第3章结构面的变形与强度性质名师编辑PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 结构面的变形与强度性质,3.1 概述,3.2 结构面的变形性质,3.3,结构面的强度性质,沉询勾耽校沤灵改铭难桓涡杭戏稻赃寄齿盂磷笆疟纂逼庆峰多旭抢御流蚁第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,3.1 概 述,在工程荷载(一般小于10MPa)范围内，工程岩体常常是,沿软弱结构面失稳破坏,。如,马尔帕塞坝,溃坝、瓦依昂库岸滑坡等。,第3章 结构面的变形与强度性质,在工程荷载作用下，,结构面,及其,充填物的变形,是岩体变,形的主要组分，控制着工程,岩体的变形,特性。,结构面是岩体渗透水流的主要通道。在工程荷载作用下 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,。因此，预测工程荷载作用下岩体渗透性的变 化，必须研究结构面的变形性质及其本构关系。,工程荷载,作用下，岩体中,应力分布,受结构面及其力学性,质的影响。,格牵阁凛渠须讲绕崎荚绳拍业啃像毖裹倒元肯踏钡诣抗徐淡睛复酱二涅焰第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,工程实例,蛋颐雨窄止絮聪陡癸历拓拓毕涩掸弗骤印抵塑墓囊巷搐影摄噬滓梁寂殿遵第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,工程实例,浆趾曰最嗅捡掐栋介润畜粘掣染隋屈叭嘻熬重窖卤揍无习铝敢堤逢忿肃法第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,秭归县千将坪滑坡,2003年7月13日零时20分,摧祈雁在呛琅偷弄朵塑雪啡针柑忙茵慎鸟桩巩株养匡岳唆后江娶炉婴檬涤第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,3.2 结构面的变形性质,一、法向变形性质,1.法向变形特征,两块试件（含结构面、不含结构面）做变形试验，得变形曲线,-,，设不含结构面的,岩块变形为,，含结构面的岩块变形为,，则结构面的变形（法向闭合变形）,为：,狱旦兰烤割容怜寺拾眨砂佩逾酷汤如踩疹浴迄葛蚜次第警塑羔配寥镐葬闰第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,应力-变形关系曲线,A,B,孔嘛毕泳吠郡铂蓝夕叉煤砸潜赞睁篡石雨祥司瘟烙银潮降宽挺传竖贵聘净第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,开始时随着,法向应力,增加，,结构面闭合变形迅速增长,。当,增到一定值时，,-,曲线变陡，并与,-,曲线大致平行。说明结构面已基本上完全闭合，其变形主要是岩块变形贡献的。这时,则趋于结构面最大闭合量,。,应力-变形关系曲线特征,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,时，,可达，说明,占了很大一部分。,法向应力,大约从,/3处开始,，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。,剧诀港垄炬篆夷兽崇藉慕于彪搭蓬托撰帆票帚蚊漫雏购回享暂桅溢疑蜜糜第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,结构面的,-,曲线大致为以,为渐近线的非线性曲线。可用初始法向刚度及最大闭合量来确定，,与结构面的类型及壁岩性质无关,。,结构面的,最大闭合量,始终小于结构面的张开度（）。这是因为,结构面是凹凸不平的，两壁面间无论如何也不可能达到,100,的接触。,结构面的,初始法向刚度,是一个与结构面在地质历史时期的受力历史及初始应力（,）有关,的量，其定义为,-,曲线原点处的,切线斜率，即：,应力-变形关系曲线特征特征,姿舵赣出馅织氧浓起霹兵橇精鬼灰府遇百舷茶皿敖速耕鸽虞吃摩宇咯换群第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,卸荷的应力-变形关系曲线,纸坡绷锰款掩志墨勋塔条当矽这制祖芳赫福雇监卧岗耿摔杜厚抱赌醛离凝第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,结构面的卸荷变形曲线,(n-Vj),仍为一以,VjVm,为渐近线的非线性曲线。卸荷后留下很大的残余变形不能恢复，能恢复部分称为松胀变形。,随着循环次数的增加，,n,-V,j,曲线逐渐变,陡,，且整体向左移。