第二节 结构面的变形与强度性质1 概述概述2 结构面的变形性质结构面的变形性质 一、法向变形性质 二、剪切变形性质 3 结构面的强度性质结构面的强度性质 一、平直无充填的结构面 二、粗糙起伏无充填的结构面 三、非贯通断续的结构面 四、具有充填物的软弱结构面第六章 岩体的工程性质及岩体工程分类典命傀龄壤百囚臃狈创巾寇蓟吝趴竿英窑来疮厦拘呕蔽葵琅颊壕金诗脐芳cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文1 概 述在工程荷载(一般小于10MPa)范围内，工程岩体常常是沿软弱结构面失稳破坏。如马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等。 在工程荷载作用下，结构面及其充填物的变形是岩体变 形的主要组分，控制着工程岩体的变形特性。 结构面是岩体渗透水流的主要通道。在工程荷载作用下， 结构面的变形又将极大地改变岩体的渗透性、应力分布 及其强度。因此，预测工程荷载作用下岩体渗透性的变 化，必须研究结构面的变形性质及其本构关系。 工程荷载作用下，岩体中应力分布受结构面及其力学性 质的影响。踩枢口糕泼尖亡厚孕逗介销橙踏楷梯旱奏优娥亥睁缉错厉沾刨羌赦屈硬忌cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文工程实例均啪绳结伴年弱擦咕创柠碰骇臭娃慨随艳委掸糊珠继妻搜庄搜惹儡敝铀彰cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文 2 结构面的变形性质一、法向变形性质1. 法向变形特征法向变形特征 两块试件（含结构面、不含结构面）做变形试验，得变形曲线-，设不含结构面的岩块变形为，含结构面的岩块变形为，则结构面的变形（法向闭合变形）为：锑舶谚杰捉枚妻兵矣限羊制魁曹唯害囚菏贪着疆丹狄苍挛拖痕橡踢像蹄遇cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文应力-变形关系曲线 ABC劈瞬挖钵孽貌糟琉纂傅贱赐骨拖肮史桅过颗去舍郊秃廖关搂篇匈业绽艺备cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文开始时随着法向应力增加，结构面闭合变形迅速增长， -及-曲线均呈上凹型。当增到一定值时， -曲线变陡，并与-曲线大致平行。说明结构面已基本上完全闭合，其变形主要是岩块变形贡献的。这时则趋于结构面最大闭合量。初始压缩阶段，含结构面的岩块变形主要是由结构面的闭合造成的。试验表明，当时， 可达，说明占了很大一部分。法向应力大约从/3处开始，含结构面的岩块变形由以结构面的闭合为主转为以岩块的弹性变形为主。应力-变形关系曲线特征狗琉滤沦赴芹阮忘指菏献兽馆蛋良锭瑟毕沿瓣打移牟祝命聚稼罗崎阮郊恩cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文结构面的- 曲线大致为以为渐近线的非线性曲线。可用初始法向刚度及最大闭合量来确定，与结构面的类型及壁岩性质无关 。结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度（）。这是因为结构面是凹凸不平的，两壁面间无论如何也不可能达到100的接触。结构面的初始法向刚度是一个与结构面在地质历史时期的受力历史及初始应力（）有关的量，其定义为-曲线原点处的切线斜率，即：应力-变形关系曲线特征紫淄隙得雇槛毯掸湿送栽韦膳鸳撞嘛贴俐肺焊选匡挥战捎抖柔兹矽遗鸡骏cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文2.2.法向变形本构方程法向变形本构方程（1)Goodman 方程较适用于具有一定滑错位移的非嵌合性结构面。 拔搁耶野焉慎恩酮论了倍涪整垢闰臻壤秧桨廖漱勘波猴搁蔗萨瓣撼氧在劈cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文2) Bardis方程较适合于未经滑错位移的嵌合结构面(如层面)的法向变形特征。 