岩体的基本力学性能课件.ppt

某种岩体，岩块试样强度服从库伦准则，岩体中结构面的强度也服从库伦准则，即01岩体中存在一个结构面，当围压分别为02时，岩体极限强度是多少？并绘制岩体极限强度曲线。03岩体的最大强度，节理面的存在不削弱岩块强度图解法(见图4-19）对岩体强度有影响的节理方位角：直接在图4-19量取，也可以由正弦定律推出：对岩体强度有影响的节理方位角：岩石节理同时破坏，岩体强度等于岩块强度01岩块先破坏，岩体强度等于岩块强度02或03节理先破坏，岩体强度小于岩块强度04或05几点讨论（二）多节理的力学效应（叠加）两组以上的节理同样处理，不过岩体总是沿一组最有利破坏的节理首先破坏。01图4-21两组节理力学模型02图4-20σ1与β的关系曲线03二、当C=0时节理面的力学效应这时库仑准则由（4-51）式推导得：，此时岩体的强度只靠碎块之间的摩擦力来提供，已知由此式可计算出维持岩体极限稳定的侧向挤压力。岩体所需的最小支护力返回如下图所示，平硐沿岩层走向开挖，岩层倾角β＝50，由上覆岩层引起的垂直应力σ1=2MPa，节理面的内聚力Cj=0，φj＝40°，求维持平衡的最小水平推力σ3为：σ3＝0.2MPa岩体破坏的概念岩体在一定的应力条件下丧失其结构联结为岩体破坏（丧失承载力和稳定性）。岩体在结构丧失之后的运动称为岩体工程结构的破坏（影响工程使用、报废）。工程岩体破坏可分为两个阶段：岩体结构联结的丧失，包括结构面开裂、错动或滑移，结构体拉伸破坏或剪切破坏；结构体运动。如边坡滑动、倾倒、滚石、采场冒顶等。（一）拉伸破坏1、垂直结构面方向的拉伸破坏。2、沿结构面方向的拉伸破坏。3、完整岩体的拉伸破坏。剪切破坏沿结构面的剪切破坏（取决于结构面的强度）切穿结构面的剪切破坏（取决于岩石的强度）第四节碎块岩体的破坏被结构面切割的岩体，视为岩块的集合体。变形明显变大，且是永久变形。裂隙岩体的破坏类型可分三种：沿节理破坏（常见）岩体实体部分破坏（少数）岩块与节理面同时破坏（较常见）一、沿节理面产生破坏1、破坏类型（分三类）齿状剪切破坏斜面，个别块体发生转动剪切破坏带，一列内转动的块体有2块扭结破坏带，岩块砌叠列排列，扭结在一起而整转动，一列内转动的块体大于2块2、L-A方程（Ladanyi和Archambault）（1）设（2）由平衡条件及功能原理，得峰值抗剪强度①节理破坏面为规则齿状（图4-24）②外力作用下，齿面产生相对水平位移和垂直位移增量（扩容）③齿受力后，若荷载过大，部分齿剪坏（4-61）--剪断齿端的面积与剪切面积之比；--峰值抗剪强度时的扩容比；--岩块的抗剪强度；--节理面的内摩擦角。扩容4扩容最大齿根全部剪断，扩容为05锯齿状剪坏面模型1扩容与应力的关系2齿根剪断部分3（3）退化讨论①当as=0(被剪断的面积为零)，适用于低正应力状态，为滑升角②当as=1和V’=0(齿根全部剪断，扩容为0)，抗剪强度为--岩石残余内摩擦角。--节理面抗剪强度；适用于高正应力--推动力，等于岩石的单向抗压强度佩顿双线性强度准则节理峰值抗剪强度线节理峰值抗剪强度岩石包络线（4）峰值抗剪强度的经验参数当σσT（齿没有全部剪切时），Adany建议：01(4-65)03n—岩石的抗压强度与抗拉强度之比05（4-64）02(4-66)04(4－67)在剪切破坏带或扭坏带内，即当每转动岩块的块数＝2－5时，则从试验得到Adany公式中的参数：破坏类型剪坏面剪坏带纽坏带0231.5456二、岩块－节理破坏、01.岩块剪切破坏面mn，02.图4.27岩块－节理模型的剪切破坏03.求：块体沿mn和Ml发生破坏所需要的最小推力及该类岩体的扩容条件。①设岩块抗剪强度，②设mn方向位移1单位，则水平位移：垂直位移：合剪力：合正应力：水平推力：H内、外力作功相等：代入以上结果，并得mnHa1u位移方向单元受力图1.块体沿mn发生破坏所需要的最小推力H124