礦山巖石力學(xué)教案

PAGEPAGE91安徽理工大學(xué)礦山巖石力學(xué)教案編寫:楊科能源與安全學(xué)院采礦工程系二OO七年十一月安徽理工大學(xué)學(xué)期授課計劃教師姓名高明中、楊科、趙光明2007/2008學(xué)年第二學(xué)期課程名稱礦山巖石力學(xué)系別能源與安全學(xué)院專業(yè)及班級采礦05-1/2/3/4周數(shù)8講課32學(xué)時習(xí)題課學(xué)時實驗6學(xué)時總計38學(xué)時月份周次章節(jié)和內(nèi)容摘要講課時數(shù)習(xí)題時數(shù)實驗時數(shù)課外作業(yè)及測驗題目備注1110~11一、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)；巖石的力學(xué)性質(zhì)；巖石的擴(kuò)容；巖石的流變性質(zhì)；巖石的各向異性；巖石的強(qiáng)度理論。66P603、4、5、9P831、2、5、8P104～1053、5、9、13P1303、5、10、14、18P1521、4、8、11、12P1832、3、6、7、8P2062、3、4、5、61111~12二、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)面的類型及特征；結(jié)構(gòu)面的變形特征；結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)。31112~13三、巖體的力學(xué)性質(zhì)及分類巖體的強(qiáng)度；巖體的變形；巖體的分類。411~1213~14四、原巖應(yīng)力及測量自重應(yīng)力；構(gòu)造應(yīng)力；原巖應(yīng)力變化規(guī)律；影響原巖應(yīng)力分布的因素；原巖應(yīng)力的測量。51214~16五、巷道圍巖應(yīng)力分布及穩(wěn)定性分析巷道圍巖彈性區(qū)的次生應(yīng)力；巷道圍巖塑性區(qū)次生應(yīng)力；巷道圍巖位移。81216~17六、井巷地壓地壓的概念；變形地壓計算；水平巷道松動地壓計算。41217七、井巷維護(hù)原則與錨噴支護(hù)井巷維護(hù)原則；錨噴支護(hù)原理。2教學(xué)參考書籍1.礦山巖體力學(xué)（主要教材）高延法，張慶松主編.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，20002.礦山巖石力學(xué)（主要教材、作業(yè)）李通林等編著重慶大學(xué)出版社1991年1月第1版3.巖石力學(xué)基礎(chǔ)耶格、庫克高教出版社4.礦山巖體力學(xué)鄭永學(xué)編著冶金工業(yè)出版社1988年10月第1版5.巖體力學(xué)，王文星編著中南大學(xué)出版社2004年10月第1版6.巖石力學(xué)與工程蔡美峰主編科學(xué)出版社2004年8月第1版7.巖體力學(xué)沈明榮主編同濟(jì)大學(xué)出版社1999年3月第1版8.礦山巖體力學(xué)高磊等編著冶金工業(yè)出版社1979年7月第1版9.礦山巖石力學(xué)華安增編著煤炭工業(yè)出版社1980年5月第1版一、課程的性質(zhì)和目的《礦山巖石力學(xué)》是高等學(xué)校采礦工程專業(yè)本科學(xué)生的一門必修的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是應(yīng)用必要的力學(xué)知識研究巖體的力學(xué)特性以及工程巖體的變形和穩(wěn)定性問題，其基本知識、基本理論和基本技術(shù)是從事巖石工程施工、設(shè)計和研究的工程技術(shù)人員所必修掌握的。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生熟練掌握巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)、巖石的強(qiáng)度理論；掌握結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性、巖體的力學(xué)性質(zhì)、地下工程圍巖應(yīng)力分布規(guī)律、礦井、隧道地壓和位移的計算以及穩(wěn)定性分析、巖體力學(xué)試驗方法等基本知識；了解沖擊地壓、巖體的各向異性等概念、了解原巖應(yīng)力測定方法和設(shè)備；具有解決巖體工程（包括地下工程、巖質(zhì)邊坡工程、地基工程）實踐問題的基本技能，并了解巖石力學(xué)學(xué)科發(fā)展的當(dāng)前動態(tài)。二、本課程的教學(xué)重點(diǎn)1、理解巖石和巖體是不可分割的，又是有區(qū)別的，巖體是巖石和結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)統(tǒng)一體，處于不同巖石類型和不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的工程巖體的力學(xué)特性也是不相同的。2、掌握巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)及其測試方法，巖體力學(xué)特性及其測定方法。3、掌握巖石的強(qiáng)度理論，正確分析巖石的變形和破壞機(jī)理，正確運(yùn)用強(qiáng)度理論進(jìn)行工程巖體穩(wěn)定性分析。4、地下巖體與其它固體介質(zhì)的重要區(qū)別之一就是在巖體中存在初始應(yīng)力（原巖應(yīng)力），巖體工程是在初始應(yīng)力場中開挖和建造，要進(jìn)行可靠的設(shè)計和穩(wěn)定性分析，必須首先測定原巖應(yīng)力。因此，應(yīng)掌握原巖應(yīng)力分布狀態(tài)及測試手段。5、巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征對巖體力學(xué)效應(yīng)和巖體工程穩(wěn)定性的影響是非常重要的影響因素。在不同的巖體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造條件下，其力學(xué)分析方法有所不同。因此，應(yīng)掌握結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)、正確進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)分類和巖體工程分類。6、掌握地下工程圍巖應(yīng)力分布規(guī)律，礦井、采場地壓和位移的計算以及穩(wěn)定性分析方法。三、本課程教學(xué)中應(yīng)注意的問題《巖石力學(xué)》是一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，為幫助學(xué)生掌握好課堂教學(xué)內(nèi)容、訓(xùn)練他們對巖石力學(xué)問題的思維方式、計算分析和解決巖石力學(xué)中的一些實際問題的能力，在教學(xué)活動過程中，應(yīng)重視讓學(xué)生課后完成一定的作業(yè)量，并閱讀一定量的文獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。四、本課程的教學(xué)目的通過本課程的所有教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)使學(xué)生：1、掌握獲取巖石的基本物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)以及工程巖體的力學(xué)性質(zhì)的知識和能力，具有正確分析巖石的變形和破壞機(jī)理的能力。2、具有利用巖石力學(xué)知識建立巖體工程問題的力學(xué)模型，分析和解決巖體工程實際問題的能力。五、教學(xué)方法主要是課堂講授與實驗室試驗相結(jié)合的方法。六、成績評定平時作業(yè)和課堂表現(xiàn)（遲到、早退、缺課、上課狀態(tài)）占總成績的20％，實驗占20％，期末考試占60％，考試方式為閉卷考試。七、先修課程《工程力學(xué)》、《彈性力學(xué)》。八、課程的內(nèi)容、要求和課時安排第一章緒論1學(xué)時本章的重點(diǎn)：1、巖石與巖體的界定；2、巖體力學(xué)的研究任務(wù)與內(nèi)容，巖體力學(xué)的研究方法。關(guān)鍵術(shù)語：巖石；結(jié)構(gòu)體；巖體；力學(xué)特性；巖體工程；穩(wěn)定性。要求：1、必須掌握本課程重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容；2、了解巖體力學(xué)的發(fā)展簡史以及巖體力學(xué)在其他學(xué)科中的地位。課程內(nèi)容：§1-1巖石和巖體巖石力學(xué)（RockMechanics）：研究巖體在各種不同受力狀態(tài)下產(chǎn)生變形和破壞規(guī)律的學(xué)科。巖石：由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而形成的自然物體。礦物：存在地殼中的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和化合物。構(gòu)造:組成成分的空間分布及其相互間排列關(guān)系。結(jié)構(gòu)：組成巖石的物質(zhì)成分、顆粒大小和形狀以及其相互結(jié)合的情況。這是影響巖石力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的三個重要因素。巖石分類：巖漿巖：強(qiáng)度高、均質(zhì)性好:花崗巖、玄武巖等。沉積巖：強(qiáng)度不穩(wěn)定，各向異性:灰?guī)r、砂巖、頁巖等。變質(zhì)巖：不穩(wěn)定與變質(zhì)程度和原巖性質(zhì)有關(guān):大理巖、片麻巖、板巖等。1節(jié)理；2層理；3斷層；4斷層破碎帶

(a)整體結(jié)構(gòu)；(b)塊狀結(jié)構(gòu)；(c)層狀結(jié)構(gòu)；(d)薄層狀結(jié)構(gòu)；(e)鑲嵌結(jié)構(gòu)；(f)層狀破壞結(jié)構(gòu)；

(g)破裂結(jié)構(gòu)；(h)散粒結(jié)構(gòu)§1-2巖體力學(xué)的研究對象巖體力學(xué)研究的主要對象是巖體，研究巖體在力場作用下，所發(fā)生的運(yùn)動、變形、破壞規(guī)律的理論及其實際應(yīng)用的科學(xué)，是一門應(yīng)用型基礎(chǔ)學(xué)科。礦山巖石力學(xué)：在自然和采動影響造成的礦山應(yīng)力場中，有關(guān)礦山巖體、礦山工程對象和結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形的科學(xué)。巖石、巖體、巖體工程（巖基、邊坡、地下坑硐）?巖體的地質(zhì)特征?巖塊、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)?巖體的力學(xué)性質(zhì)?巖體中天然應(yīng)力?巖體中重分布應(yīng)力?地下硐室圍巖穩(wěn)定性計算與評價?工程處理與加固§1-3巖體的特征巖體=巖塊+結(jié)構(gòu)面※巖體是非均質(zhì)各向異性的材料?！鶐r體內(nèi)存在著原始應(yīng)力場：主要包括重力和地質(zhì)構(gòu)造力，重力場是以鉛垂應(yīng)力為主，構(gòu)造應(yīng)力場通常是以水平應(yīng)力為主?！鶐r體內(nèi)存在著一個裂隙系統(tǒng)。巖體既是斷裂的又是連續(xù)的，巖體是斷裂與連續(xù)的統(tǒng)一體，可稱之為裂隙介質(zhì)或準(zhǔn)連續(xù)介質(zhì)。巖體既不是理想的彈性體，也不是典型的塑性體，既不是連續(xù)介質(zhì)，又不是松散介質(zhì)，而是一種特殊的復(fù)雜的地質(zhì)體，這就造成了研究它的困難性和復(fù)雜性。因此，只用一般的固體力學(xué)理論尚不能完善解決巖體工程中的所有問題。