第七章---结构面的力学性质..ppt

,资源与环境工程学院,结构面的力学性质,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,结构面：是具有一定方向，厚度较小，延展性较大的二维地质界面。,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,结构面类型划分按结构面成因划分原生结构面。构造结构面。次生结构面。,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,原生结构面：成岩过程中形成的结构面。构造结构面：在各种构造应力作用下形成的结构面，如节理、断裂、劈理以及层间错动引起的破碎带等。次生结构面：在各种次生作用下形成的结构面，如风化裂隙、冰冻裂隙以及重力卸载裂隙等。,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,原生结构面又细分为：沉积结构面：沉积岩层在成岩过程中形成的结构面，如层理、层面、假整合和不整合等。火成结构面：岩浆侵入活动及冷凝过程中形成的，如岩浆岩的流层、流纹、冷却收缩形成的张裂隙；火成岩体与围岩的接触面。变质结构面：受变质作用形成的结构面，如片理、板理等。,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,结构面类型划分按结构面受力条件划分压性结构面。张性结构面。扭性结构面。压扭性结构面。张扭性结构面。,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,压性结构面：由压应力挤压构成，其走向与最大主应力方向垂直。张性结构面：在拉应力作用下产生，其走向与最大主应力方向一致。扭性结构面：由纯剪或压张应力引起的剪应力所形成的结构面。,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,压扭性结构面：既有压性结构面的特征，也有扭性结构面的特征。张扭性结构面：既有张性结构面的特征，也有扭性结构面的特征。,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,二、结构面的分类,按工程尺寸的分类（绝对分类）,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,按工程尺寸的分类（相对分类）,资源与环境工程学院,结构面类型及特征,按力学观点的分类,资源与环境工程学院,结构面的状态,结构面的状态：结构面的产状、形态、延展尺度、密集程度以及结构面的接触类型、胶结、充填情况是影响岩体强度和稳定性的重要因素。,资源与环境工程学院,结构面的状态,结构面的产状：对岩体是否沿着某一结构面滑动其控制作用。结构面的形态：决定岩体沿结构面滑动时抗滑力的大小。结构面的延展尺度：决定岩体的强度。,资源与环境工程学院,结构面的状态,结构面的密集程度：决定了岩体的被切割程度，极大影响着岩体的强度。结构面的胶结与充填情况：对岩体的强度有很大影响。,资源与环境工程学院,结构面的密集程度,描述结构面密集程度的基本概念裂隙度:沿测线方向单位长度所穿过的结构面数量。,节理平均间距,资源与环境工程学院,结构面的密集程度,当岩体中存在多组节理时，此时裂隙度K为各组节理裂隙度之和。,资源与环境工程学院,结构面的密集程度,切割度:表示岩体被结构面切割的程度。,当岩体中存在多组结构面时，此时切割度为：,资源与环境工程学院,结构面的密集程度,不同切割度对应岩体的贯通类型,资源与环境工程学院,结构面的接触类型、胶结与充填,结构面的接触类型、胶结与充填情况对岩体对强度的影响,资源与环境工程学院,结构面的接触类型、胶结与充填,胶结物成分对岩体对强度的影响：泥质胶结：强度最低，在脱水情况具有一定强度，遇水发生泥化和软化，强度显著降低。可溶盐类胶结：干燥时具有一定强度，遇水溶解，强度降低。钙质胶结：强度较高，且不受水的影响，但在酸性水作用下，强度降低。,资源与环境工程学院,结构面的接触类型、胶结与充填,铁质胶结：强度较高，但易风化，力学性能不稳定。硅质胶结：强度高，力学性能稳定。,资源与环境工程学院,结构面的接触类型、胶结与充填,胶结物厚度对岩体对强度的影响：薄膜充填：充填物为极薄的一层矿物薄膜，强度较低。断续充填：充填物不连续，厚度小于结构面起伏度。结构面强度受两侧岩性及结构面形态控制。,资源与环境工程学院,结构面的接触类型、胶结与充填,连续充填：充填物连续，厚度略大于结构面起伏度。结构面强度受充填物强度控制。厚层充填：充填物厚度大，在岩体中形成软弱带。,资源与环境工程学院,结构面的法向变形,结构面的变形特征结构面的法向变形1、结构面弹性变形结构面的接触是点接触，接触点为边长为h的正方形，接触点有n个；每个接触点所受的力是相等的；每个接触点的力学特性是相同的。,资源与环境工程学院,结构面的法向变形,点接触荷载表面平均位移：,资源与环境工程学院,结构面的法向变形,通常认为，当结构面闭合时，其弹性变形量为：,资源与环境工程学院,结构面的法向变形,2、结构面的闭合变形古德曼假定：结构面是张开的，张开的结构面没有强度；结构面间的压缩量有限。,资源与环境工程学院,结构面的法向变形,当：,资源与环境工程学院,结构面的法向变形,结构面的配称与非配称试验：,资源与环境工程学院,结构面的切向变形,结构面的剪切变形1、结构面粗糙、无充填物的剪切变形(a)。2、结构面含有较厚充填物的剪切变形(b)。,资源与环境工程学院,结构面的切向变形,充填物湿度对结构面抗剪强度曲线影响很大。当充填物干燥时，曲线b会向曲线a过渡。,资源与环境工程学院,结构面的切向变形,结构面剪切变形理想化模型,起始弹性段应力降低段残余变形段（塑性段）,资源与环境工程学院,结构面的切向变形,资源与环境工程学院,结构面的抗剪强度,结构面的抗剪强度平直结构面的抗剪强度,资源与环境工程学院,结构面的抗剪强度,若结构面间有水存在：,资源与环境工程学院,结构面的抗剪强度,规则粗糙结构面的抗剪强度：,资源与环境工程学院,结构面的抗剪强度,资源与环境工程学院,结构面的抗剪强度,规则粗糙结构面抗剪强度理想曲线：,资源与环境工程学院,结构面的抗剪强度,不规则粗糙结构面抗剪强度：,资源与环境工程学院,结构面的抗剪强度,充填结构面抗剪强度当结构面中充填有某种软弱物质时，随着充填厚度的增大，结构面的抗剪强度显著下降，一旦充填物厚度超过结构面表面起伏幅值时，则结构面抗剪强度由充填物的厚度缩控制。,资源与环境工程学院,结构面的力学效应单结构面力学效应,结构面抗剪强度符合库仑准则：,单结构面力学效应,资源与环境工程学院,单结构面力学效应,沿结构面破坏力学条件：,资源与环境工程学院,单结构面力学效应,沿结构面破坏范围：,资源与环境工程学院,单结构面力学效应,资源与环境工程学院,单结构面力学效应,当结构面与结构面抗剪强度曲线相切时：,或,资源与环境工程学院,单结构面力学效应,结构面抗剪强度与与结构面位置及围压的关系：,资源与环境工程学院,多结构面力学效应,多结构面力学效应,资源与环境工程学院,作业,例某岩石边坡由闪长岩组成，其抗剪强度指标C=400kg/cm2，=30，边坡内有一结构面，结构面强度性质Cj=200kg/cm2，j=20，结构面倾角=40。为防止下滑，而采取加固措施，使边坡获得侧向应力3=100kg/cm2。求极限抗压强度。