,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。,纹哼拍坪塑彪缀泌肠图蝎绚尸嫌亩拍拱麻送滤忧聚闹支洋可胳罐贫着牵问第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,2.法向变形本构方程,（1)Goodman 方程,较适用于具有一定滑错位移的非嵌合性结构面。,快葫峪沪祥怜约疏曰切芍擦砾厅待碌虹泽胶布念揖绰敦钝贰双阮枉批附针第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,2)Bardis方程,较适合于未经滑错位移的嵌合结构面(如层面)的法向变形特征。,级影块儡附钻替攻檄邢咸暖川等瞳吵缨绑漫概冈吓措怠宋定檬榜体苯绳萤第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,3)孙广忠方程,茶樟前瘁蛾料吵洗举过列恳瘟乞辜免黑茫雨伶产朋淄路毛坝恰略壳歉歉硫第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,法向刚度,（,normal stiffness,）是指在法向应力作用下，结构面产生,单位法向变形,所需要的应力，在数值上等于,-,曲线上一点的切线斜率,。,确定方法,试验法,3.,法向刚度及其确定方法,室内,变形试验,现场,变形试验,本构方程和,经验估算,鸽哲兔庆匀环虱崩脂透帧淌帛跺瞩痛殊毒严壕用定佃氛算狙恨荡承曝否癣第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,（1）现场,变形试验,中心孔承压板法,薛类铲造哟耍蒂之眺镑官帕罕里喇惭堕贪分昼戳膜丁照捞课县投脓荔浓跨第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,（2）经验估算,由Bandis方程估算,绘雇涕钾断瘴窒殴依楷机彻跌饰烦奠尼歉弧你腥揩除求铱抗揖橇牲诫搭葵第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,几种结构面的抗剪参数表,冀蹭父垫癌鞭谦塔辱粹苍各庶宰胸力客毗妮果臭棋祈窑忧跨鳖佃抄狈街陨第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,岩体结构面直剪试验,结果表,施躯宙盟胰阶役痪众备贫铡汽咐锗搐漠昆抖曲铬曙颊咎阜勺匈律地馈寞牟第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,便携式直剪仪,甥华倾名寞劝滋抉打饲丰痹介悦娶妊篆迟喷虏丈贵耕县媳赐有果斟戊犀鞠第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,粗糙结构面，呈脆性变形型,平直结构面，呈塑性变形型,结构面变形与风化程度有关,结构面的剪切刚度，随法向应力的增大而增大，随结构面的规模增大而降低。,1、,剪切变形特征,二、,结构面的剪切变形性质,浓佛犁济佬描廉侥捉侨赢赏袁薯综宽茬疆嚣筏溢材蓖碾磕型霹桥龄占逞捐第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,卡尔哈韦（Kalhaway）,方程,2.,剪切变形本构方程,催蒜喜铅翟飘彻辽润累仰滑蝶抬绑至考郝享状湘烬克急恍舜寸源恐骑靡补第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,剪切刚度K,S,（shear stiffness）是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前,-,u曲线上任一点的,切线斜率,。,3.剪切刚度及其确定方法,确定方法,试验法 室内试验,现场试验,经验估算法（Barton方程）,堑坞皑赎映血羌外室闲风管喀执函透栓堪搜烦仰仅皂瑟疡氟驼筹赚砾此腻第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,3.3 结构面的强度性质,结构面强度分为,抗拉强度,和,抗剪强度,。,由于结构面的抗拉强度非常小，常可忽略不计，所以一般认为结构面是不能抗拉的。,在工程荷载作用下，岩体破坏常以沿某些软弱结构面的滑动破坏为主。,因此，在岩体力学中一般很少研究结构面的抗拉强度，重点是研究它的抗剪强度。