结构面抗剪强演示文稿

结构面抗剪强度演示文稿当前第1页\共有15页\编于星期三\10点优选结构面抗剪强度当前第2页\共有15页\编于星期三\10点关于结构面抗剪强度估算方法的讨论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当前第3页\共有15页\编于星期三\10点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

研究历史

TheResearchHistory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。当前第4页\共有15页\编于星期三\10点

结构面（Discontinuities）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。不连续面岩石层面节理软弱层面当前第5页\共有15页\编于星期三\10点

结构面

Discontinuities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。当前第6页\共有15页\编于星期三\10点抗剪强度确定的常规方法经验公式法经验方法很多，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0~20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；φb为岩石基本摩擦强度；当前第7页\共有15页\编于星期三\10点抗剪强度确定的常规方法试验求抗剪强度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和摩擦角φ现场岩体抗剪试验装置室内直剪设备当前第8页\共有15页\编于星期三\10点存在的问题巴顿强度准则的不足之处巴顿公式包含三个待定指标JRC,JCS和φb。三个指标除φb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。当前第9页\共有15页\编于星期三\10点存在的问题抗剪试验的不足之处这种方法,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,试验过程中法向应力的设计方式也会产生上述情况。当前第10页\共有15页\编于星期三\10点确定野外大规模结构面抗剪强度根据典型地质单元试验结果结合野外起伏特征综合估定（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’φ=φ’其中的c’和φ’为实验值当前第11页\共有15页\编于星期三\10点确定野外大规模结构面抗剪强度根据典型地质单元试验结果结合野外起伏特征综合估定（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φ’为实验值’当前第12页\共有15页\编于星期三\10点确定野外大规模结构面抗剪强度根据典型地质单元试验结果结合野外起伏特征综合估定（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。当前第13页\共有15页\编于星期三\10点尺寸效应岩石强度的尺寸效应：在同等的试验条件下，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。当前第14页\共有15页\编于星期三\10点尺寸效应到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，