北科大岩石力学课件-李长洪3.3岩体力学性质(jiegoumiandexingzhi).ppt.pptVIP

本节主要内容 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 3.3结构面的力学性质 3.3结构面的力学性质 3.3.1 法向变形与法向刚度 1） （Goodman,1974 ） 法向应力与法向变形的关系式中：：原位压力：最大可能闭合量 s，t：与结构面几何特征、岩石力学性质有关的两个参数 3.3 结构面的力学性质（法向变形与法向刚度） 法向刚度kn （Goodman,1974）式中Kn0：结构面的初始刚度 实质：每点的切线斜率 3.3结构面的力学性质 2）班迪斯（Bandis,1984） 法向应力与法向变形的关系式中：a、b为常数3.3 结构面的力学性质（法向变形与法向刚度） 法向刚度kn （Bandis,1984）实质：每点的切线斜率 3.3 结构面的力学性质（法向变形与法向刚度） 3.3 结构面的力学性质 3.3.2 剪切变形与剪切刚度 1)两种类型 a.粗糙结构面（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。 b.平坦结构面（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，最恒定。 3.3 结构面的力学性质（剪切变形与剪切刚度） 2）剪切刚度Kt 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 3.3 结构面的力学性质（剪切变形与剪切刚度） 3）剪切变形方程 1975，卡尔哈维（Kalhaway)提出：式中：m=1/k0,k0:初始剪切刚度n=1/τ0, τ0－产生较大剪切位移时的剪应力渐近值 3.3 结构面的力学性质（剪切变形与剪切刚度） 4）剪切变形特征 ①两种类型： a.坚硬、无充填物－脆性变形 有明显的峰值、应力降 b.软弱、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 3.3 结构面的力学性质 3.3.3 结构面的抗剪强度 1）平直结构面剪切强度3.3 结构面的力学性质 2）粗糙起伏结构面剪切强度 两种情况：剪胀、剪断 剪胀： 剪断： 2）剪胀现象与剪断现象①岩石强度↑，爬坡角i↓，法向力N↓，发生剪胀现象(b) ②岩石强度↓，爬坡角i↑，法向力N↑，发生剪断现象(c) 结束语 * *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 3）法向变形的特征 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。 *