§1-4巖體力學(xué)的產(chǎn)生及其發(fā)展四階段：初始、經(jīng)驗理論、經(jīng)典理論、近代發(fā)展發(fā)展史：?1951年，在奧地利創(chuàng)建了地質(zhì)力學(xué)研究組，并形成了獨(dú)具一格的奧地利學(xué)派。同年，國際大壩會議設(shè)立了巖石力學(xué)分會。?1956年，美國召開了第一次巖石力學(xué)討論會。?1957年，第一本《巖石力學(xué)》專著出版。?1959年，法國馬爾帕塞壩潰決，引起巖體力學(xué)工作者的關(guān)注和研究。?1962年，成立國際巖石力學(xué)學(xué)會(ISRM)。?1966年，第一屆國際巖石力學(xué)大會在葡萄牙的里斯本召開?！?-5巖體力學(xué)需要解決以下基礎(chǔ)理論問題巖體力學(xué)發(fā)展動態(tài)：?巖體結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)面的仿真模擬、力學(xué)表述及其力學(xué)機(jī)理問題?裂隙化巖體的強(qiáng)度、破壞機(jī)理及破壞判據(jù)問題?巖體與工程結(jié)構(gòu)的相互作用與穩(wěn)定性評價問題?軟巖的力學(xué)特性及其巖體力學(xué)問題?水-巖-應(yīng)力耦合作用及巖體工程穩(wěn)定性問題?高地應(yīng)力巖體力學(xué)問題?巖體結(jié)構(gòu)整體綜合仿真反饋系統(tǒng)與優(yōu)化技術(shù)?巖體動力學(xué)、水力學(xué)與熱力學(xué)問題?巖體流變與長期強(qiáng)度問題?巖體工程計算機(jī)輔助設(shè)計與圖像自動生成處理?！?-6巖體力學(xué)的研究方法?工程地質(zhì)研究法研究巖塊和巖體的地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征，為巖體力學(xué)的進(jìn)一步研究提供地質(zhì)模型和地質(zhì)資料。?試驗法為巖體變形和穩(wěn)定性分析計算提供必要的物理力學(xué)參數(shù)。?數(shù)學(xué)力學(xué)分析法通過建立巖體力學(xué)模型和利用適當(dāng)?shù)姆治龇椒?，預(yù)測巖體在各種力場作用下的變形與穩(wěn)定性，為設(shè)計和施工提供定量依據(jù)。?綜合分析法采用多種方法考慮各種因素(包括工程的、地質(zhì)的及施工的等)進(jìn)行綜合分析和綜合評價，得出符合實際情況的正確結(jié)論?！?-7巖體力學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系采礦特點(diǎn)：1、采礦工程結(jié)構(gòu)多處于地下較深處，而其它地下工程多在距地表較近（幾十米）的范圍內(nèi)；2、對礦山構(gòu)筑物，只要求在開采期間不破壞，在采后能維持平衡狀態(tài)不影響地表安全即可。因此，其計算精度、安全系數(shù)及加固等方面均低于國防、水利工程的標(biāo)準(zhǔn)；3、礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，又受礦床賦存條件的限制，因此，采礦工程結(jié)構(gòu)物的位置選擇性不大，同時，采掘工作面不斷變化，因而，采礦工程巖石力學(xué)具有復(fù)雜性的特點(diǎn)。關(guān)系：1、巖體力學(xué)與材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)和流變力學(xué)等有著縱向聯(lián)系。人們運(yùn)用這些理論使巖體力學(xué)得到發(fā)展。2、巖體工程的圍巖賦存在一定的地質(zhì)環(huán)境之中。因此，巖體力學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和地質(zhì)力學(xué)有著十分密切的聯(lián)系。3、巖體力學(xué)是為解決巖體工程中的力學(xué)問題服務(wù)的，這些工程學(xué)科包括：采礦和其它地下空間工程、交通工程、水電工程和基礎(chǔ)工程等。因此，巖體力學(xué)是各種巖體工程學(xué)科的專業(yè)理論基礎(chǔ)。分類：工程巖體力學(xué)——為各類建筑工程及采礦工程等服務(wù)的巖體力學(xué)，重點(diǎn)是研究工程活動引起的巖體重分布應(yīng)力以及在這種應(yīng)力場作用下工程巖體(如邊坡巖體、地基巖體和地下洞室圍巖等)的變形和穩(wěn)定性。構(gòu)造巖體力學(xué)——為構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、找礦及地震預(yù)報等服務(wù)的巖體力學(xué)，重點(diǎn)是探索地殼深部巖體的變形與斷裂機(jī)理，為此需研究高溫高壓下巖石的變形與破壞規(guī)律以及與時間效應(yīng)有關(guān)的流變特征。破碎巖石力學(xué)——為掘進(jìn)、鉆井及爆破工程服務(wù)的巖體力學(xué)，主要是研究巖石的切割和破碎理論以及巖體動力學(xué)特性。需求：城市化：我國1989年不到20%，2000年為35.7%，2010達(dá)45%，為減少占用地面土地，發(fā)展地下空間。人口密度：擁人極限2萬/km2，而上海達(dá)4萬/km2(局部16萬/km2)，北京達(dá)2.7萬/km2。綠化指標(biāo)：1990年全國城市綠化面積3.9人/m2，上海0.9人/m2（國家要求2人/m2）。聯(lián)合國建議：40人/m2（莫斯科44人/m2；倫敦22.8人/m2；巴黎25人/m2）。交通方面：北京道路面積4.4人/m2；東京11.3人/m2；倫敦21.3人/m2。第二章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)－5學(xué)時本章的重點(diǎn)：1、巖石的基本物理性質(zhì)；2、巖石的單軸壓縮變形特性，應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^程曲線的工程意義；3、巖石的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及其實驗室測定方法；4、巖石在三軸壓縮條件下的力學(xué)特性；5、莫爾強(qiáng)度理論、格里菲斯斷裂強(qiáng)度理論及判據(jù)；6、巖體強(qiáng)度的各向異性；7、巖石的流變性。難點(diǎn)：1、巖石的流變性。關(guān)鍵術(shù)語：密度；重度；巖石的孔隙性；孔隙率；孔隙比；巖石的水理性；吸水率；飽水率；飽水系數(shù)；巖石的透水性；滲透系數(shù)；巖石的碎脹性；碎脹系數(shù)；巖石的軟化性；軟化系數(shù)；巖石的流變性；蠕變；松弛；彈性后效；擴(kuò)容；巖石的強(qiáng)度；抗壓強(qiáng)度；抗拉強(qiáng)度；抗剪強(qiáng)度；峰值強(qiáng)度；長期強(qiáng)度；殘余強(qiáng)度；巖石的變形；全應(yīng)力－應(yīng)變曲線；剛性壓力機(jī)；強(qiáng)度理論。要求：1、須掌握本課程重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容；2、了解巖石的擴(kuò)容；3、了解影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素；4、理解巖石流變本構(gòu)模型。課程內(nèi)容：§2－1巖石的基本物理性質(zhì)§2－2巖石的力學(xué)性質(zhì)§2－3巖石的擴(kuò)容§2－4巖石的流變性（時效性、粘性）§2－5巖石的各向異性§2－6影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素§2－7巖石的強(qiáng)度理論作業(yè)：P60：3、4、5、6、9、10、13、14、19、20、21、22§2-1巖石的基本物理性質(zhì)重力特性（天然密度、飽和密度、干密度、視密度、比重）、空隙性（空隙率、空隙比）、水理性（含水量、含水率、滲透性、滲透率）、抗風(fēng)化指標(biāo)（軟化系數(shù)、耐崩解性指數(shù)、碎脹系數(shù)）?！?-2巖石的力學(xué)性質(zhì)（強(qiáng)度、變形特性）2.2.1強(qiáng)度特性（1）屈服：巖石受荷載作用后，隨著荷載的增大，由彈性狀態(tài)過渡到塑性狀態(tài)，這種過渡稱為屈服。（2）破壞：把材料進(jìn)入無限塑性增大時稱為破壞。（3）巖石的強(qiáng)度：是指巖石抵抗破壞的能力。巖石在外力作用下，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時便發(fā)生破壞，這個極限值就是巖石的強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度（；τ=c+σtgφ）、三軸抗壓強(qiáng)度圍壓效應(yīng)confiningpressureeffect?假三軸σ1>σ2=σ3?真三軸σ1>σ2>σ3隨著圍壓提高：（1）彈性階段斜率變化不大，即E，μ與單軸壓縮時近似相等；（2）脆性與塑性的相應(yīng)變化；（3）強(qiáng)度極限提高，隨之變形增大（如大圍壓作用下巖石發(fā)生大變形后才破壞）（4）殘余強(qiáng)度提高，隨之增大（如錨噴支護(hù)，控制煤柱穩(wěn)定性）破壞機(jī)理：拉破壞、剪切破壞、塑性流動破壞破壞形式：脆性破壞、塑性破壞破壞形態(tài)：巖石的強(qiáng)度性質(zhì)：1、內(nèi)在因素：如巖石礦物成分，結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，水與溫度T，T增加R下降2、外在條件（1）受力狀態(tài)三向等壓>三向不等壓>雙向受壓>單向受壓>剪切>抗彎>抗拉（一般認(rèn)為1/10）（2）比尺效應(yīng)H/D=2（標(biāo)準(zhǔn)）R（H/D=2）（3）加載速度一般0.49～0.98Mpa/秒，加載時間5～10分鐘，特快，R增加，瞬時強(qiáng)度，特慢，R↓接近于長時強(qiáng)度3、外在因素：加載速度、受力條件、風(fēng)化2.2.2巖石的變形特性彈性：指物體在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后變形能夠恢復(fù)的性質(zhì)。塑性：指物體在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后變形不能恢復(fù)的性質(zhì)。脆性：物體在外力作用下變形很小時就發(fā)生破壞的性質(zhì)應(yīng)力超出屈服應(yīng)力后，并不表現(xiàn)出明顯的塑性變形的特性而破壞，即為脆性破壞。延性：物體能夠承受較大的塑性變形而不喪失其承載能力的性質(zhì)。粘性（流變性）：物體受力后變形不能在瞬間完成，且應(yīng)變速度（dε/dt）隨應(yīng)力大小而變化的性質(zhì)。1巖石應(yīng)力－應(yīng)變曲線（σ～ε）（1）五階段特征OA—壓密階段AB—彈性變形階段σe——彈性極限elasticlimitBC—彈塑性過渡（屈服）階段σc--屈服極限yieldlimitCD—塑性變形階段裂隙發(fā)展階段（破壞階段）Rc——強(qiáng)度極限ultimatestrengthDE—破環(huán)后階段σd——?dú)堄鄰?qiáng)度residualstrength（由碎塊之間摩擦力而產(chǎn)生）分四階段1）原生微裂隙壓密階段（OA段）特點(diǎn)：①曲線，應(yīng)變率隨應(yīng)力增加而減?。虎谒苄宰冃危ㄗ冃尾豢苫謴?fù)）原因：微裂隙閉合（壓密）2）彈性變形階段（AB段）特點(diǎn)：①曲線是直線；②彈性模量，E為常數(shù)（變形可恢復(fù)）原因：巖石固體部分變形，B點(diǎn)開始屈服，B點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力為屈服極限。3）塑性變形階段（BC）特點(diǎn)：①曲線，軟化現(xiàn)象；②塑性變形，變形不可恢復(fù)；③應(yīng)變速率不斷增大。