结构面抗剪强PPT学习教案

1、会计学1结构面抗剪强结构面抗剪强研究历史结构面汇报内容抗剪强度确定的常规方法确定野外大规模结构面抗剪强度尺寸效应第1页/共16页20世纪70年代20世纪80年代奥地利学派Goodman、Barton等人孙广忠 20世纪50年代结构面对岩体力学特性和工程稳定性起控制作用结构面是构成岩体和岩块力学与工程特性差异的根本原因结构面的力学性质岩体结构控制论 而随着计算机技术的发展和广泛使用，使得结构面模拟技术的研究和发展也取得长足进步。第2页/共16页岩体是由岩石和分割岩块的结构面（又称不连续面）组成的。结构面在空间的分布状态与组合形式构成了岩体的结构，它是决定岩体工程地质特征和力学性质的关键因素。第3

2、页/共16页 从强度上来讲，结构面的强度远远小于岩块的强度，为岩体中的薄弱环节，常常是控制岩体强度和变形的关键。 从结构上来讲，岩块的形态、规模等特征由结构面控制，完全取决于结构面的组合、交切与围限的情况。第4页/共16页经验方法很多，以常用的巴顿强度准则举例说明。巴顿利用模型试验, 得出预测岩石裂隙抗剪强度的一般方程式中JRC为粗糙度系数, 介于020之间, 对照典型裂隙模式图选取；JCS为裂隙面面壁岩石抗压强度；b为岩石基本摩擦强度；第5页/共16页目前工程上主要还是通过野外及试验室剪切试验来获取结构面抗剪强度参数。方法是实测几对正应力和剪应力值, 然后用最小二乘方法或图解法计算出粘聚力c

3、和摩擦角现场岩体抗剪试验装置室内直剪设备第6页/共16页巴顿公式包含三个待定指标JRC,JCS和b。三个指标除b在试验室条件下可以精确确定外, 其余两个都不能准确确定。考查公式可以看出, JCS即使确定不准确, 也不会对求取抗剪强度引起太大的误差, 但JRC明显影响抗剪强度的大小。图中所给的典型剖面不可能囊括野外结构面所有的起伏特征, 不同的工作者将确定出不同的JRC值, 特别是对于缺乏经验的人来说确定出的JRC误差可能较大。第7页/共16页这种方法, 实际工作中经常会出现资料无法整理或对整理出的结果难以置信的情况, 通常解释为岩石的不均匀性造成的, 本人认为这种解释忽略了试验过程中的一些因素

4、, 试验过程中法向应力的设计方式也会产生上述情况。第8页/共16页（一）平直或小规模起伏的结构面试验尺寸足以容纳这类结构面的起伏特征,结构面抗剪强度与试验值相当c=c= 其中的c 和 为实验值第9页/共16页（二）简单大规模起伏的结构面大规模起伏是指试验尺寸远远不能容纳的起伏,这类起伏在结构面受剪时一般表现为爬坡效应。在野外测取有代表性的起伏角i,则抗剪强度为其中的c 和 为实验值第10页/共16页（三）多级序起伏的结构面结构面具1,2,3多级起伏,大多数级序的起伏试验尺寸不能包含。这种类型结构面抗剪强度难以准确估计,应根据多种因素综合估定。第11页/共16页岩石强度的尺寸效应：在同等的试验条

5、件下，岩石的单向抗压强度随岩石试样尺寸的增大而减小的现象。当岩石试件的尺寸增大到一定值后，其强度一般趋于稳定。在岩石生成或试件加工过程中，其内部存在着各种不同性质和不同方向的缺陷、空洞或裂隙，岩石试件尺寸较小时，内部所含有的弱面数较少，因而其强度较高，当岩石试件的尺寸较大时，其间所含有的弱面数目增多，其强度相应地下降。但当岩石试件的尺寸增大到一定值后，试样中单位体积所含有的弱面数将趋于稳定，因而其强度也相应地趋于稳定。第12页/共16页到20世纪70年代末，Barton等人把尺寸效应引入了对结构面粗糙度系数的研究中， Barton和Bandis根据模型试验得出，岩体结构面粗糙度系数作为结构面力学性质的主要参数之一，而粗糙度系数的尺寸效应特征是造成岩体结构面力学行为尺