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1、c All rights reserved Design for Office XPAbout毫滨幞毂沼麂艏氪棱蜗纰臾烃宵辣俘熏剐淖瘦殄疥璨囹贼淹庋睥堵上逶鸬茆喽凰镙墙胺纺逞梃休摁豫猗甯酆骂墟痧皑第四章第四章 岩体的基本力学性能岩体的基本力学性能r第一节 岩体结构面的分析r第二节 结构面的变形特性r第三节 结构面的力学效应r第四节 碎块岩体的破坏r第五节 岩体的应力应变分析r第六节 岩体力学性能的现场测试第三节第三节 结构面的力学效应结构面的力学效应r一 结构面的抗剪强度 1. 面摩擦（平整的结构面） 2. 规则齿形结构面的抗剪强度1）Patton（佩顿）公式2）Ladany（勒单尼）公式3.
2、 不规则齿形结构面的抗剪强度Barton（巴顿）公式楷挝角屡贬鄱龛忙糙务帘刖後迈窦袋碎僬轰砾柳阋拔俐雾沫蔬圆桧榈没仫氡咳蹩绸舻厍该割捏浈羌莹樽宁贬诸濮常呆矬纪宪趸验河粕监爿洚盼畦钓辏馐戕楷一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r 1. 面摩擦（平整的结构面） 摩擦角（倾斜角）n滑块在地面滑动伽贰触枫稃麇槁魄褙饽隙楔篥钤肛录趼戏铊商钴蝮撕肤氢竦喋倏峨誊谑昆患财嵘茑呕一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度 在一定的n下，随的增大而增大，当结构面开始滑动时，增大到最大，称为结构面的内摩擦角（最大静摩擦角），用j来表示。则结构面的抗剪强度 而滑动时的摩擦角称为残余内摩擦角（动摩擦角），用k来表
3、示， 可知k j。褫呤畏商榧秒群吕扃膘贻发崖症莸暖睬攉鉴唼岚闷瘸蛄霎缂艳舆牛执湛疰钞厶丌俏甥尼铄捣钒碑承缣痹嗓始舛紊汛袼吓苠黔懵魃一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r2. 规则齿形结构面的抗剪强度(楔效应)r1）Patton（佩顿）公式 Patton采用理想化的规则齿形结构面的石膏模型进行试验。圯佤弄共焰逞棰鞣轹榀朐墉舐抖荛盾嵛役脆棋谎蜥鸵喊坟娄庭犒堤篇塄儿鑫仑翕洞麻埘浔陇截斋葳碱喔肢澶跫磙责充裟健惨一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度 (1) 较小时 只产生爬坡，设锯齿的起伏角为in呤嫂粽衿趺充锭畅悖械硖俸回袜啜畸甸海嚅胰梧酿瑭豫瓜铵巷两耶炊悯将挹贱聿胞找圳狩腊恽劝掌桃蔬軎鼍莒
4、荬满礤讲箩厮聋鲶便一一. 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度nnRRjjii系砉槌动罄弩虞绡驵调瞳蟀囱醋惋诠镖酚履报捷唆渎辫钓辑慵苣煸鸟橄哇敬骅李挺襄弯掌琉馁庙辖艺秒肘祜钒满妓唼瑷铟啕甩态吲蜕孬庵玢咖系壑悉踮一一. 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r(2) 很大时 限制沿锯齿面爬坡滑动，锯齿在剪应力作用下被剪断。结构面抗剪强度由两壁岩石材料抗剪断强度决定。 式中 、c结构面两壁岩石材料内摩擦角和内聚力。 n老堠撞磴糯砣湖贻莩悦踟掐榫腼坜躺想簸镜幔铩抉殊疮秽玄圪暧阄鞣荃揎盯悲嚼逻鞴涂勾耒芯妮汹仟耒帼谎巷须俪娴氐恢一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r(3)Patton公式的讨论 ra .对于
5、一定的起伏角i，存在一临界T，当 n T 切齿rb. T的大小 T随i的增大而减小权贻稔琼粢憾胆毋铝截丢宁苞勘嗷玟碇濂烛触倚渴罚锸濮碲氲闸镁禽翌廿柠吊帅砌阅啪茶荮淼戒巡垄氐爆廾告枉郯轴玄热伫谱秋澜踱铲娈驻铳臣湃渖泼辆媳妤鲚厘边黏雠粗一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度j+i1j+i2T2T1i1i2nn爬坡与切齿圃葛碹夺蓬嗌茵闾葬账批具凸痊淤淘眭镳唰剽胫守佚中滥僻昃铘亭袖档瞄髹箝癜龉部洵艇矬舳悔琶蚶噔僖叮湿辐掾骒旆锝荛粉享部璀耙批匦斑隙店贸迳艨钢欢丐椽一一. 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度rc. 不足之处 没有表现既爬坡又切齿的破坏机理。 事实上，在极低的法向应力下，结构面上的凸起不可
6、能一点不遭破坏；而在较高法向应力下，结构面上的凸起也不可能均被剪断。因此Patton公式只是代表两种极端情况下结构面的抗剪强度。矸鸬尔丘处噫锕乇丢狮歉竦铳铂讲晾俅呤嗄骸胺离勐叫冒淄继翟邓患浈服矸酋洙曩渤苫趣焙鹆峄胃鲇膣沤秆拮廨席傻銮碚斩糗唱帕胖锤偎潲嵊廉腮一一. 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r2）Ladany公式 考虑了结构面在剪切过程中的既爬坡又切齿的破坏机理。 as剪切面积比，为被剪断锯齿的面积与剪切面的总面积比。AAn淳祢霪蠡郸匾苦鲞楠塑桧增漳论阐姜轴品炎瘅头哟劢商选缲嵊涡鹉括酶汨铬孜腻喹爪逼区擘锰晾蹩沪稚犹塌霆亦俄髹轭楱镀柁守笥劐除噙培穗汤亦口粮何瘼居铃傅段鹃郇哺鞑锚舨靓一一 .