原因：新裂紋產(chǎn)生，原生裂隙擴(kuò)展。巖石越硬，BC段越短，脆性性質(zhì)越顯著。脆性：應(yīng)力超出屈服應(yīng)力后，并不表現(xiàn)出明顯的塑性變形的特性而破壞，即為脆性破壞。4）應(yīng)變軟化階段（CD）特點(diǎn)：①巖石的原生和新生裂隙貫穿，到達(dá)E點(diǎn)，靠碎塊間的摩擦力承載，故σd稱為殘余應(yīng)力。②承載力隨著應(yīng)變增加而減少，有明顯的軟化現(xiàn)象。③近似對稱性④B點(diǎn)后卸載有殘余應(yīng)變，重復(fù)加載沿另一曲線上升形成滯環(huán)(hysteresis)，加載曲線不過原卸載點(diǎn)，但鄰近和原曲線光滑銜接。⑤C點(diǎn)后有殘余應(yīng)變，重復(fù)加載滯環(huán)變大，反復(fù)加卸載隨著變形的增加，塑性滯環(huán)的斜率降低，總的趨勢不變。⑥C點(diǎn)后，可能會出現(xiàn)壓應(yīng)力下的體積增大現(xiàn)象，稱此為擴(kuò)容(dilatancy)現(xiàn)象。一般巖的=0.15-0.35，當(dāng)>0.5時，就是擴(kuò)容.工程意義巖石具有殘余強(qiáng)度特性，對于合理利用圍巖自承能力具有重要意義；能量（2）剛性壓力機(jī)與全應(yīng)力－應(yīng)變曲線及破壞后的性態(tài)（3）真三軸試驗條件下的變形特性（a）σ3＝常數(shù)，極限應(yīng)力σ1隨σ2增大而增大，但破壞前的塑性變形量卻減小；破壞形式從延性向脆性變化；（b）σ2＝常數(shù)，極限應(yīng)力σ1隨σ3增大而增大，破壞前的塑性變形量增大，但屈服極限未變。破壞形式從脆性向延性變化。2、巖石變形指標(biāo)彈性模量elasticmodulus（線彈性類、非線彈性類－初始模量、割線模量、切線模量、工程模量）：初始模量反映了巖石中微裂隙的多少；切線模量反映了巖石的彈性變形特征；割線模量反映了巖石的總體變形特征。具有粘性的彈性巖石：加載彈模、卸載彈模彈塑性類：E=σ/εe或是`E=σ/(εe+εr)變形模量deformationmodulusE=σ/(εp+εe+εr)－彈性模量和塑性模量泊松比Poisson'sratio：巖石在單軸壓縮條件下橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比。μ=-εx/εy一般0.1-0.4通常0.25-0.3巖石的橫向變形lateralstrainμ=-ε3/ε1嚴(yán)格地，μ僅在彈性范圍適用，而對于塑性部分是不適用的。μ越大，各向異性Anisotropy越明顯§2-3巖石的擴(kuò)容一、巖石的擴(kuò)容現(xiàn)象巖石的擴(kuò)容現(xiàn)象是巖石具有的一種普遍性質(zhì)，是巖石在荷載作用下，其破壞之前產(chǎn)生的一種明顯的非彈性體積變形。擴(kuò)容所謂擴(kuò)容,是指巖石受外力作用后,發(fā)生非彈性的體積膨脹。多數(shù)巖石在破壞前都要產(chǎn)生擴(kuò)容，擴(kuò)容的快慢和大小與巖石本身的性質(zhì)、種類及其它因素有關(guān)。二、巖石的體積應(yīng)變體積應(yīng)變——單位體積的改變，稱為體積應(yīng)變，簡稱體應(yīng)變。取一微小矩形巖石試件，邊長為dx,dy,dz,變形前的體積為:v=dxdydz;變形后的體積為：v’=（dx+εxdx）(dy+εydy)(dz+εzdz)胡克定律：體積應(yīng)力為體積模量三、巖石的體積應(yīng)變曲線在E、μ為常數(shù)的情況下，巖石的體積應(yīng)變曲線可分為三個階段：1、體積變形階段（OE）：彈性變形階段，曲線呈線性變化。在E點(diǎn)后，曲線向左彎曲，開始偏離直線段，開始出現(xiàn)擴(kuò)容，表示巖體內(nèi)部開始產(chǎn)生微裂隙。E點(diǎn)應(yīng)力稱為初始擴(kuò)容應(yīng)力。2、體積不變階段（EF）隨應(yīng)力增加，巖石體積雖有變形，但體積應(yīng)變增量近于0，體積大小幾乎無變化，且有F點(diǎn)為突變點(diǎn)。3、擴(kuò)容階段（FG）：隨應(yīng)力增加，巖石體積不是減小而是增大，最終導(dǎo)致試件破壞。此時，μ已不是常數(shù)。巖石的體積變化volumetricdeformation（1）彈性階段ev<0(體積縮小)；（2）塑性階段ev>0(體積擴(kuò)容或增脹)；（3）轉(zhuǎn)折點(diǎn)在1/2RC處注：特別地，理想塑性條件下μ=0.25,ev=0，即體積不變化；μ=0.5，擴(kuò)容§2-4巖石的流變性（時效性、粘性）一、流變的概念巖石的流變性是指巖石應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系隨時間而變化的性質(zhì)。蠕變現(xiàn)象——當(dāng)應(yīng)力保持恒定時，應(yīng)變隨時間增長而增大。松弛現(xiàn)象——當(dāng)應(yīng)變保持恒定時，應(yīng)力隨時間增長而逐漸減小的現(xiàn)象。彈性后效——加載或卸載時，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。巖石的流變性質(zhì)分為：（1）蠕變creep：應(yīng)力不變條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同，塑性變形通常任應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。（2）松弛Relaxation：應(yīng)變一定時，應(yīng)力隨時間延長而減小的現(xiàn)象。（3）彈性后效elasticaftereffect：加載(或卸載)后經(jīng)過一段時間應(yīng)變才增加(或減小)到定數(shù)值的現(xiàn)象。（4）粘性流動viscousflow：巖石在蠕變發(fā)生一段時間以后卸載，部分變形永久不能恢復(fù)的現(xiàn)象。二、巖石的蠕變性能蠕變類型：類型1：穩(wěn)定蠕變。曲線包含瞬時彈性變形、瞬態(tài)蠕變和穩(wěn)定蠕變3個階段（壓應(yīng)力10MPa，12.5MPa）類型2：典型蠕變。曲線包含4個階段（壓應(yīng)力15MPa，18.1MPa）類型3：加速蠕變。曲線幾乎無穩(wěn)定蠕變階段，應(yīng)變率很高（壓應(yīng)力20.5MPa，25MPa）（1）穩(wěn)定蠕變：巖石在較小的恒定力作用下，變形隨時間增加到一定程度后就趨于穩(wěn)定，不再隨時間增加而變化，應(yīng)變保持為一個常數(shù)。穩(wěn)定蠕變一般不會導(dǎo)致巖體整體失穩(wěn)。（2）非穩(wěn)定蠕變：巖石承受的恒定荷載較大，當(dāng)巖石應(yīng)力超過某一臨界值時，變形隨時間增加而增大，其變形速率逐漸增大，最終導(dǎo)致巖體整體失穩(wěn)破壞。（3）巖石的長期強(qiáng)度：巖石的蠕變形式取決于巖石應(yīng)力大小，當(dāng)應(yīng)力小于某一臨界值時，巖石產(chǎn)生穩(wěn)定蠕變；當(dāng)應(yīng)力大于該值時，巖石產(chǎn)生非穩(wěn)定蠕變。則將該臨界應(yīng)力稱為巖石的長期強(qiáng)度。蠕變穩(wěn)定與否關(guān)鍵取決于臨界荷載值；長期強(qiáng)度的概念三、巖石蠕變理論巖石的流變本構(gòu)模型：用于描述巖石應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系隨時間變化的規(guī)律。它是通過試驗－理論－應(yīng)用證實而得到的。本構(gòu)模型分類：1、經(jīng)驗公式模型：根據(jù)不同試驗條件及不同巖石種類求得的數(shù)學(xué)表達(dá)式，這種表達(dá)式通常采用冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的形式表達(dá)。2、積分模型：是在考慮施加的應(yīng)力不是一個常數(shù)時的更一般的情況下，采用積分的形式表示應(yīng)力－應(yīng)變－時間關(guān)系的本構(gòu)方程。3、組合模型：將巖石抽象成一系列簡單元件（彈簧、阻尼器、摩擦塊），將其組合來模擬巖石的流變特性而建立的本構(gòu)方程。（一）經(jīng)驗公式模型1、冪函數(shù)型：式中：A和n是經(jīng)驗常數(shù)，其值取決于應(yīng)力水平、材料物理特性及溫度條件。2、對數(shù)型：式中：εe為瞬時彈性應(yīng)變；B和D的含義不同研究者有不同的含義。3、指數(shù)型：式中：A為試驗常數(shù)，f(t)是時間t的函數(shù)。（二）組合模型1、流變模型元件（1）彈性介質(zhì)及彈性元件（虎克體）：彈性介質(zhì)性質(zhì)：1）具有瞬時變形性質(zhì)；2）ε＝常數(shù)，則σ保持不變，故無應(yīng)力松弛性質(zhì)；3）σ＝常數(shù)，則ε也保持不變，故無蠕變性質(zhì)；4）σ＝0（卸載），則ε＝0，無彈性后效?？梢姡?、ε與時間t無關(guān)。（2）粘性介質(zhì)及粘性元件（牛頓體）當(dāng)t=0時,σ=σ0,ε=0,則c=0粘性介質(zhì)性質(zhì)：1）當(dāng)σ＝σ0時，說明在受應(yīng)力σ0作用，要產(chǎn)生相應(yīng)的變形必須經(jīng)過時間t，表明無瞬時變形；2）σ＝0（卸載），則ε＝常數(shù)，故無彈性后效，有永久變形。3）ε＝常數(shù)，則σ＝0，故無應(yīng)力松弛性質(zhì)。(3）塑性介質(zhì)及塑性元件（圣維南體）當(dāng):σ＜σs，ε=0σ≥σs,ε→∞2、巖石的組合流變模型（1）彈塑性介質(zhì)模型當(dāng):σ＜σsσ=σs,σ保持不變，ε持續(xù)增大，→∞。（2）馬克斯威爾模型（Maxwell）彈粘性模型該模型由彈性元件和粘性元件串聯(lián)而成，可模擬變形隨時間增長而無限增大的力學(xué)介質(zhì)。設(shè)彈簧和阻尼元件的應(yīng)力、應(yīng)變分別為σ1,ε1和σ2,ε2，組合模型的總應(yīng)力為σ和ε。則σ＝σ1＝σ2，(a)ε＝ε1＋ε2(b)彈簧:阻尼元件:馬克斯威爾模型本構(gòu)方程A、蠕變曲線：當(dāng)σ保持不變，即σ＝σ0＝常數(shù)，dσ/dt=0,代入上式得：通解為：邊界條件：得：c=ε0蠕變方程：B、松弛曲線：當(dāng)ε保持不變，即ε＝ε0＝常數(shù)，dε/dt=0,代入上式得：通解為：邊界條件：得：c=lnσ0松弛方程：（3）開爾文－沃伊特模型（Kelvi-voige）該模型由彈性元件和粘性元件并聯(lián)而成，可模擬彈性變形滯后發(fā)生，反映彈性后效現(xiàn)象。設(shè)彈簧和阻尼元件的應(yīng)力、應(yīng)變分別為σ1、ε1和σ2、ε2，組合模型的總應(yīng)力為σ和ε。則σ＝σ1+σ2，(a)ε＝ε1=ε2(b)彈簧:阻尼元件:由(a):開爾文模型本構(gòu)方程A、蠕變曲線：當(dāng)σ保持不變，即σ＝σ0＝常數(shù)，代入上式得：通解為：初始條件：得：蠕變方程：可見：當(dāng)t=0時,ε=0，當(dāng)t→∞時，ε＝ε0＝σ0/E,即彈性變形(彈性后效)若在t＝t’時卸載，σ＝0，由（c）式：得卸載曲線：當(dāng)卸載瞬間t=0時,ε=ε’，當(dāng)t→∞時，ε＝0,即卸載后，變形慢慢恢復(fù)到0（彈性后效）。B、松弛曲線：當(dāng)ε保持不變，即ε＝ε0＝常數(shù)，dε/dt=0,代入上式得：可見，應(yīng)力最終由彈簧承擔(dān)后，應(yīng)變就停止發(fā)展了。該模型反映了彈性后效現(xiàn)象和穩(wěn)定蠕變性質(zhì)。(三）模型識別與參數(shù)的確定1、模型識別模型識別即根據(jù)流變試驗曲線確定用何種組合流變模型來模擬這種巖石的流變特征。蠕變曲線有瞬時彈性應(yīng)變段——模型中則應(yīng)有彈性元件；蠕變曲線在瞬時彈性變形之后應(yīng)變隨時間發(fā)展——模型中則應(yīng)有粘性元件；如果隨時間發(fā)展的應(yīng)變能夠恢復(fù)——彈性元件與粘性元件并聯(lián)組合；如果巖石具有應(yīng)力松弛特征——彈性元件與粘性元件串聯(lián)組合；如果松弛是不完全松弛——模型中應(yīng)有塑性元件。