巖體力學 巖體結(jié)構(gòu)面性質(zhì)課件.ppt

《巖體力學 巖體結(jié)構(gòu)面性質(zhì)課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、巖體中的結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體第一節(jié)概述第二節(jié)巖體的結(jié)構(gòu)面及其自然特征第三節(jié)結(jié)構(gòu)面的力學性質(zhì)主要內(nèi)容巖體=結(jié)構(gòu)面（弱面）+結(jié)構(gòu)體（巖石塊體）結(jié)構(gòu)面：斷層、褶皺、節(jié)理……統(tǒng)稱影響巖體力學性質(zhì)的基本因素：結(jié)構(gòu)體(巖石)力學性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面力學性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)力學效應(yīng)和環(huán)境因素(特別是水和地應(yīng)力的作用)一、概述二、巖體中的結(jié)構(gòu)面及自然特征次生結(jié)構(gòu)面(風化、卸載、應(yīng)力變化、人工爆破、泥化夾層)§2.1結(jié)構(gòu)面的分類巖漿結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面變質(zhì)結(jié)構(gòu)面按成因分類原生結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面斷層節(jié)理劈理非貫通型結(jié)構(gòu)面（隱微結(jié)構(gòu)面）按規(guī)模分類貫通型結(jié)構(gòu)面半貫

2、通型結(jié)構(gòu)面（顯現(xiàn)結(jié)構(gòu)面）§2.2結(jié)構(gòu)面的分級根據(jù)結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度和規(guī)模可劃分為五級Ⅰ級結(jié)構(gòu)面Ⅱ級結(jié)構(gòu)面Ⅲ級結(jié)構(gòu)面Ⅳ級結(jié)構(gòu)面Ⅴ型結(jié)構(gòu)面實測結(jié)構(gòu)面堅硬結(jié)構(gòu)面軟弱結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計結(jié)構(gòu)面§2.3結(jié)構(gòu)面的自然特征及基本參數(shù)1.充填膠結(jié)特征有充填無充填堅硬結(jié)構(gòu)面填充（硅質(zhì)、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)）軟弱結(jié)構(gòu)面填充（蒙脫石、高嶺石、綠泥石）結(jié)構(gòu)面的自然特征此外，影響結(jié)構(gòu)面強度因素還有填充填物顆粒粒度大小、充填物厚度2.幾何形態(tài)特征平直型波浪型鋸齒型臺階型不規(guī)則型凹凸度（量化指標）起伏度（起伏角i)粗糙度(五級）結(jié)構(gòu)面基本狀態(tài)參數(shù)產(chǎn)狀（即方位）及其變化

3、延展性密集程度結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及其變化：結(jié)構(gòu)面的走向與傾向及其變化結(jié)構(gòu)面的延展性：結(jié)構(gòu)面在某一方向上的連續(xù)性或結(jié)構(gòu)面連續(xù)段長短的程度。分為非貫通性的、半貫通性及貫通性的結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的密集程度設(shè)取樣線長度為l，在l上出現(xiàn)的節(jié)理條數(shù)為n，則節(jié)理延取樣線方向的平均間距為裂隙度K切割度Xe20m實例：k=4/20=0.2/md=1/k=5ma.單組節(jié)理(具有同一走向）（1）裂隙度K:同一組結(jié)構(gòu)面沿取樣線方向單位長度上的節(jié)理數(shù)量l兩組節(jié)理的裂隙度計算圖b.兩組節(jié)理ma:沿取樣線節(jié)理平均間距;da:節(jié)理垂直間距；c.多組節(jié)理（2）

4、切割度Xe：節(jié)理在巖體內(nèi)的貫通程度。多處不連續(xù)切割疊加：假設(shè)在巖體中取一平直斷面，總截面積為A，其中被節(jié)理面切割的面積為a；則切割度為結(jié)構(gòu)面的力學性質(zhì)變形性質(zhì)?法向、剪切變形，強度性質(zhì)?抗剪強度。1．結(jié)構(gòu)面的法向變形①法向變形?拉伸變形和壓縮變形。P84圖4-4：初始?受拉?結(jié)構(gòu)面張開?失去抵抗能力?張開度可無限增大。②壓縮變形壓應(yīng)力?結(jié)構(gòu)面間隙呈非線性減小(P85圖4-5)，應(yīng)力-變形?指數(shù)關(guān)系。③古德曼經(jīng)驗公式?（4-7）式?法向應(yīng)力與結(jié)構(gòu)面閉合量的關(guān)系式。2．結(jié)構(gòu)面的剪切變形結(jié)構(gòu)面剪切變形與結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)、結(jié)

