成都理工大学(02岩体的变形及强度).ppt

一、结构面产状（方位）的强度效应 二、结构面密度对岩体强度的影响 三、结构面起伏粗糙情况对岩体强度的影响 四、结构面内充水对岩体强度的影响 2.3.2 结构面对岩体强度的影响分析 2.3 岩体的强度 结构面与(最大)应力之间方位不同，岩体强度不同： 岩块破坏，沿结构面破坏和复合破坏。 判据？ 解题思路：首先求结构面的发向力和切向力，然后判断。 2.3.2 结构面对岩体强度的影响分析 一、结构面产状（方位）的强度效应 二、结构面密度对岩体强度的影响 表征结构面密度的指标？ 主要结论： ①其它条件相同，岩体内结构面数量越多，密度越大，其变形也越大，同时强度也越低； ②岩体的强度不会因为结构面密度增大而无限降低。因此，结构面密度的临界值确定对于确定岩体试件尺寸意义重大，但它围压等因素有关。 三、结构面起伏粗糙情况对岩体强度的影响 结构面起伏粗糙情况影响结构面的强度，从而也会影响岩体的强度。 水的影响包括两个方面： （1）润滑、软化作用，降低结构面的强度； （2）水压力，可减小结构面的正应力，从而降低岩体的强度。有效应力原理。 增大水压力，减小了正应力，可能会导致结构面强度不足。临界水压力的计算步骤： （1）根据岩体应力状态，确定结构面的有效应力； （2）以水压力为变量，减小正应力，代入摩尔—库仑强度方程，按照极限平衡状态，求解临界水压力值。 四、结构面内充水对岩体强度的影响 2.3.3 岩体的本构方程简介 本构关系：材料应力、应变、时间和强度之间的内在关系。它是进行材料变形及破坏问题力学分析的基础。 试验研究表明，岩石和岩体都具有弹性、塑性和粘性性质。但岩体中由于结构面的存在，其力学性质更复杂。 岩体本构关系关系的建立方法： （1）曲线拟合法， （2）力学模型分析法 本节主要介绍介绍线弹性模型和弹塑性模型。 岩体具有弹性、塑性和粘性特性，其相应的力学模型分别是弹性固体（胡克体（Hooke）、 H体，线性弹簧），完全塑性固体（圣维南体（St. Venant）、St.V体，粗糙滑块）和理想粘滞液体（牛顿体（Newton）、N体，线性缓冲壶）。此外，还有刚性固体模型（欧几里德（Euclid）体，Eu体）。 基本力学模型与前述岩石基本力学模型相同。 2.3.3.1 岩体基本性质的力学模型 当岩体中的结构面对岩体变形破坏起到较为明显的控制作用时，应该对其建立独立的力学模型，并纳入到力学分析系统中去，目前，对于结构面建立的力学模型较多，主要是考虑结构面的闭合效应和剪切滑移效应。孙广忠教授建立的结构面力学模型为：结构面闭合元件和结构面滑移变形元件。 2.3.3.1 岩体基本性质的力学模型 2.岩体变形与强度 2.1岩体的变形特征 2.2 结构面及其力学性质 2.3 岩体的强度 2.4 工程岩体的分级分类 2.4.1 岩体结构类型 2.4.2 工程岩体分级 2.4 工程岩体的分级分类 前述分析表明： （1）由于结构面的存在，岩体的变形及强度明显不同于岩石（结构体）； （2）结构面发育程度不同、分布等不同，即岩体结构不同、岩体的力学性质也不同。 岩体结构：结构面和结构体的排列组合方式。 （3）大量试验表明，相同或近似相同结构类型岩体，其力学性质基本一致。 （4）岩体的力学性质，还与地质环境条件有关，即地应力、地下水、温度等，尤其是地应力因素导致的岩体紧密程度差异。 因此，为评价岩体，需要研究岩体的结构类型和质量。 2.4.1 岩体结构类型 《工程地质分析原理》中认为，岩体结构是建造和改造的综合产物，岩体结构类型的划分，应从这两方面入手： （1）从建造特征上，可以将岩体分为： 块体状结构：岩性均一，无软弱面的岩体。含有的原生结构面具有较强的结合力，间距大于100cm。 块状结构：岩性均一，含有2~3组较发育的软弱结构面，结构面间距在50~100cm。如成岩裂隙的厚层砂岩或泥岩，原生节理发育的火山岩等。 层状结构：含有一组连续性好、抗剪性能显著较低的软弱面的岩体。一般岩性不均一。间距20~50cm的，称为层状；间距30cm以下的，称为薄层状。