2、模型參數(shù)的確定模型參數(shù)的確定一般要通過數(shù)值計算進(jìn)行，對于簡單模型，可用試驗數(shù)據(jù)直接確定模型參數(shù)。例：馬克斯威爾模型有兩個參數(shù)E和η。E可由瞬時彈性應(yīng)變求出：式中：σo是蠕變試驗所施加的常應(yīng)力，εo是瞬時彈性應(yīng)變。在曲線上任取一點(diǎn)（t>0）,可求得粘性系數(shù)η：瞬變?nèi)渥兯沙趶椥院笮д承粤鲃覯axwellH-N+++-+KelvinH\N-+-+-BinghamN\Sat-+--+§2-5巖石的各向異性（略）§2-6影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素（略講）一、礦物成分對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響1、礦物硬度的影響礦物硬度大，巖石的彈性越明顯，強(qiáng)度越高。如巖漿巖，橄欖石等礦物含量的增多，彈性越明顯，強(qiáng)度越高；沉積巖中，砂巖的彈性及強(qiáng)度隨石英含量的增加而增高；石灰?guī)r的彈性和強(qiáng)度隨硅質(zhì)物含量的增加而增高。變質(zhì)巖中，含硬度低的礦物（如云母、滑石、蒙脫石、伊利石、高嶺石等）越多，強(qiáng)度越低。2、不穩(wěn)定礦物的影響化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的礦物，如黃鐵礦、霞石以及易溶于水的鹽類，如石膏、滑石、鉀鹽等，具有易變性和溶解性。含有這些礦物的巖石其力學(xué)性質(zhì)隨時間而變化。3、粘土礦物的影響含有粘土礦物（蒙脫石、伊利石、高嶺石等）的巖石，遇水時發(fā)生膨脹和軟化，強(qiáng)度降低很大。二、巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響1、巖石結(jié)構(gòu)的影響巖石的結(jié)構(gòu)——指巖石中晶?；驇r石顆粒的大小、形狀以及結(jié)合方式。巖漿巖：粒狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)；沉積巖：粒狀結(jié)構(gòu)、片架結(jié)構(gòu)、斑基結(jié)構(gòu)；變質(zhì)巖：板理結(jié)構(gòu)、片理結(jié)構(gòu)、片麻理結(jié)構(gòu)。巖石的結(jié)構(gòu)對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的差異上。例如：粒狀結(jié)構(gòu)中，等粒結(jié)構(gòu)比非等粒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；在等粒結(jié)構(gòu)中，細(xì)粒結(jié)構(gòu)比粗粒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。2、巖石構(gòu)造的影響巖石的構(gòu)造——指巖石中不同礦物集合體之間或礦物集合體與其他組成部分之間的排列方式及充填方式。巖漿巖：顆粒排列無一定的方向，形成塊狀構(gòu)造；沉積巖：層理構(gòu)造、頁片狀構(gòu)造；變質(zhì)巖：板狀構(gòu)造、片理構(gòu)造、片麻理構(gòu)造。層理、片理、板理和流面構(gòu)造等統(tǒng)稱為層狀構(gòu)造。宏觀上，塊狀構(gòu)造的巖石多具有各向同性特征，而層狀構(gòu)造巖石具有各向異性特征。三、水對巖石力學(xué)性能的影響巖石中的水：結(jié)合水（連結(jié)、潤滑、水楔作用）；重力水（自由水）（孔隙壓力、溶蝕及潛蝕作用）。水對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響與巖石的孔隙性和水理性（吸水性、軟化性、崩解性、膨脹性、抗凍性）有關(guān)。水對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在5個方面：連結(jié)作用、潤滑作用、水楔作用、孔隙壓力作用、溶蝕及潛蝕作用。1、連結(jié)作用：束縛在礦物表面的水分子通過其吸引力將礦物顆粒拉近，起連結(jié)作用。這種作用相對于礦物顆粒間的連結(jié)強(qiáng)度非常微弱，故對巖石力學(xué)性質(zhì)影響很小，但對于被土充填的結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)影響很明顯。2、潤滑作用：由可溶鹽、膠體礦物連結(jié)的巖石，當(dāng)水浸入時，可溶鹽溶解，膠體水解，導(dǎo)致礦物顆粒間的連結(jié)力減弱，摩擦力降低，水起到潤滑作用。3、水楔作用：當(dāng)兩個礦物顆?？康煤芙?，有水分子補(bǔ)充到礦物表面時，礦物顆粒利用其表面吸引力將水分子拉到自己周圍，在顆粒接觸處由于吸引力作用使水分子向兩個礦物顆粒之間的縫隙內(nèi)擠入，這種現(xiàn)象稱為水楔作用。水楔作用的兩種結(jié)果：一是巖石體積膨脹，產(chǎn)生膨脹壓力；二是水膠連結(jié)代替膠體及可溶鹽連結(jié)，產(chǎn)生潤滑作用，巖石強(qiáng)度降低。4、孔隙水壓力作用：對于孔隙或裂隙中含有自由水的巖石，當(dāng)其突然受荷載作用水來不及排出時，會產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，減小了顆粒之間的壓應(yīng)力，從而降低了巖石的抗剪強(qiáng)度。5、溶蝕－潛蝕作用：水在巖石中滲透的過程中，可將可溶物質(zhì)溶解帶走（溶蝕），有時將巖石中的小顆粒沖走（潛蝕），從而使巖石強(qiáng)度大為降低，變形增大。水對巖石強(qiáng)度的影響通常用軟化系數(shù)表示。四、溫度對巖石力學(xué)性能的影響1、不同溫度下巖石的變形特征和強(qiáng)度一般而言，隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度也降低。2、高溫高壓下巖石的破壞機(jī)理巖石在高溫高壓下產(chǎn)生微裂隙。例如花崗巖：（1）微破碎帶；（2）粒間微透鏡帶；（3）短程破裂；（4）扭折帶邊界破裂；（5）晶內(nèi)破裂；（6）顆粒邊界破裂。五、加載速度對巖石力學(xué)性能的影響加載速度對巖石的變形性質(zhì)和強(qiáng)度指標(biāo)有明顯的影響：加載速度越快，測得的彈性模量越大，強(qiáng)度指標(biāo)越高。國際巖石力學(xué)學(xué)會（ISRM)建議加載速度為0.5～1MPa/s,一般從開始試驗直至巖石試件破壞的時間為5～10分鐘。六、受力狀態(tài)對巖石力學(xué)性能的影響巖石的脆性和塑性并非巖石固有的性質(zhì)，而與巖石的受力狀態(tài)有關(guān)，隨著受力狀態(tài)的變化，其脆性和塑性時可以相互轉(zhuǎn)化的。例如堅硬的花崗巖在很高的地應(yīng)力條件下，表現(xiàn)出明顯的塑性變形。這與試驗結(jié)果吻合。七、風(fēng)化對巖石力學(xué)性能的影響風(fēng)化程度不同，對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響程度也不同：1、降低巖體結(jié)構(gòu)面的粗糙程度并產(chǎn)生新的裂隙，使巖體分裂成更小的碎塊，進(jìn)一步破壞巖體的完整性。2、巖石在化學(xué)風(fēng)化過程中，礦物成分發(fā)生變化，原生礦物受水解、水化、氧化等作用，逐漸為次生礦物所代替，特別是產(chǎn)生粘土礦物，并隨著風(fēng)化程度的加深，這類礦物逐漸增多。3、由于巖石和巖體的成分結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的變化，巖體的物理力學(xué)性質(zhì)也隨之變化。一般：抗水性降低，親水性增高（如膨脹性、崩解性、軟化性增強(qiáng)），強(qiáng)度降低，壓縮性加大，孔隙性增加，透水性增強(qiáng)（但當(dāng)風(fēng)化劇烈，粘土礦物較多時，透水性又趨于降）?？傊?，巖體在風(fēng)化營力作用下，巖體的力學(xué)性質(zhì)大大惡化。§2-7巖石的強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論——研究巖體破壞原因和破壞條件的理論。強(qiáng)度準(zhǔn)則——在外荷載作用下巖石發(fā)生破壞時，其應(yīng)力（應(yīng)變）所必須滿足的條件。強(qiáng)度準(zhǔn)則也稱破壞準(zhǔn)則或破壞判據(jù)。一、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)1、應(yīng)力符號規(guī)定（1）正應(yīng)力以壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)；（2）剪應(yīng)力以使物體產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)為正，反之為負(fù)；（3）角度以x軸正向沿逆時針方向轉(zhuǎn)動所形成的夾角為正，反之為負(fù)。2、一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)6個應(yīng)力分量：σx,σy,σz,τxy,τyz,τzx3、平面問題的簡化在實際工程中，可根據(jù)不同的受力狀態(tài)，將三維問題簡化為平面問題。（1）平面應(yīng)力問題；（2）平面應(yīng)變問題。4、基本應(yīng)力公式以平面應(yīng)力問題為例，如圖，任意角度α截面的應(yīng)力計算公式如下：最大最小主應(yīng)力：最大主應(yīng)力與σx作用面的夾角θ可按下式求得：用主應(yīng)力表示為莫爾應(yīng)力圓的方程：二、最大拉應(yīng)變理論該理論認(rèn)為，當(dāng)巖石的最大拉伸應(yīng)變ε達(dá)到一定的極限應(yīng)變εt時，巖石發(fā)生拉伸斷裂，其強(qiáng)度條件為：式中：εt——單軸拉伸破壞時的極限應(yīng)變；E——巖石的彈性模量；σt——單軸抗拉強(qiáng)度。討論：1、在單軸拉伸條件下：巖石發(fā)生拉伸斷裂破壞，其強(qiáng)度條件為：2、在單軸壓縮條件下：巖石發(fā)生縱向拉伸斷裂破壞，其強(qiáng)度條件為：即：3、在三軸壓縮條件下：σ3方向的應(yīng)變?yōu)槿绻?<μ(σ1+σ2),則為拉應(yīng)變，其強(qiáng)度條件為而：故，強(qiáng)度條件又可表示為在常規(guī)三軸條件下（σ3＝σ2）強(qiáng)度條件為三、庫倫（Coulomb)準(zhǔn)則1773年庫倫提出了一個重要的準(zhǔn)則（“摩擦”準(zhǔn)則）。庫倫認(rèn)為，材料的破壞主要是剪切破壞，當(dāng)材料某一斜面上的剪應(yīng)力達(dá)到或超過該破壞面上的粘結(jié)力和摩擦阻力之和，便會造成材料沿該斜面產(chǎn)生剪切滑移破壞。式中：τf——材料剪切面上的抗剪強(qiáng)度；c——材料的粘結(jié)力；σ——剪切面上的正應(yīng)力。四、莫爾強(qiáng)度理論1、莫爾強(qiáng)度理論的基本思想：莫爾強(qiáng)度理論是建立在試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)之上的。1910年莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，某一斜面上的剪應(yīng)力達(dá)到一極限值，造成材料沿該斜面產(chǎn)生剪切滑移破壞，且破壞面平行于中間主應(yīng)力σ2作用方向（即σ2不影響材料的剪切破壞），破壞面上的剪應(yīng)力τf是該面上法向應(yīng)力σ的函數(shù),即：τf＝f(σ)2、莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線：指各極限應(yīng)力圓的破壞點(diǎn)所組成的軌跡線。τf＝f(σ)在τf～σ坐標(biāo)中是一條曲線，稱為莫爾包絡(luò)線，表示材料受到不同應(yīng)力作用達(dá)到極限狀態(tài)時，滑動面上的法向應(yīng)力σ與剪應(yīng)力τf的關(guān)系。