第三節(jié)結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度

第三節(jié)結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度第1頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、平直無(wú)充填的結(jié)構(gòu)面

平直無(wú)充填的結(jié)構(gòu)面包括：剪應(yīng)力作用下形成的剪性破裂面（如剪節(jié)理、剪裂隙等）、發(fā)育較好的層理面與片理面。

其特點(diǎn)：是面平直、光滑，只具微弱的風(fēng)化蝕變。堅(jiān)硬巖體中的剪破裂面還發(fā)育有鏡面、擦痕及應(yīng)力礦物薄膜等。

抗剪強(qiáng)度：這類結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度大致與人工磨制面的摩擦強(qiáng)度接近，即：

第2頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、粗糙起伏無(wú)充填的結(jié)構(gòu)面

這種類型的結(jié)構(gòu)面，其剪切特點(diǎn)是：（1）當(dāng)法向應(yīng)力σ較小時(shí)，上盤(pán)巖塊上下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生爬坡效應(yīng)，增大了τ；（2）當(dāng)σ較大時(shí)，將剪斷凸起而運(yùn)動(dòng)，也增大了τ。

由于結(jié)構(gòu)面的粗糙起伏情況比較復(fù)雜，因此抗剪強(qiáng)度的確定也比較困難。下面就先討論理想的簡(jiǎn)單的條件（規(guī)則鋸齒形結(jié)構(gòu)面），再討論一般的情況（不規(guī)則起伏結(jié)構(gòu)面）。第3頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、規(guī)則鋸齒形結(jié)構(gòu)面（1）σ較小，剪脹作用,其強(qiáng)度遵循Patton公式：

結(jié)構(gòu)面上的應(yīng)力：由庫(kù)侖-納維爾判據(jù)得：將τn、σn代入上式得：第4頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）σ較大，啃斷作用，其強(qiáng)度接近巖塊的強(qiáng)度，即：

式中：φ

、Ｃ分別為結(jié)構(gòu)面壁巖的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力。綜合上二式，結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線如下圖所示。第5頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

剪斷凸起的條件為：

第6頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、不規(guī)則起伏結(jié)構(gòu)面

自然界巖體中絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)面的粗糙起伏形態(tài)是不規(guī)則的，起伏角也不是常數(shù)，見(jiàn)下圖。

這類結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度包絡(luò)線不是折線，而是曲線形式。第8頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

巴頓（Barton）對(duì)8種不同粗糙起伏的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出了剪脹角的概念并用以代替起伏角。剪脹角αd——剪切時(shí)剪切位移的軌跡線與水平線的夾角，即：

Barton通過(guò)大量結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)，用統(tǒng)計(jì)方法求得Barton方程：

基本摩擦角粗糙度系數(shù)壁巖強(qiáng)度又故或第9頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、非貫通斷續(xù)的結(jié)構(gòu)面

這類結(jié)構(gòu)面由裂隙面和非貫通的巖橋組成。在剪切過(guò)程中，一般認(rèn)為兩者都起抗剪作用。即通過(guò)的裂隙面和巖橋都起抗剪作用。

假設(shè)沿整個(gè)剪切面上的應(yīng)力分布是均勻的，結(jié)構(gòu)面的線連續(xù)性系數(shù)為Ｋ1，則整個(gè)結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度為：

裂隙面巖橋庫(kù)侖-納維爾定律：其中：第10頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、具有充填物的軟弱結(jié)構(gòu)面

具有充填物的軟弱結(jié)構(gòu)面包括泥化夾層和各種類型的夾泥層，其形成多與水的作用和各類滑錯(cuò)作用有關(guān)。這類結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)常與充填物的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)及充填程度和厚度等因素密切相關(guān)。

結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度與顆粒粗細(xì)的關(guān)系

第11頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力與充填厚度的關(guān)系曲線

內(nèi)摩擦角隨充填度增大而減小第12頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同夾層物質(zhì)成分的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度夾層成分抗剪強(qiáng)度指標(biāo)摩擦系數(shù)(f)粘聚力C(kPa)泥化夾層和夾泥層0.15～0.255～20碎屑夾泥層0.3～0.420～40碎屑夾層0.5～0.60～100含鐵錳質(zhì)角礫碎屑夾層0.6～0.8530～150第13頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)7有一規(guī)則鋸齒形結(jié)構(gòu)面,起伏角i=35