岩石力学ppt课件第三章岩体力学性质.pptVIP

§3.4结构面的力学性质法向变形切向变形变形性质强度性质(一）法向变形1.变形特性在法向荷载作用下，结构面间隙呈非线性减小，应力与法向变形呈指数关系。(原因）当荷载去除时，将引起明显的后滞和非弹性效应。Kn－法向变形刚度Kn0－结构面的初始刚度趋势：σn↑，Kn↑（Goodman,1974）闭合变形量计算：Goodman方法：节理无抗拉强度极限闭合量δmax＜e（节理的厚度）原始应力，由测量时的初始条件决定；δn,δmax－结构面闭合量，最大闭合量;A,t－回归参数，与结构面几何特征、岩石力学性质有关。（1）基本假设（2）状态方程（二）节理的切向变形1通常有两种形式：A）粗糙（或非充填）结构面剪切变形曲线；B）平坦（或有充填物）的结构面3见下页力学模型2区别及原因结构面的剪切变形:与岩石强度、结构面粗糙性和法向力有关法向力不足够大沿凸台斜面滑动剪胀（或扩容）法向力足够大沿凸台剪断不产生明显剪胀（三）抗剪强度AB服从库仑准则:i影响抗剪强度的三个基本因素：01法向力σn02粗糙度JRC03结构面强度JCS结构面抗剪强度公式（Barton和choubey,1977)：04粗糙度JRC（目测）分维数法向变形特征剪切变形特征各向异性变形特性岩体的变形法向变形特征：法向变形试验：承压板法、钻孔变形法、狭缝法、123453.5岩体的变形性质1）承压板法选具有代表性的试验地点清除浮石，平整岩面逐级一次循环法加压p－承受板单位面积上的压力(MPa)；D－承压板直径或边长(cm)；?、?e－相应于p下的岩体总变形和弹性变形（cm）；ω－与承压板形状与刚度有关的系数，对圆形板＝0.785；方形板＝0.886；μm－岩体的泊松比。岩体变形模量Em和弹性模量Eme公式：(J.Boussineq)12342）钻孔变形法岩体的变形模量（Em）计算公式：U－径向变形μm－岩体的泊松比;厚壁圆筒理论对岩体扰动较小；可在地下水位以下和相当深的部位进行；试验方向基本不受限制，试验压力大；可以同时测量几个方向的变形，便于研究各向异性；优点（相对于承压板法来说）：缺点：涉及的岩体体积小，代表性差。3）狭缝法：μm－岩体的泊松比;04?=y2-y1。03?－量测点A1、A2的相对位移值(cm)，02p－作用于槽壁上的压力（MPa）；01法向变形曲线及特征：1上凹型（塑-弹性岩体）2直线型（弹性岩体）岩性均匀且结构面不发育或结构面分布均匀的岩体3上凸型（弹-塑性岩体）含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体结构面发育且有泥质充填的岩体。4复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)结构面发育不均或岩性不均匀的岩体。5剪切变形特征：01峰前变形平均斜率小，破坏位移大；峰后强度损失小。02沿软弱结构面剪切03峰前变形平均斜率较大，峰值强度较高；峰后有明显应力降。04沿粗糙结构面、软弱岩体及强风化岩体剪切05峰前变形斜率大，峰值强度高，破坏位移小；峰后残余强度较低。06坚硬岩体受剪切07各向异性变形特征：（P101蔡）造成岩体变形各向异性的两个基本因素：物质成分和物质结构的方向性；节理、结构面和层面的方向性。岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而表现出差异的现象称为岩石的各向异性。0103023.6岩体的强度特性试件02岩体强度的测定现场原位切割较大尺寸试体（边长0.5～1.5m的立方体）；为了保持原有的力学条件，试块附近不能爆破，机械破岩。千斤顶和液压枕（扁千斤顶）加载。（一）岩体单轴抗压强度的测定图3-24岩体单轴抗压强度测定1－方木；2－工字钢；3－千斤顶；4－水泥砂浆水泥砂浆抹平试体表面→垫方木、工字钢→加载→计算强度01（二）岩体抗剪强度的测定双千斤顶法：1.正压力P和横推力T的合力通过剪切面中心。3.试验5组以上2.横推千斤顶成15°角倾斜布置。计算公式：P、T－垂直及横向千斤顶施加的荷载；S－试体受剪截面积。（三）岩体三轴强度试验真三轴：中间主应力在岩体强度中起着重要作用，在多节理岩体中尤为重要。试体压力枕加围压荷载千斤顶加轴向荷载1一混凝土顶座；2、4、6－垫板；3一顶柱；5一球面垫；7一压力枕；8一试件；9一液压表；10一液压枕图3-26原位岩体三轴试验地下工程的受力状态是三维的，所以三轴力学试验非常重要。准三轴（等围压）：实