極限應(yīng)力圓上的某點(diǎn)與強(qiáng)度包絡(luò)線相切，即表示在該應(yīng)力狀態(tài)下材料發(fā)生破壞。用極限應(yīng)力表示的莫爾圓稱為極限莫爾應(yīng)力圓（簡稱極限應(yīng)力圓）。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的意義：包絡(luò)線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)都代表巖石沿某一剪切面剪切破壞所需的剪應(yīng)力和正應(yīng)力，即任意一點(diǎn)都對應(yīng)了一個與之相切的極限應(yīng)力圓。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的應(yīng)用：運(yùn)用強(qiáng)度曲線可以直接判斷巖石能否破壞。將應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線放在同一個坐標(biāo)系中，若莫爾應(yīng)力圓在包絡(luò)線之內(nèi)，則巖石不破壞；若莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線相切，則巖石處于極限平衡狀態(tài)；若莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線相交，則巖石肯定破壞。3、莫爾－庫侖強(qiáng)度理論τf=f(σ)所表達(dá)的是一條曲線，該曲線的型式有：直線型、拋物線型、雙曲線型、擺線型。而直線型與庫倫準(zhǔn)則表達(dá)式相同，因此，也稱為庫倫－莫爾強(qiáng)度理論。由庫侖公式表示莫爾包絡(luò)線的強(qiáng)度理論，稱為莫爾－庫侖強(qiáng)度理論。用主應(yīng)力表示：上式也稱為極限平衡方程。莫爾－庫侖強(qiáng)度理論不適合剪切面上正應(yīng)力為拉應(yīng)力的情況。如圖的幾何關(guān)系，有：4、強(qiáng)度曲線的求?。簝A斜壓模剪切試驗單向拉、壓和剪切試驗三軸壓縮試驗（較理想）5、強(qiáng)度條件：當(dāng)σ<10Mpa時，采用斜直線型包絡(luò)線，是以供工程應(yīng)用τ=C+σtgψ6、利用該曲線可得一些關(guān)系剪切破壞角的大小2α=90°+ψα=45°+ψ/2X型破壞角平分線即為最大主應(yīng)力方向。確定三軸應(yīng)力抗壓強(qiáng)度σ1=極限平衡條件若σ3=0，Rc=，故三軸強(qiáng)度為R3c=Rc+說明R3c>Rc,隨σ3↑R3C↓確定單向應(yīng)力狀態(tài)下的壓、拉比Rc/Rt=tg2(45°+ψ/2)=確定抗剪強(qiáng)度值τ=7、評價實質(zhì)：剪切破壞理論，屬壓剪破壞，適用于脆性、塑性材料應(yīng)用：較全面反映巖石強(qiáng)度特征；較廣泛解釋巖石破壞現(xiàn)象不足：不適于拉斷破壞，主要破壞面出現(xiàn)之前，產(chǎn)生裂隙。忽略σ1影響與實際有偏差（隨σ1↑,R↑，彈性極限↑）一般認(rèn)為，σ3大，σ1影響小，σ3小，σ1影響大，在10-15%以內(nèi)，忽略中間主應(yīng)力，一般不認(rèn)為是強(qiáng)度準(zhǔn)則致命缺陷）補(bǔ)充材料：（一）莫爾強(qiáng)度理論（Mohor’sHypothesis1900）1、莫爾強(qiáng)度理論的基本思想：莫爾強(qiáng)度理論是建立在試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)之上的。1910年莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，某一斜面上的剪應(yīng)力達(dá)到一極限值，造成材料沿該斜面產(chǎn)生剪切滑移破壞，且破壞面平行于中間主應(yīng)力σ2作用方向（即σ2不影響材料的剪切破壞），破壞面上的剪應(yīng)力τf是該面上法向應(yīng)力σ的函數(shù),即：τf＝f(σ)由此可知，莫爾強(qiáng)度理論可表述為三部分：(1)表示材料上一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的莫爾應(yīng)力圓；(2)強(qiáng)度曲線；(3)將莫爾應(yīng)力圓和強(qiáng)度曲線聯(lián)系起來．建立莫爾強(qiáng)度準(zhǔn)則。2、莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線：指各極限應(yīng)力圓的破壞點(diǎn)所組成的軌跡線。τf＝f(σ)在τf～σ坐標(biāo)中是一條曲線，稱為莫爾包絡(luò)線，表示材料受到不同應(yīng)力作用達(dá)到極限狀態(tài)時，滑動面上的法向應(yīng)力σ與剪應(yīng)力τf的關(guān)系。極限應(yīng)力圓上的某點(diǎn)與強(qiáng)度包絡(luò)線相切，即表示在該應(yīng)力狀態(tài)下材料發(fā)生破壞。用極限應(yīng)力表示的莫爾圓稱為極限莫爾應(yīng)力圓（簡稱極限應(yīng)力圓）。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的意義：包絡(luò)線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)都代表巖石沿某一剪切面剪切破壞所需的剪應(yīng)力和正應(yīng)力，即任意一點(diǎn)都對應(yīng)了一個與之相切的極限應(yīng)力圓。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的應(yīng)用：運(yùn)用強(qiáng)度曲線可以直接判斷巖石能否破壞。將應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線放在同一個坐標(biāo)系中，若莫爾應(yīng)力圓在包絡(luò)線之內(nèi)，則巖石不破壞；若莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線相切，則巖石處于極限平衡狀態(tài)；若莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度曲線相交，則巖石肯定破壞。（二）莫爾－庫侖強(qiáng)度理論mohr-coulombstrengthcriterionτf=f(σ)所表達(dá)的是一條曲線，該曲線的型式有：直線型、拋物線型、雙曲線型、擺線型。而直線型與庫倫準(zhǔn)則表達(dá)式相同，因此，也稱為庫倫－莫爾強(qiáng)度理論。由庫侖公式表示莫爾包絡(luò)線的強(qiáng)度理論，稱為莫爾－庫侖強(qiáng)度理論。用主應(yīng)力表示（極限平衡方程）：關(guān)系：?剪切破壞角的大小2α=90°+ψα=45°+ψ/2X型破壞角平分線即為最大主應(yīng)力方向。?確定三軸應(yīng)力抗壓強(qiáng)度極限平衡條件??確定單向應(yīng)力狀態(tài)下的壓、拉比Rc/Rt=tg2(45°+ψ/2)?確定抗剪強(qiáng)度值評價：?實質(zhì)：剪切破壞理論，屬壓剪破壞，適用于脆性、塑性材料?應(yīng)用：較全面反映巖石強(qiáng)度特征；較廣泛解釋巖石破壞現(xiàn)象?不足：不適于拉斷破壞，主要破壞面出現(xiàn)之前，產(chǎn)生裂隙。忽略σ1影響與實際有偏差（隨σ1↑,R↑，彈性極限↑）一般認(rèn)為，σ3大，σ1影響小，σ3小，σ1影響大，在10-15%以內(nèi)，忽略中間主應(yīng)力，一般不認(rèn)為是強(qiáng)度準(zhǔn)則致命缺陷）五、格里菲斯強(qiáng)度理論（Griffith的脆性斷裂理論）1921年格里菲斯在研究脆性材料的基礎(chǔ)上，提出了評價脆性材料的強(qiáng)度理論。該理論大約在上世紀(jì)70年代末80年代初引入到巖石力學(xué)研究領(lǐng)域。1、格里菲斯強(qiáng)度理論的基本思想：（1）在脆性材料內(nèi)部存在著許多雜亂無章的扁平微小裂紋。在外力作用下，這些裂紋尖端產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展、貫通，從而使材料產(chǎn)生宏觀破壞。（2）裂紋將沿著與最大拉應(yīng)力作用方向相垂直的方向擴(kuò)展。式中：γ——新裂紋長軸與原裂紋長軸的夾角；β——原裂紋長軸與最大主應(yīng)力的夾角。2、格里菲斯強(qiáng)度判據(jù)根據(jù)橢圓孔應(yīng)力狀態(tài)的解析解，得出了格里菲斯的強(qiáng)度判據(jù)：（1）當(dāng)：破裂條件為危險裂紋方位角：（2）當(dāng)σ1+σ3≤0時：破裂條件為：σ3=σt危險裂紋方位角：sin2β=03、討論：（1）單軸拉伸應(yīng)力狀態(tài)下σ1=0,σ3＜0,滿足σ1+3σ3≤0,破裂條件為：危險裂紋方位角：（2）雙向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下σ1<0,σ3＜0,滿足σ1+3σ3≤0,破裂條件為：危險裂紋方位角：（3）單軸壓縮應(yīng)力狀態(tài)下σ1＞0,σ3=0,滿足σ1+3σ3＞0破裂條件為：危險裂紋方位角：β=±π/6（4）雙向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下σ1＞0,σ3＞0,滿足σ1+3σ3＞0破裂條件為：危險裂紋方位角：0＜β＜π/4（5）若σ3=0，σ1=Rc可得Rc=8Rt（6）與莫爾強(qiáng)度理論比較3、修正的格里菲斯強(qiáng)度判據(jù)1962年，麥克.克林脫克等人認(rèn)為，當(dāng)達(dá)到某一臨界值時，裂紋便閉合，在裂紋表面產(chǎn)生法向應(yīng)力和摩擦力，于是對原始的格里菲斯理論進(jìn)行了修正。修正的格里菲斯準(zhǔn)則為：式中f為裂紋面的滑動摩擦系數(shù)。六、巖石的屈服準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則是判斷某一點(diǎn)的應(yīng)力是否進(jìn)入塑性狀態(tài)的判斷準(zhǔn)則。1、屈列斯卡（Tresca）準(zhǔn)則屈列斯卡準(zhǔn)則在金屬材料中應(yīng)用很廣。該準(zhǔn)則是Tresca于1864年提出的。他認(rèn)為：當(dāng)最大剪應(yīng)達(dá)到某一數(shù)值時，巖石開始屈服，進(jìn)入塑性狀態(tài)。其表達(dá)式為或：式中：K為與巖石性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。可由單向應(yīng)力狀態(tài)試驗求得。在一般情況下，即σ1，σ2，σ3大小無法確定排序，則下列表示的最大剪應(yīng)力的六個條件中任何一個成立時，巖石就開始屈服，即或?qū)懗桑篢resca準(zhǔn)則不考慮中間主應(yīng)力的影響。2、米賽斯（Mises）屈服準(zhǔn)則米賽斯認(rèn)為：當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到某一數(shù)值時，巖石開始屈服，進(jìn)入塑性狀態(tài)。其表達(dá)式為或：式中：K為與巖石性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。其確定方法與Tresca準(zhǔn)則相同，可由單向應(yīng)力狀態(tài)試驗求得。Mises準(zhǔn)則考慮了中間主應(yīng)力的影響。3、德魯克－普拉格（Drucker-Prager）屈服準(zhǔn)則德魯克－普拉格（Drucker-Prager）屈服準(zhǔn)則是德魯克－普拉格于1952年提出的，在Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和Mises準(zhǔn)則基礎(chǔ)上的擴(kuò)展和推廣而得:式中：為應(yīng)力第一不變量；為應(yīng)力偏量第二不變量α、K為僅與巖石內(nèi)摩擦角φ和粘結(jié)力c有關(guān)的試驗常數(shù)。