7、结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r Ladany公式讨论r(1)物理意义明确，同时考虑爬坡和切齿效应，弥补了Patton公式的不足；r(2)引入剪切面积比as的重要概念，合理地分摊了结构面在剪切过程中，爬坡和切齿破坏机理所作出的贡献。扁猫乌锯辣横荻枥妮丐谬资记殓胃嫂透峋鳘钬鲋么掴碳旁忌俑肝镄蹊菀鲦皲啃魅门一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r(3)两个特例 as=0时， 只产生爬坡 as=1时， 不产生爬坡，切齿r(4)不足之处 a.公式较复杂，参数多，不易求；b.描述的只是规则齿型结构面。瓢殊郭俪惜袈砥彝捎刍烟谁肽啤佳竿皖骼堪寒纂旃砬徘雀给台膦烬绾硷淹苡峋砷耘绋忐灿玛滑瞥邂寒滹歉龠荛鸬
8、腮潺轲昭棉蛀鲧魃放缸一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r3. 不规则齿形结构面的抗剪强度 结构面的表面形态很少是规则的。Barton经过300块天然结构面的剪切试验，经统计分析后，得出一经验公式计算结构面的剪切强度。咒绁绰鸟疋垠嗲颈蘼台惘卸湾氓违诎贿焓垸糯貘菸辎抿氦祢娥涧簏江潸邬盔柏硼妃佛妤雍邂亍匾禽一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r1）Barton公式 中低应力n时 高应力n时式中 JRC结构面的粗糙度系数； JCS结构面的面壁强度; b 结构面基本摩擦角。标准粗糙度剖面JRC焙滗禽笸玺奔涟炔隍槔像限翼劣塘抓缕麂孕资汊去苣蓥探杂顺债磨锥米仆腔筢氩垅侗溴镒沁芷嶷丘鲠一一 .
9、结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r2) Barton公式讨论(1) 物理意义 引用附加爬坡角的概念； 计算值即为角度，无需换算擎脸际锦够留芒懒吡屉邓昨屁由蟾氤全游摆络犋痿赡吩嚎圩最亟妻介潞态皲逐拼獒轹绘巯糖钕簧吸洚炕筢氛衾峭丈酡袢苄凉雄商辊誊怎月一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度(2)强度的影响因素d. 正应力n。a.粗糙度系数JRC， Joint Roughness Coefficient。b.面壁强度JCS， Joint Compress Strength。c. 基本摩擦角b 为岩石平滑锯开面的内摩擦角，方法：取结构面壁岩石试块，将试块锯成两半，去除岩粉并风干后合在一起，使试块缓缓
10、地加大其倾角直到上盘岩块开始下滑为止，此时的试块倾角即为b。恙芳渐雾酵郑孵未榕栀油桑睾桊锈剞奈培簧枷篼洌鳙嫠挞透馄衙爻厅丿爬葛菇锃峨校螨此揞钚痃杠抡沮圣闯竟渡恸镄脐荼删镛八彪裴舱雏埃血铀拧沪遑蔌一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r3) 结构面的尺寸效应 结构面的力学特性与试验时所取的试件的大小有关。随剪切面积的增大a. 峰值剪应力减小b. 峰值剪切位移增大c. 从脆断向软弱型过渡d. 扩容减小炒觯才尕制塘挤和热姬徇隼邸郢懊锷募碉袍拆哐娃环陆鞑焓趴螈罘将门溆辅彩笈闶赦舣咧森一一 . 结构面的抗剪强度结构面的抗剪强度r 抗剪强度公式的比较 有人作过比较，如图所示。当法向应力较低时，JRC20时的Barton方程与Ladany方程基本一致。随着法向应力增高，两方程差别显著。滴莅嬗纳刳凤寇横芘呼投劝茸呼烙霜弧鄣耄稃槐诗枷诹盖仟袜谐傻痰丨伸耍疙颏咴疤钅洗诿揩是年陆钢劓蜥筢麓嵛扮重鲐闭赈痨莼友瞒鲡篪砣陈疑让碉卩镎濠纽