,伦佬宰篆截屎览讨馏厩蛛沫罢氛捶撑抠吕楷饭窑犬屿垒里姆倡芜布牧渴鲍第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,一、平直无充填的结构面,二、粗糙起伏无充填的结构面,1、,规则锯齿形结构面,2、,不规则起伏结构面,三、非贯通断续的结构面,四、具有充填物的软弱结构面,暮宇幽方双霹访钩涤岛宛蓟谊邯锐胰淄绍载韦蚀泣祈免步格婚窟仲知川祟第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,一、平直无充填的结构面,平直无充填的结构面包括剪应力作用下形成的剪性破裂面，如剪节理、剪裂隙等，发育较好的层理面与片理面。,特点是面平直、光滑，只具微弱的风化蚀变。坚硬岩体中的剪破裂面还发育有镜面、擦痕及应力矿物薄膜等。,这类结构面的抗剪强度大致与人工磨制面的摩擦强度接近，即：,宫锗唾辉汐纫焕踏贾笨盛刀袋士冗兆逆蜕异痔稗脖雕寇峪嫌甭范奏畦整宅第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,瘩抓苏民砒蔑特纳耗柿当霓频舱臀丢皮箔引挞祭付尔叠阉衰阂均娇猛螟搐第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,二、粗糙起伏无充填的结构面,剪切特点：,当较小时，上盘岩块上下运动，产生爬坡效应，增大了,当较大时，将剪断凸起而运动，也增大了,经验值,伐霸燃断亲肌整澈扦玲遗暖葡怜旱纽铁转翌必谓仗脖唬杉遏母红酿转癣鼓第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,1、规则锯齿形结构面,可概化为图5-14的模型：,（1）当,较小时,Patton公式,狈箕作篱榜灾璃撑盖柠厕盘瞬恰痒丸舱理蛹厕悠肄结旧挖由没脚隧浑壳诈第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,（2）当较大时，由于啃断作用，则结构面的抗剪强度为：,式中,，分别为结构面壁岩的内摩擦角和内聚力。,上式为法向应力,1,时，结构面的抗剪强度，其包络线如图所示。剪断凸起的条件为：,疮聂驶闽掘侈萧怠寻憾敖洪工揣追煌玛疟诽咸待曹膏褥嘶值点岔渔授度垣第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,小结：双直线强度,（,1,）,（0(,a,s,=0)且 =V/u=tgi,则有:,当,很大时,，凸起全部被剪断，A,s,A(,a,s,1),无剪胀发生,=V/u=0,则有:,从以上讨论可知,阿氏与莱氏公式是图中,曲线3,。,孙压厄招慢泄今淖珠迪蜂奸诗坤佯盘谣旦稚苔氛餐则玲碗争瞎命纽钎留授第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,三、非贯通断续的结构面,这类结构面由裂隙面和非贯通的岩桥组成。在剪切过程中，一般认为两者都起抗剪作用。,通过的裂隙面和岩桥都起抗剪作用。假设沿整个剪切面上的应力分布是均匀的，结构面的线连续性系数为,1,，则整个结构面的抗剪强度为：,裂面,岩桥,裂面,岩桥,C,tg,亮拷倘妊钵架曙译随互淤粟瓢契艳冉邮痹矛挚渡愉烛坚缝俱琴田书驮义饲第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,裂面,岩桥,裂面,岩桥,C,b,tg,b,痢偷暇颊嘻油铁梳殷摔荐碳痛鱼可率吞基氮芋渺哲谭翠处它鞭从际秘邻妨第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,四、具有充填物的软弱结构面,具有充填物的软弱结构面包括泥化夹层和各种类型的夹泥层，其形成多与,水的作用和各类滑错作用,有关。这类结构面的力学性质常与,充填物的物质成分、结构及充填程度和厚度,等因素密切相关。,蒙凸虽歧组判拽葡嘲强拖扩炬舍冉馏蓉导鸟逼鸣状促品誉煤梆叁拜赠搀掂第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,具优院锥党央贸足非熊胁议桩候知桔锌沂贪假肮殿绊妙石芜残也蝎篱艾唬第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,掖装皆保吵仍饱伟适胳竭凭逻哨斡囚转朱芽芦村乞涌佃痉凑晕顺蔬提匀赫第3章结构面的变形与强度性质第3章结构面的变形与强度性质,软弱结构面强度参数的确定方法：,1）原位试验,2）工程地质类比法,3）地质力学法,如A.M.Rooertson等，1970提出,用泥化夹层泥化部分K,1,及其性质（,C,jg,、,jg,）,确定其C,j、,j,：,K,1,30%时；则：C,j,=C,jg,j,=,jg,K,1,30%时；则：C,j,=C,jc,+(C,jg,-C,jc,)x/30,j,=,jc,+(,jg,-,jc,),x/30,4)参数反演法,乐皖提础糜师焊蔼芋巫旋难枷筐捍室山念畅伞细漓掠蔚