德魯克－普拉格（Drucker-Prager）屈服準(zhǔn)則考慮了中間主應(yīng)力的影響，又考慮了靜水壓力（平均應(yīng)力σm）的作用，克服了Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的主要弱點(diǎn)，可解釋巖土材料在靜水壓力下也能屈服和破壞的現(xiàn)象。該準(zhǔn)則已在國內(nèi)外巖土力學(xué)與工程的數(shù)值計算分析中獲得廣泛的應(yīng)用。作業(yè)1.已知一塊砂巖巖芯的直徑為82mm，長度為169mm，天然重量為20.8N，飽和含水時濕重21.42N，烘干后重20.3N，計算其容重γ、飽和容重γm、干容重γd及孔隙率n。2.已知某巖石的容重γ=24.5KN/m，干容重γd=22.5KN/m，孔隙率n=2.5%，求該巖石的密度ρ及比重Gs。3.已知某巖石的容重γ=24.5KN/m，比重Gs=2.85，巖石的天然含水量為8%，計算巖石的孔隙率n，干容重γd及飽和容重γm。4.已知某巖石的干容重γd=23.5KN/m，比重Gs=2.6，求該巖石的孔隙率n及孔隙比εv。5.已知某巖石的的孔隙率n=3.3%，巖石天然含水率W0=20%，飽和容重γm=27KN/m，求巖石容重γ及干容重γd。6.一塊邊長為10cm的正立方巖石試件，已知其容重γ=25KN/m，天然含水量W0=5%，試推算巖石的干重Ws及干容重γd。7.測量巖石的容重時常采用水中稱量法，今有一巖樣稱得天然重量W=52N，在水中稱量重W1=32N，烘干后重Ws=48N，計算其容重γ及干容重γd。8.對不便測量體積，又不能進(jìn)行水中稱量的巖樣，可用蠟封法測容重，稱量巖樣的天然重量(就為W)后，將巖樣浸入蠟液后取出冷卻，重的重量為W1，蠟封巖樣再在水中稱量重W2，若水的容重γw，蠟的容重γn為已知，求計算所測巖石容重的公式。9.巖石中的裂隙可分為張開裂隙與閉合裂隙，閉合裂隙在自然狀況下可以認(rèn)為不會含水。今測得某巖樣天然容重γ=25KN/m，在高壓下浸泡后的飽和容重γm=26KN/m，烘干后測得其干容重γd=23KN/m，計算該巖樣的張開裂隙率n開和閉合裂隙率n閉及總的裂隙率n。10.有一塊巖石試件邊長為5×5cm，高度為12cm，已知其飽和容重γm=26.3KN/m，孔隙率n=1.2%,求比重Gs。11.在巖體內(nèi)的同一地點(diǎn)取得兩個同樣大小的巖芯，經(jīng)測量其烘干重量分別為Ws1=24.5N，Ws2=25N，若第一塊巖芯的孔隙率n1=12%，求第二塊巖芯的孔隙率n2=？。12.已知其巖石的干容重γd=24KN/m，孔隙率n=10%，求其飽和容重γm。13.頁巖的巖石試件，其力學(xué)性能在沿層理方向與垂直層理方向表現(xiàn)出明顯的各向異性。（1）試件分別在平行層理方向與垂直層理方向受到相同的單項壓力時表現(xiàn)的彈性模量哪個大？為什么？（2）巖石試件的單向抗壓強(qiáng)度在這兩個方向上是否相同？為什么？14.什么是應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^程曲線？研究它有什么意義？15.巖石有幾種破壞形式？巖石受壓破壞時，是否是由于破壞面上壓應(yīng)力達(dá)到極限值而引起的？為什么？16.什么是巖石的流變性？用什么參數(shù)來衡量？其物理含義是什么？17.什么是巖石的擴(kuò)容？在工程上有什么意義？18.什么是莫爾-庫倫準(zhǔn)則？在均質(zhì)巖石中剪切破壞是否一定發(fā)生在剪切應(yīng)力最大的地方？19.試證明：若以巖石的單向抗拉強(qiáng)度（）與單向抗壓強(qiáng)度（）的應(yīng)力源的公切線作為巖石強(qiáng)度曲線時，其表達(dá)式為：20.試證明：巖石的二向抗壓強(qiáng)度與單向抗壓強(qiáng)度及側(cè)壓之間的關(guān)系為：21.用無節(jié)理的巖塊作三軸試驗時，對時間施加的均勻側(cè)壓為50MPa，通過縱向傳力柱對試件施加的垂直破壞載荷為1960KN，若試件的橫截面積為100cm2，單軸抗壓強(qiáng)度為100MPa，巖塊強(qiáng)度符合庫倫－莫爾準(zhǔn)則，試求試件的內(nèi)摩擦角和凝聚力。22.對某一巖石試件進(jìn)行單軸試驗時，當(dāng)壓應(yīng)力達(dá)到28MPa時，巖石發(fā)生破壞，破壞面與最大主平面夾角為60°。若抗剪強(qiáng)度隨正應(yīng)力呈線性變化，試計算：（1）正應(yīng)力等于零的那個平面上的抗剪強(qiáng)度；（2）與最大主平面成30°夾角的那個面上的抗剪強(qiáng)度；（3）巖石的內(nèi)摩擦角是多少?（4）破壞面上的正以力與剪應(yīng)力各是多少?（5）試預(yù)估單軸拉伸試驗的抗拉強(qiáng)度有多大？破壞面如何？23．某地段受東西方向水平壓應(yīng)力為50MP，垂直方向壓應(yīng)力為10MPa，求傾向正東，傾角為60°斷層面上的正應(yīng)力與剪應(yīng)力。24．已知某巖石試件的內(nèi)聚力C＝2.5MPa，內(nèi)摩擦角＝30°，當(dāng)巖石試件受側(cè)向圍巖＝10MPa時，求該巖石試件的軸向抗壓強(qiáng)度。第三章結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)2學(xué)時本章的重點(diǎn)難點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)面的剪切變形特征；2、結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度；3、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)。關(guān)鍵術(shù)語：結(jié)構(gòu)面；原生結(jié)構(gòu)面；構(gòu)造結(jié)構(gòu)面；次生結(jié)構(gòu)面；粗糙度；結(jié)構(gòu)面的剪切變形；結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度要求：1、掌握本課程重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容；2、了解結(jié)構(gòu)面的類型和分級；3、了解多節(jié)理的力學(xué)效應(yīng)。課程內(nèi)容：§3－1結(jié)構(gòu)面類型及其特征一、結(jié)構(gòu)面的概念二、結(jié)構(gòu)面的類型三、結(jié)構(gòu)面的分級四、結(jié)構(gòu)面的幾何特征五、結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)§3-2結(jié)構(gòu)面的變形特性一、節(jié)理的法向變形二、節(jié)理的切向變形§3-3結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度一、平直結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度1、平直結(jié)構(gòu)面的剪切變形曲線；2、平直結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度二、粗糙結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度1、

理想化粗糙結(jié)構(gòu)面模型－鋸齒狀結(jié)構(gòu)面；2、不規(guī)則粗糙結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度§3-4結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)一、單節(jié)理面的力學(xué)效應(yīng)1、

節(jié)理面破壞條件（極限應(yīng)力平衡方程）；2、節(jié)理面破壞β必須滿足的條件；3、求解β1、β2；4、節(jié)理最不利的位置；5、節(jié)理對巖體強(qiáng)度的影響二、多節(jié)理的力學(xué)效應(yīng)三、當(dāng)Cj=0時結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)作業(yè)：習(xí)題二：?P831、3、5、8、9、10第二章結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)§2-1結(jié)構(gòu)面的類型及其特征一、結(jié)構(gòu)面的概念結(jié)構(gòu)面是指巖體中存在著的各種不同成因和不同特性的地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面、不連續(xù)面如節(jié)理、片理、斷層、不整合面等。結(jié)構(gòu)面具有一定的方向、延展較大、厚度小的二維面狀地質(zhì)界面。二、結(jié)構(gòu)面的類型1、按結(jié)構(gòu)面按成因可分為：（1）原生結(jié)構(gòu)面：在成巖過程中形成的結(jié)構(gòu)面。A、沉積結(jié)構(gòu)面是沉積巖在成巖過程中形成的各種地質(zhì)界面，包括層面、層理、沉積間斷面（不整合面、假整合面），及原生軟弱夾層等。B、火成結(jié)構(gòu)面為巖漿侵入、噴溢冷凝所形成的各種結(jié)構(gòu)面，如流層、流線、火山巖流接觸面、各種蝕變帶、擠壓破碎帶以及原生節(jié)理等。這些結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀受侵入巖體與圍巖接觸面所控制。C、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面為巖體在變質(zhì)作用過程中所形成的結(jié)構(gòu)面，如片理、片麻理、板理及軟弱夾層等。變質(zhì)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與巖層基本一致，延展性較差，但它們一般分布密集。片理結(jié)構(gòu)面是變質(zhì)結(jié)構(gòu)面中最常見的，其面常常是光滑的，但形態(tài)呈波浪狀.片麻理面常呈凹凸不平狀，結(jié)構(gòu)面也比較粗糙，變質(zhì)巖中的軟弱夾層主要是片狀礦物，如黑云母、綠泥石、滑石等的富集帶，其抗剪強(qiáng)度低，遇水后性質(zhì)就更差.（2）構(gòu)造結(jié)構(gòu)面各類巖體在構(gòu)造運(yùn)動作用下形成的各種結(jié)構(gòu)面，如劈理、節(jié)理、斷層、層間錯動面等。節(jié)理面在走向延展及縱深發(fā)展上，其范圍都是有限的，大者一般不過上百米，小者僅有幾厘米．張節(jié)理面一般粗糙，參差不齊，寬窄不一，延展性較差，剪節(jié)理面一般平直光滑，延展性相對較好，節(jié)理面上常見有擦痕和各種泥質(zhì)薄膜，如高嶺石、綠泥石、滑石等，因此，剪節(jié)理面盡管接觸緊密，但卻易于滑動．?dāng)鄬用娴囊?guī)模相差比較懸殊，有的深切巖石圈幾十公里，有的僅限于地殼表層或只在地表數(shù)十米．但是，相對工程而言，斷層面一般是延展性較好的結(jié)構(gòu)面．?dāng)鄬用?或簾)的物質(zhì)成分主要是構(gòu)造巖，如斷層泥、糜棱巖、角礫巖、壓碎巖等．層間錯動帶是在層狀巖體中常見的一種構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，其產(chǎn)狀一般與巖層一致。延展性較好，結(jié)構(gòu)面中的物質(zhì)，因受構(gòu)造錯動的影響，多呈破碎狀、鱗片狀，且含泥質(zhì)物．（3）次生結(jié)構(gòu)面在地表條件下，由于外力(如風(fēng)化、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各種界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾層及泥化夾層等．