5、構(gòu)體與填充物質(zhì)特征密切相關(guān)。峰值后剪切變形增加較快，有明顯的峰值強度和應(yīng)力降。有峰后變形不規(guī)則或滯滑現(xiàn)象，當應(yīng)力降至一定值后趨于穩(wěn)定。殘余強度明顯低于峰值強度。①脆性變形型：A無充填粗糙硬性結(jié)構(gòu)面。特點：開始時剪切變形隨應(yīng)力增加緩慢，曲線較陡；②塑性變形型：B具有一定寬度的構(gòu)造破碎帶、擠壓帶、軟弱夾層及含有較厚充填物的裂隙、節(jié)理、泥化夾層和夾泥層等軟弱結(jié)構(gòu)面。特點：曲線無明顯的峰值強度和應(yīng)力降。峰值強度與殘余強度相差很小。曲線的斜率是連續(xù)變化的，且具流變性。③結(jié)構(gòu)面的剪切變形不可恢復(fù)常伴隨有微凸體的彈性變形、劈裂、

6、磨粒的產(chǎn)生與遷移、結(jié)構(gòu)面的相對錯動等多種力學過程。不可恢復(fù)！1)平直光滑且局部連結(jié)或嚙合臺階狀結(jié)構(gòu)面的剪切變形①曲線（P87圖4-7）峰值抗剪強度與殘余抗剪強度相差較大。原因：局部連接部分和嚙合部分巖石的粘結(jié)力起了抗剪作用。②規(guī)則齒狀結(jié)構(gòu)面的剪脹現(xiàn)象(P87圖4-8)③齒狀結(jié)構(gòu)面的簡化力學模型?P88圖4-9a。凸臺角i?起伏角，模型受力：剪切力T和法向力N。剪切變形過程：凸臺剪斷或拉破壞，剪脹現(xiàn)象消失。2)充填結(jié)構(gòu)面的剪切變形（P88圖4-10）軟弱夾層剪切變形曲線的兩種形式：①峰值強度與殘余強度相等，②峰值強度

7、大于殘余強度。剪切破壞?充填物夾層剪切破壞，?塑性破壞或近于塑性破壞。十分復(fù)雜！3)結(jié)構(gòu)面的剪切剛度?結(jié)構(gòu)面剪切變形中峰前應(yīng)力上升區(qū)內(nèi)單位變形的應(yīng)力梯度。試驗研究表明：①較堅硬結(jié)構(gòu)面的剪切剛度多為常數(shù)；②松軟結(jié)構(gòu)面的剪切剛度則隨法向應(yīng)力變化而變化。③剪切剛度古德曼表達式：3．結(jié)構(gòu)面的抗剪強度①定義:結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切錯動或滑動時的極限剪應(yīng)力。②結(jié)構(gòu)面抗剪強度（與莫爾－庫侖破壞準則相似）。③結(jié)構(gòu)面凸臺模型剪應(yīng)力-法向應(yīng)力關(guān)系曲線（P89圖4-11）開始剪切力上升較快，?剪切變形增加，上部分凸臺剪斷，剪切應(yīng)力上升梯度減小，

8、?直到達到峰值抗剪強度。i不是常數(shù)作業(yè)課后習題2、3、44．影響結(jié)構(gòu)面力學性質(zhì)的因素P92結(jié)構(gòu)面兩側(cè)結(jié)構(gòu)體的力學性質(zhì)；結(jié)構(gòu)面幾何特征；填充物的力學性質(zhì)；結(jié)構(gòu)面的尺寸大小；前期變形歷史；含水量；后期加載過程。1)尺寸效應(yīng);2)前期變形歷史;3)含水量;4)時效性。4.2.3巖體中結(jié)構(gòu)體的特征1．巖體中不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)面切割出不同大小的結(jié)構(gòu)體。2．結(jié)構(gòu)體形狀:柱狀