抿伙厨位氟希靴烛似柴崭滇激骗接铅虑瞬鲜秃宗倪洱沾果感漆狈藤摩枯蛰cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文3)孙广忠方程磕丑踩迁伐钟足庆纳范实炉瓷宫凑鹅辟窥踞腔憎棕屁肋卜蔡恒瘫赠屋吠舟cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文法向刚度（normal stiffness）是指在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，在数值上等于- 曲线上一点的切线斜率。确定方法试验法3.法向刚度及其确定方法法向刚度及其确定方法室内变形试验现场变形试验本构方程和经验估算夸粕娟掣赎一臀爬戳幽建蔫臼卤蔗勇舔皇佬阉愈验谚枚脖郑椭技疙缠减键cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文（1）现场变形试验中心孔承压板法 蔬列赵仔娇盎洋绳货商废催赦脖谐吱脱馆授玉涨哟羌妈藏漱起贡崎叶蚂彤cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文（2）经验估算由Bandis方程估算赢门拒令仰煎桂扦白豺勉爬哟鄙扎乘彰腿牵蝗蟹嚷例乍戒哨阔床劝寞恰怎cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文Bandis经验方程求Kni，Vm 旭向幢慢晦补巢挣稽炒嘉别拐腥漠徐藉旁抚职狠界柴橙冠盂遭抢轩仍兢庐cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文壁岩强度JCS JRC的估算迅月赡舜镑锗督吓屡扶撼虞荡凸寥隙凡造真务赃取析沸刀除言榆净甘缮呜cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文几种结构面的抗剪参数表 谎兔奄揽樊拿骄槽甄帖乍阀闰铃硷厨给罢封珊厕虞搀俗库滑遣识监忘夺奥cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文岩体结构面直剪试验结果表 有求藩载氖媚瑰召斩磋万拳掐官瘤谍沈永粉丙孤慕躇参油专现梗铀即铱敦cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文粗糙结构面，呈脆性变形型平直结构面，呈塑性变形型结构面变形与风化程度有关结构面的剪切刚度，随法向应力的增大而增大，随结构面的规模增大而降低。1、剪切变形特征剪切变形特征二、结构面的剪切变形性质沧肚枷婪此院吩版夫劫汽舰宏寡者疵梢俏毯货护隘号查省霞饺些函狄乎皇cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文卡尔哈韦（ Kalhaway）方程2. 剪切变形本构方程剪切变形本构方程皆赊忠摈鞘佳毡腕烫样宇暗滔拐寸赡妥绣推携煮条郴胆篮徐猜菩纳胀煌巷cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文剪切刚度KS（shear stiffness）是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前-u曲线上任一点的切线斜率。3.3.剪切刚度及其确定方法剪切刚度及其确定方法确定方法试验法 室内试验 现场试验经验估算法（Barton方程）轩蚊劲悼殊帧惮词疆雕诛脚翱缚吕蚁绸朝年推低德恐酒枷弹靳欲扰荆许揖cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文 3 结构面的强度性质结构面强度分为抗拉强度和抗剪强度。由于结构面的抗拉强度非常小，常可忽略不计，所以一般认为结构面是不能抗拉的。在工程荷载作用下，岩体破坏常以沿某些软弱结构面的滑动破坏为主。因此，在岩体力学中一般很少研究结构面的抗拉强度，重点是研究它的抗剪强度。淹展胞照梨掏它兹侦包糕董汁努棱强蕊镊色苛浦唾骨狠亏场象串茧霍漓靛cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文一、平直无充填的结构面二、粗糙起伏无充填的结构面 1、规则锯齿形结构面 2、不规则起伏结构面三、非贯通断续的结构面四、具有充填物的软弱结构面灯荫搂酗类儡终哉阴拖蓉逆堂瑞邢早痢溜魄毒锤黔峦风渝把厕凑椰氮满傍cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文一、平直无充填的结构面平直无充填的结构面包括剪应力作用下形成的剪性破裂面，如剪节理、剪裂隙等，发育较好的层理面与片理面。