卸荷裂隙一般發(fā)生在巖體有臨空面條件的地區(qū)，特別是在深切河谷處，延展性不好，常在地表20～40m內(nèi)發(fā)育，裂隙面粗糙不平，常為張開型，充填物多為泥質(zhì)碎屑．爆破裂隙是礦山工程中常見的一種次生結(jié)構(gòu)面，爆破裂隙的延展與分布視所在地區(qū)巖體特性及爆破的大小而異．一般爆破裂隙的延展范圍是有限的，且多呈一組相互平行的、弧狀的裂隙面分布．風(fēng)化裂隙及風(fēng)化夾層一般是沿原生夾層和原有結(jié)構(gòu)面發(fā)育，多是短小密集，延展性差，僅限于地表一定深度．泥化夾層是由于水的作用使夾層內(nèi)的松軟物質(zhì)泥化而成，其產(chǎn)狀與巖層基本一致，泥化程度視地下水作用條件而異．泥化夾層一般都是強(qiáng)度很低的，它們是導(dǎo)致巖體失穩(wěn)破壞的常見因素．2、按結(jié)構(gòu)面按受力條件可分為：A、壓性結(jié)構(gòu)面：由壓應(yīng)力擠壓而成，其走向與最大主應(yīng)力方向垂直。如片理面、褶皺軸面、壓性節(jié)理面等。B、張性結(jié)構(gòu)面：在拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面，其走向與最大主應(yīng)力方向一致。結(jié)構(gòu)面是張開的，結(jié)構(gòu)面壁粗糙。如張斷裂面、張性節(jié)理面。C、扭性結(jié)構(gòu)面：由純剪或壓張應(yīng)力引起的剪應(yīng)力所形成的結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面壁較光滑，開口或閉口都有可能，往往成對出現(xiàn)。如x型斷層面，x型節(jié)理面。D、壓扭性結(jié)構(gòu)面：既有壓性結(jié)構(gòu)面的特征，又有扭性結(jié)構(gòu)面的特征，但常以其中一種為主。E、張扭性結(jié)構(gòu)面：兼有張性和扭性結(jié)構(gòu)面的雙重特征。往往成鋸齒狀。三、結(jié)構(gòu)面的分級結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、規(guī)模大小、組合形式等是決定結(jié)構(gòu)體的形狀、方位和大小，控制巖體穩(wěn)定性的重要因素。尤以結(jié)構(gòu)面的規(guī)模是最重要的控制因素。按結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度和規(guī)?？梢詣澐譃槿缦挛寮?。①I級結(jié)構(gòu)面一般泛指對區(qū)域構(gòu)造起控制作用的斷裂帶，它包括大小構(gòu)造單元接壤的深大斷裂帶，是地殼或區(qū)域內(nèi)巨型的構(gòu)造斷裂面，走向上延展一般數(shù)十公里以上，而且破碎帶的寬度至少也在數(shù)米以上．I級結(jié)構(gòu)面沿縱深方向至少可以切穿一個構(gòu)造層，它的存在直接關(guān)系到工程區(qū)域的穩(wěn)定性．②Ⅱ級結(jié)構(gòu)面一般指延展性強(qiáng)而寬度有限的地質(zhì)界面，如不整合面、假整合面、原生軟弱夾層以及延展數(shù)百米至數(shù)千米的斷層、層間錯動帶、接觸破碎帶、風(fēng)化夾層等．它們的寬度一般是幾厘米至數(shù)米．Ⅱ級結(jié)構(gòu)面主要是在一個構(gòu)造層中分布，可能切穿幾個地質(zhì)時代的地層．它與其他結(jié)構(gòu)面組合，會形成較大規(guī)模的塊體破壞．③Ⅲ級結(jié)構(gòu)面一般為局部性的斷裂構(gòu)造，主要指的是小斷層，延展十米或數(shù)十米，寬度半米左右．除此以外，還包括寬度在數(shù)厘米的，走向和縱深延伸斷續(xù)的原生軟弱夾層、層間錯等．這種斷層，往往僅在一個地質(zhì)時代的地層中分布，有時僅僅在某一種巖性中分布．它與Ⅱ級結(jié)構(gòu)面相組合，會形成較大的塊體滑動，如果它自身組合，僅能形成局部的或小規(guī)模的破壞．④Ⅳ級結(jié)構(gòu)面一般延展性較差，無明顯的寬度，主要指的是節(jié)理面，僅在小范圍內(nèi)分布，但在巖體中很普遍．這種結(jié)構(gòu)面往往受上述各級結(jié)構(gòu)面控制，其分布是比較有規(guī)律的．其存在使巖體被切割成巖塊，破壞了巖體的完整性，并且與其它結(jié)構(gòu)面組合可形成不同類型的巖體破壞方式，大大降低巖體工程的穩(wěn)定性．這種結(jié)構(gòu)面不能直接反映在地質(zhì)圖上，只能進(jìn)行統(tǒng)計了解其分布規(guī)律．⑤V級結(jié)構(gòu)面延展性甚差，無寬度之別，分布隨機(jī)，是為數(shù)甚多的細(xì)小的結(jié)構(gòu)面，主要包括微小的節(jié)理、劈理、隱微裂隙、不發(fā)育的片理、線理、微層理等．它們的發(fā)育受上述諸級結(jié)構(gòu)面所限制．這些結(jié)構(gòu)面的存在，降低了由V級結(jié)構(gòu)面所包圍的巖塊的強(qiáng)度．若十分密集，又因風(fēng)化，可形成松散介質(zhì)。四、結(jié)構(gòu)面的幾何特征結(jié)構(gòu)面的幾何特征是反映結(jié)構(gòu)面的外貌，由下列要素組成：1、走向。結(jié)構(gòu)面與水平面的交線方向，用方位角表示。2、傾斜。結(jié)構(gòu)面的傾斜方向和傾斜角度。3、連續(xù)性。4、粗糙度。表明結(jié)構(gòu)面的粗糙程度。5、起伏度。包括起伏波的幅度和長度。起伏波的幅度是指相鄰兩波峰連線與其下波槽的最大距離a,起伏波的長度是指相鄰兩波峰之距離。五、結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、形態(tài)、延展尺度、密集程度以及膠結(jié)與充填情況等是影響巖體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要因素。1、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀：指結(jié)構(gòu)面的走向、傾向和傾角，對巖體是否沿某一結(jié)構(gòu)面滑移起控制作用。2、結(jié)構(gòu)面形態(tài)：決定結(jié)構(gòu)面抗滑力的大小，當(dāng)結(jié)構(gòu)面的起伏程度大，粗糙度高時，其抗滑力就大。3、結(jié)構(gòu)面的延展尺度：在工程巖體范圍力，延展度大的結(jié)構(gòu)面控制著巖體的強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)面延展情況不同，其力學(xué)效應(yīng)也不同。按考察范圍力結(jié)構(gòu)面的貫通情況，將結(jié)構(gòu)面分為：非貫通性結(jié)構(gòu)面、半貫通性結(jié)構(gòu)面和貫通性結(jié)構(gòu)面。（1）非貫通性結(jié)構(gòu)面：使巖體強(qiáng)度降低，變形增大。（2）半貫通性結(jié)構(gòu)面：對巖體力學(xué)性能的影響有兩種情況：當(dāng)其相對延展尺度不大時，其作用與非貫通結(jié)構(gòu)面類似；反之，與貫通性結(jié)構(gòu)面類似。（3）貫通性結(jié)構(gòu)面：是構(gòu)成巖體、塊體的邊界，對巖體的強(qiáng)度有較大的影響，破壞常受這類結(jié)構(gòu)面控制。4、結(jié)構(gòu)面的密集程度：指巖體中各種結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度。衡量密集度的指標(biāo)為巖體裂隙度K和切割度Xe。（1）巖體裂隙度K——沿取樣方向單位長度上的節(jié)理數(shù)量.沿取樣方向節(jié)理的平均間距d為：沿取樣方向節(jié)理的平均間距d為：當(dāng)取樣線垂直節(jié)理的走向時，d為節(jié)理走向的垂直間距。按節(jié)理的垂直間距d將巖體分為：d>180cm整體結(jié)構(gòu)；d=30～80cm塊狀結(jié)構(gòu)d<30cm碎裂狀結(jié)構(gòu)；d<6.5cm極破碎結(jié)構(gòu)當(dāng)巖體中有幾組不同方向的節(jié)理時，如圖所示兩組節(jié)理Ka、Kb，則沿取樣方向x上的節(jié)理平均間距max和mbx為式中：n為取樣線l內(nèi)的節(jié)理組數(shù)量.該取樣線上的裂隙度K為各組節(jié)理的裂隙度Ki之和。即：K越大，結(jié)構(gòu)面越密集。不同測線上的K值差別越大，巖體各向異性越明顯。按K的大小，可將節(jié)理分成：疏節(jié)理（K=0～1m-1）；密節(jié)理（K=1～10m-1）；非常密集節(jié)理（K=10～100m-1）；壓碎或糜棱化帶（K=100～1000m-1）；（2）切割度Xe——指巖體被節(jié)理分割的程度。假設(shè)巖體僅有一個結(jié)構(gòu)面，可沿結(jié)構(gòu)面在巖體中取一個貫通性的假想平直斷面，則結(jié)構(gòu)面面積a與該斷面面積A之比，即為該巖體的切割度。可見,當(dāng):0<Xe<1,巖體部分切割；Xe＝1,巖體被整個切割；Xe＝0,即巖體為完整連續(xù)體。如果巖體沿某斷面上同時存在著面積為a1、a2…an的n個結(jié)構(gòu)面時，則巖體沿該斷面的切割度為巖體按切割度分類：Xe＝0.1～0.2完整巖體；Xe＝0.2～0.4弱節(jié)理化巖體；Xe＝0.4～0.6中等節(jié)理化巖體；Xe＝0.6～0.8強(qiáng)節(jié)理化巖體；Xe＝0.8～1.0完全節(jié)理化巖體；巖體被某組結(jié)構(gòu)面切割的程度Xr為：式中：K為巖體的裂隙度；Xe為沿某一平面的切割度。5、結(jié)構(gòu)面的膠結(jié)情況及充填情況(1)膠結(jié)結(jié)構(gòu)面泥質(zhì)膠結(jié)：強(qiáng)度最低，在脫水情況下有一定的強(qiáng)度，遇水發(fā)生泥化、軟化，強(qiáng)度明顯降低?？扇茺}類膠結(jié)：干燥時有一定的強(qiáng)度，遇水發(fā)生溶解，強(qiáng)度降低。鈣質(zhì)膠結(jié)：強(qiáng)度較高，且不受水的影響，但遇酸性水強(qiáng)度降低。鐵質(zhì)膠結(jié)：強(qiáng)度較高，但易風(fēng)化，力學(xué)性能不穩(wěn)定。硅質(zhì)膠結(jié)：強(qiáng)度高，力學(xué)性能穩(wěn)定?？梢姡z結(jié)結(jié)構(gòu)面隨膠結(jié)物的成分不同，其力學(xué)效應(yīng)有很大差別。(2)非膠結(jié)結(jié)構(gòu)面分為有充填物的結(jié)構(gòu)面和無充填物的結(jié)構(gòu)面。無充填物的結(jié)構(gòu)面：其強(qiáng)度主要取決于結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖石的力學(xué)性質(zhì)及結(jié)構(gòu)面粗糙度。有充填物的結(jié)構(gòu)面：其強(qiáng)度除與充填物、結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖壁接觸面的力學(xué)特性有關(guān)外，主要取決于充填物的成分和厚度。A、充填物成分：質(zhì)粘土、砂質(zhì)、角礫質(zhì)等。B、充填物厚度對結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度影響特別顯著。按厚度可將有充填物的結(jié)構(gòu)面分為：薄膜充填：充填物厚度多在1mm以下，多系次生蝕變礦物與風(fēng)化礦物構(gòu)成，如滑石、粘土礦物等；斷續(xù)充填：充填物不連續(xù)，厚度多小于結(jié)構(gòu)面的起伏差，使結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度降低。連續(xù)充填：充填物厚度一般大于起伏差，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度主要受充填物強(qiáng)度控制，因此，常構(gòu)成巖體的主要滑動面。