急剧降低，因而所造成的破坏往往是突发而迅猛的，能迅急剧降低，因而所造成的破坏往往是突发而迅猛的，能迅急剧降低，因而所造成的破坏往往是突发而迅猛的，能迅速释放出大量动能。过程中每次凸起体的突破或被越过，速释放出大量动能。过程中每次凸起体的突破或被越过，速释放出大量动能。过程中每次凸起体的突破或被越过，速释放出大量动能。过程中每次凸起体的突破或被越过，都会造成剪切位移的突跃都会造成剪切位移的突跃都会造成剪切位移的突跃都会造成剪切位移的突跃 对于这类结构面，正确判定其是否已进入发生累对于这类结构面，正确判定其是否已进入发生累对于这类结构面，正确判定其是否已进入发生累对于这类结构面，正确判定其是否已进入发生累进性破坏的不稳定破裂阶段，将是十分重要的水电进性破坏的不稳定破裂阶段，将是十分重要的水电进性破坏的不稳定破裂阶段，将是十分重要的水电进性破坏的不稳定破裂阶段，将是十分重要的水电部门规范中规定，当峰值抗剪强度中考虑了剪断锁固部门规范中规定，当峰值抗剪强度中考虑了剪断锁固部门规范中规定，当峰值抗剪强度中考虑了剪断锁固部门规范中规定，当峰值抗剪强度中考虑了剪断锁固段段段段(不连续段不连续段不连续段不连续段)岩石的内聚力时安全系数应提高到岩石的内聚力时安全系数应提高到岩石的内聚力时安全系数应提高到岩石的内聚力时安全系数应提高到3.5-43.5-43.5-43.5-4 巴顿巴顿巴顿巴顿(BartonBartonBartonBarton，1977)1977)1977)1977)根据大量试验资料，按结构根据大量试验资料，按结构根据大量试验资料，按结构根据大量试验资料，按结构 面的糙度和边壁的抗压强度来确定结构面的峰值抗剪面的糙度和边壁的抗压强度来确定结构面的峰值抗剪面的糙度和边壁的抗压强度来确定结构面的峰值抗剪面的糙度和边壁的抗压强度来确定结构面的峰值抗剪强度：强度：强度：强度：(316)(316)(316)(316)式中：式中：式中：式中：JRCJRCJRCJRC代表结构面粗糙废系数，糙度划分为图代表结构面粗糙废系数，糙度划分为图代表结构面粗糙废系数，糙度划分为图代表结构面粗糙废系数，糙度划分为图3 3 3 3 18181818所示十个等级，所示十个等级，所示十个等级，所示十个等级，JRCJRCJRCJRC值变化在值变化在值变化在值变化在0-200-200-200-20之间；之间；之间；之间；JCSJCSJCSJCS代表结构面边壁的抗压强度，可用回弹仪在现场直代表结构面边壁的抗压强度，可用回弹仪在现场直代表结构面边壁的抗压强度，可用回弹仪在现场直代表结构面边壁的抗压强度，可用回弹仪在现场直接测定，接测定，接测定，接测定，b b b b为结构边壁的基本摩擦角为结构边壁的基本摩擦角为结构边壁的基本摩擦角为结构边壁的基本摩擦角(接近残余摩擦接近残余摩擦接近残余摩擦接近残余摩擦角角角角r r r r)，由试验或经验确定由试验或经验确定由试验或经验确定由试验或经验确定;n n n n为结构面上的有效法为结构面上的有效法为结构面上的有效法为结构面上的有效法向应力。该公式不考虑岩石的内聚力，直接从结构面向应力。该公式不考虑岩石的内聚力，直接从结构面向应