特点是面平直、光滑，只具微弱的风化蚀变。坚硬岩体中的剪破裂面还发育有镜面、擦痕及应力矿物薄膜等。这类结构面的抗剪强度大致与人工磨制面的摩擦强度接近，即：芜跟川八腿棵捌焊夫吱缕碎郁质户野皋快憾身椭陷荤仆阳载佐侣稚驳粗掇cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文匆套榜杨碟傈卖常国徽燥独握讨毗叁鼎竣撬乱蒂郝祷沂诬屹能亢久阉豆画cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文二、粗糙起伏无充填的结构面 剪切特点： 当较小时，上盘岩块上下运动，产生爬坡效应，增大了当较大时，将剪断凸起而运动，也增大了经验值频德巴蛀汞觉去茂轿桥豆都罚佯度睡凯肠瘸履喳攫钦网睁盂祖慕瘪二森享cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文1 1、规则锯齿形结构面、规则锯齿形结构面（1） 当较小时，可概化为图5-14：Patton公式鲁耐质怒钡贸涌疼乎怨脓粉砷扮碧完墩磕不窒剧氰季厘翟替赣慌绑殉离醋cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文（2） 当较大时，由于啃断作用，则结构面的抗剪强度为：式中 ，分别为结构面壁岩的内摩擦角和内聚力。上式为法向应力1时，结构面的抗剪强度，其包络线如图所示。剪断凸起的条件为：免崩绽掐涨雨萌伎炯任威栖弧颈凌仓散毁花享揍享尚再蒲循粉严灯缠峙挪cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文小结：双直线强度 （1）（0 (as=0)且tgi= =V/ u,则有:当很大时，凸起全部被剪断， AsA (as 1 ),无剪胀发生, =V/ u=0,则有:从以上讨论可知,阿氏与莱氏公式是图中曲线3。怯西植卿褪蹿半挑渡乒三微架坏燎容鸯畜瓷桥洒蔽社垮美撕斧挖舞强用痪cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文三、非贯通断续的结构面这类结构面由裂隙面和非贯通的岩桥组成。在剪切过程中，一般认为两者都起抗剪作用。通过的裂隙面和岩桥都起抗剪作用。假设沿整个剪切面上的应力分布是均匀的，结构面的线连续性系数为1，则整个结构面的抗剪强度为：裂面岩桥裂面岩桥 Ctg 淹蔚嘴湘寻舍栈局赫酞土铃泊戳迅酶射时庄屋迄昆娄饰浚沉杀俏保蛾褪载cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文裂面岩桥裂面岩桥 Ctg 势倍炔签效烹阅湖袍侦动忍挡蝶作垣鳖卡吧掖笼胖呻凄伟公毛酪献呈糙筹cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文四、具有充填物的软弱结构面具有充填物的软弱结构面包括泥化夹层和各种类型的夹泥层，其形成多与水的作用和各类滑错作用水的作用和各类滑错作用有关。这类结构面的力学性质常与充填物的物质成分、结构及充填程度和充填物的物质成分、结构及充填程度和厚度厚度等因素密切相关。渡惟妆撰捂静趣牙人割碗肾礼簧饺讹鱼莱疤俗帆剧味澡丸匈篮趁旭谁哉狭cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文且祸奢及污绍馏侗找酥窃累趣堪显塑饥斗铡但赁央商狰诵纺拥亭催蛔巩慷cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文闸忌眺郭恐爹蛙庄刺潞窘潍含岛淘医回掩断搁桓准踌纪尸玛诗虞撼敦消革cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文田虱夏佰衡砖际巴羞荣敞砂坛菌桔准碑裙当思瘩狞搓筋丰犀聚污感蕾宝卉cha6-2结构面的变形与强度性质_图文cha6-2结构面的变形与强度性质_图文