厚層充填：充填厚度較大，一般幾十厘米至數(shù)米，構(gòu)成軟弱帶，如斷層泥。有時表現(xiàn)為巖體沿接觸面滑移，有時為軟弱充填物本身塑性流動，常導(dǎo)致重大工程事故?！?-2結(jié)構(gòu)面的變形特性結(jié)構(gòu)面變形法向變形剪切變形一、節(jié)理的法向變形1、節(jié)理彈性變形：節(jié)理面光滑，受壓力后成面接觸，粗糙則成點(diǎn)接觸。每一接觸面會產(chǎn)生壓縮變形，其壓縮量δ可按彈性理論中的布辛涅斯克解求得：節(jié)理閉合彈性變形值δ0＝2δ，則式中：m為與荷載面積形狀有關(guān)的系數(shù)；d為塊體的邊長；E為彈性模量；n為接觸面的個數(shù)；h2為每個接觸面的面積；σd2為作用于節(jié)理上的壓縮荷載。2、節(jié)理的閉合變形Goodman于1974年通過試驗，得出法向應(yīng)力σ與結(jié)構(gòu)面閉合量△V有如下關(guān)系：式中：ξ為原位壓力，由測量法向變形的初始條件決定；Vmc為最大可能的閉合量；A、t是與結(jié)構(gòu)面幾何特征、巖石力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)?！鱒與1/△V與1/σ的關(guān)系曲線如圖（c）.△V與1/σ的關(guān)系曲線如圖（c).若A與t不為1，可由試驗確定曲線方程。其方法為：（1）取完整巖石試件，測其軸向σ-△V曲線（如圖（a)中的A線)。（2）將試件沿橫向切開，使切縫成一條平行于試件底面且成波狀起伏的裂縫，以模擬節(jié)理。（3）將切縫上下兩塊試塊重合裝上—“配稱切縫試件”，加載測其軸向σ-△V曲線（如圖（a)中的B線)。（4）將切縫上下兩塊試塊旋轉(zhuǎn)某一角度裝上—“非配稱切縫試件”，加載測其軸向σ-△V曲線（如圖（a）中的C線）。（5）利用曲線的差值求切縫的壓縮量?！芭浞Q切縫試件”——“B-A”“非配稱切縫試件”——“C-A”二、節(jié)理的切向變形在一定的法向應(yīng)力作用下，結(jié)構(gòu)面在剪切作用下產(chǎn)生切向變形，其變形特征用試驗時施加的剪應(yīng)力τ與相應(yīng)的剪切位移δ的關(guān)系來描述。τ-δ曲線特征取決于結(jié)構(gòu)面的基本特征（粗糙度、起伏度、充填物性質(zhì)與厚度等）。（1）結(jié)構(gòu)面粗糙無充填物（A)：隨著剪切變形發(fā)生，剪應(yīng)力相對上升較快，當(dāng)達(dá)到剪應(yīng)力峰值后，結(jié)構(gòu)面抗剪能力出現(xiàn)較大的下降，并產(chǎn)生不規(guī)則的峰后變形或滯滑現(xiàn)象。（2）平坦的結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面有充填物（B）:初始階段的剪切變形曲線呈下凹型，隨著剪切變形的發(fā)展，剪切應(yīng)力逐漸升高但無明顯的峰值出現(xiàn)，最終達(dá)到恒定值?！?-3結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)面最重要的力學(xué)性質(zhì)之一是抗剪強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)面在剪切過程中的力學(xué)機(jī)制比較復(fù)雜，構(gòu)成結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度因素是多方面的，大量試驗結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度一般可用莫爾－庫倫準(zhǔn)則表示：式中：c、φ分別是結(jié)構(gòu)面上的粘結(jié)力和摩擦角，φ＝φb+β,φb是巖石平坦表面基本摩擦角，β是結(jié)構(gòu)面的爬坡角；σ是作用在結(jié)構(gòu)面上的法向正應(yīng)力。一、平直結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)面呈平直狀，沒有波狀起伏。1、平直結(jié)構(gòu)面的剪切變形曲線（1）τ很小時，τ－δ呈線性，彈性狀態(tài)；（2）τ很大，大到足以克服移動摩擦阻力之后，τ－δ呈非線性；（3）τ達(dá)到峰值τP后，δ突然增大，表面試件已沿結(jié)構(gòu)面破壞，此后τ迅速下降，并趨于一常量（殘余強(qiáng)度）。2、平直結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度（1）峰值剪切強(qiáng)度（2）殘余剪切強(qiáng)度式中：CP結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)力；φP、φR是結(jié)構(gòu)面的峰值摩擦角和殘余摩擦角，一般φP>φR。二、粗糙結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度1、理想化粗糙結(jié)構(gòu)面模型－鋸齒狀結(jié)構(gòu)面（1）爬坡角β與剪脹現(xiàn)象（2）剪切強(qiáng)度作用在斜面A’B上的法向力和切向力分別為：由靜力平衡得：將(a)代入(b)：式中：σ,τ為結(jié)構(gòu)面AB上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，φb為A’B面上的摩擦角。如圖為結(jié)構(gòu)面有凸臺的模型的剪應(yīng)力與法向應(yīng)力的關(guān)系曲線，它近似呈雙直線的特征．結(jié)構(gòu)面受剪初期，剪切力上升較快；隨著剪力和剪切變形增加，結(jié)構(gòu)面上部分凸臺被剪斷，此后剪切力上升，梯度變小，直至達(dá)到峰值抗剪強(qiáng)度．σ較小時，抗剪強(qiáng)度τ＝σtg(φb+β);σ較大時，抗剪強(qiáng)度τ＝c+σtgφb,其中c為視內(nèi)聚力。試驗表面，低法向應(yīng)力的剪切，結(jié)構(gòu)面有剪切位移和剪脹；高法向應(yīng)力的剪切，凸臺剪斷，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度最終變成殘余抗剪強(qiáng)度。在剪切過程中，凸臺起伏形成的粗糙度以及巖石強(qiáng)度對結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度起著重要作用。在實際應(yīng)用中應(yīng)注意：(1)對結(jié)構(gòu)面進(jìn)行直剪試驗時，法向應(yīng)力應(yīng)與實際工程中的一致。一般認(rèn)為φb＝φR(殘余摩擦角）.(2)β是各向不同的，因此，測量時應(yīng)使所測β角與所討論的方向一致。2、不規(guī)則粗糙結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度Barton強(qiáng)度準(zhǔn)則考慮到三個基本因素（法向力σ、粗糙度JRC、結(jié)構(gòu)面抗壓強(qiáng)度JCS）的影響，Barton(1977)提出確定不規(guī)則粗糙結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度公式：式中：φb巖石表面基本摩擦角。JRC為結(jié)構(gòu)面粗糙性系數(shù)（0～20），Barton將其分為10級，平坦近平滑結(jié)構(gòu)面為5，平坦起伏結(jié)構(gòu)面為10，粗糙起伏結(jié)構(gòu)面為20?！?-4結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)一、單節(jié)理面的力學(xué)效應(yīng)1、節(jié)理面的破壞條件（極限應(yīng)力平衡方程）如圖，巖體受σ1、σ3作用，節(jié)理面與最大主平面的交角為β，則節(jié)理面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力為：(a)若節(jié)理面強(qiáng)度符合莫爾－庫倫準(zhǔn)則，即滿足：(b)將(a)代入(b)得節(jié)理面的極限平衡方程：節(jié)理面極限應(yīng)力平衡方程：或：式中：cj,φj為結(jié)構(gòu)面力粘結(jié)力和摩擦角。可見：節(jié)理面上的應(yīng)力和強(qiáng)度均是β的函數(shù)。因此，巖體強(qiáng)度與巖石的強(qiáng)度不同，除與應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外，還與節(jié)理面的方位有關(guān)。2、節(jié)理面破壞β必須滿足的條件(1)由上式極限平衡方程可見：當(dāng)β→φj或π/2，σ1－σ3→∞,故使方程有意義：(2)如圖可見，當(dāng)β1<β<β2,巖體才會沿節(jié)理面產(chǎn)生滑移破壞。故，節(jié)理面破壞β必須滿足的條件:(1)φj<β<π/2,(2)β1≤β≤β2。3、求β1、β2△RPM中：∠RPM=2β1-φj;由正弦定律：將RM,PM代入上式得：得：4、節(jié)理最不利的位置由極限平衡方程可以看出，應(yīng)力圓直徑（σ1－σ3）是β的函數(shù)，當(dāng)β等于某一個值時，其直徑最小，與強(qiáng)度曲線相切。將上式對β取一階導(dǎo)數(shù)，然后令其為0，得：→→即是說，當(dāng)時，節(jié)理的強(qiáng)度最低，最容易產(chǎn)生破壞。說明巖體最容易沿此節(jié)理面產(chǎn)生滑移。5、節(jié)理對巖體強(qiáng)度的影響從上述分析可見：（1）當(dāng)節(jié)理面傾角β滿足β1≤β≤β2,且φj<β<π/2時，節(jié)理才會對巖體產(chǎn)生影響，這時巖體的強(qiáng)度取決于節(jié)理的強(qiáng)度，且當(dāng)β＝450＋φj/2時，巖體強(qiáng)度最低，其莫爾圓直徑最小。（2）當(dāng)β增大或減小時，巖體的強(qiáng)度隨之增加。（3）當(dāng)β<β1或β>β2時，巖體強(qiáng)度與節(jié)理無關(guān)，取決于巖石的強(qiáng)度。6、圍壓σ3=c如圖，圍壓σ3=c增加，即c2>c1,巖體的強(qiáng)度隨之增大。二、多節(jié)理的力學(xué)效應(yīng)1、巖體有兩組相交的節(jié)理，其力學(xué)效應(yīng)可根據(jù)單節(jié)理求解，一般有三種情況：（1）兩組中只有一組節(jié)理面傾角β滿足β1≤β≤β2,則巖體強(qiáng)度取決于該組節(jié)理的強(qiáng)度，巖體若發(fā)生破壞，必沿該節(jié)理面產(chǎn)生；（2）兩組節(jié)理均滿足β1≤β≤β2,則巖體強(qiáng)度取決于節(jié)理的臨界應(yīng)力圓大小。巖體若發(fā)生破壞，必沿臨界應(yīng)力圓直徑較小的節(jié)理面產(chǎn)生；（3）兩組節(jié)理均不滿足β1≤β≤β2,則巖體強(qiáng)度取決于巖石本身的強(qiáng)度而不受節(jié)理的影響。2、巖體有多組相交的節(jié)理三、當(dāng)Cj=0時結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)巖體中的節(jié)理往往呈現(xiàn)cj=0,這時節(jié)理面的抗剪強(qiáng)度只靠摩擦力來維持。莫爾－庫倫判據(jù)為：由節(jié)理面極限應(yīng)力平衡方程：得：簡化為：四、舉例如下圖所示，平硐沿巖層走向開挖，巖層傾角β＝50°，由上覆巖層引起的垂直應(yīng)力σ1＝2MPa，節(jié)理面的內(nèi)聚力Cj=0，φj＝40°，求維持平衡的最小水平推力σ3為：0.2MPa作業(yè)1、什么是結(jié)構(gòu)面？其強(qiáng)度有什么特點(diǎn)？3、對巖石試件平行層理與垂直層理加壓時，其彈性模量有無區(qū)別？強(qiáng)度是否相同？為什么？5、試述節(jié)理面對巖體強(qiáng)度的影響。8、試述結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)對巖體抗