第七章 結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)

資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征結(jié)構(gòu)面：是具有一定方向，厚度較小，延展性較大的二維地質(zhì)界面。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征結(jié)構(gòu)面類型劃分按結(jié)構(gòu)面成因劃分①原生結(jié)構(gòu)面。②構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。③次生結(jié)構(gòu)面。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征①原生結(jié)構(gòu)面：成巖過程中形成的結(jié)構(gòu)面。②構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：在各種構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的結(jié)構(gòu)面，如節(jié)理、斷裂、劈理以及層間錯(cuò)動(dòng)引起的破碎帶等。③次生結(jié)構(gòu)面：在各種次生作用下形成的結(jié)構(gòu)面，如風(fēng)化裂隙、冰凍裂隙以及重力卸載裂隙等。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征原生結(jié)構(gòu)面又細(xì)分為：①沉積結(jié)構(gòu)面：沉積巖層在成巖過程中形成的結(jié)構(gòu)面，如層理、層面、假整合和不整合等。②火成結(jié)構(gòu)面：巖漿侵入活動(dòng)及冷凝過程中形成的，如巖漿巖的流層、流紋、冷卻收縮形成的張裂隙；火成巖體與圍巖的接觸面。③變質(zhì)結(jié)構(gòu)面：受變質(zhì)作用形成的結(jié)構(gòu)面，如片理、板理等。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征結(jié)構(gòu)面類型劃分按結(jié)構(gòu)面受力條件劃分①壓性結(jié)構(gòu)面。②張性結(jié)構(gòu)面。③扭性結(jié)構(gòu)面。④壓扭性結(jié)構(gòu)面。⑤張扭性結(jié)構(gòu)面。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征①壓性結(jié)構(gòu)面：由壓應(yīng)力擠壓構(gòu)成，其走向與最大主應(yīng)力方向垂直。②張性結(jié)構(gòu)面：在拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生，其走向與最大主應(yīng)力方向一致。③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。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征④壓扭性結(jié)構(gòu)面：既有壓性結(jié)構(gòu)面的特征，也有扭性結(jié)構(gòu)面的特征。⑤張扭性結(jié)構(gòu)面：既有張性結(jié)構(gòu)面的特征，也有扭性結(jié)構(gòu)面的特征。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征二、結(jié)構(gòu)面的分類①按工程尺寸的分類（絕對分類）資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征①按工程尺寸的分類（相對分類）資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面類型及特征②按力學(xué)觀點(diǎn)的分類資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)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、密集程度以及結(jié)構(gòu)面的接觸類型、膠結(jié)、充填情況是影響巖體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要因素。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)①結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀：對巖體是否沿著某一結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)其控制作用。②結(jié)構(gòu)面的形態(tài)：決定巖體沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)時(shí)抗滑力的大小。③結(jié)構(gòu)面的延展尺度：決定巖體的強(qiáng)度。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)④結(jié)構(gòu)面的密集程度：決定了巖體的被切割程度，極大影響著巖體的強(qiáng)度。⑤結(jié)構(gòu)面的膠結(jié)與充填情況：對巖體的強(qiáng)度有很大影響。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的密集程度描述結(jié)構(gòu)面密集程度的基本概念裂隙度:沿測線方向單位長度所穿過的結(jié)構(gòu)面數(shù)量。節(jié)理平均間距測線長度節(jié)理數(shù)資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的密集程度當(dāng)巖體中存在多組節(jié)理時(shí)，此時(shí)裂隙度K為各組節(jié)理裂隙度之和。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的密集程度切割度:表示巖體被結(jié)構(gòu)面切割的程度。結(jié)構(gòu)面面積；假想斷面面積當(dāng)巖體中存在多組結(jié)構(gòu)面時(shí)，此時(shí)切割度為：資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的密集程度不同切割度對應(yīng)巖體的貫通類型非貫通半貫通貫通資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的接觸類型、膠結(jié)與充填結(jié)構(gòu)面的接觸類型、膠結(jié)與充填情況對巖體對強(qiáng)度的影響資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的接觸類型、膠結(jié)與充填膠結(jié)物成分對巖體對強(qiáng)度的影響：泥質(zhì)膠結(jié)：強(qiáng)度最低，在脫水情況具有一定強(qiáng)度，遇水發(fā)生泥化和軟化，強(qiáng)度顯著降低。可溶鹽類膠結(jié)：干燥時(shí)具有一定強(qiáng)度，遇水溶解，強(qiáng)度降低。鈣質(zhì)膠結(jié)：強(qiáng)度較高，且不受水的影響，但在酸性水作用下，強(qiáng)度降低。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的接觸類型、膠結(jié)與充填鐵質(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。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的接觸類型、膠結(jié)與充填膠結(jié)物厚度對巖體對強(qiáng)度的影響：薄膜充填：充填物為極薄的一層礦物薄膜，強(qiáng)度較低。斷續(xù)充填：充填物不連續(xù)，厚度小于結(jié)構(gòu)面起伏度。結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度受兩側(cè)巖性及結(jié)構(gòu)面形態(tài)控制。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的接觸類型、膠結(jié)與充填連續(xù)充填：充填物連續(xù)，厚度略大于結(jié)構(gòu)面起伏度。結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度受充填物強(qiáng)度控制。厚層充填：充填物厚度大，在巖體中形成軟弱帶。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的法向變形結(jié)構(gòu)面的變形特征結(jié)構(gòu)面的法向變形1、結(jié)構(gòu)面彈性變形①結(jié)構(gòu)面的接觸是點(diǎn)接觸，接觸點(diǎn)為邊長為h的正方形，接觸點(diǎn)有n個(gè)；②每個(gè)接觸點(diǎn)所受的力是相等的；③每個(gè)接觸點(diǎn)的力學(xué)特性是相同的。資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的法向變形點(diǎn)接觸荷載表面平均位移：與接觸面形狀有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)接觸面為圓形，當(dāng)接觸面為方形，隨長寬比的增大而減小。彈性位移，作用于結(jié)構(gòu)面上的均布載荷;結(jié)構(gòu)面邊長，接觸點(diǎn)邊長;接觸點(diǎn)個(gè)數(shù);資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的法向變形沃爾多夫認(rèn)為，故有：通常認(rèn)為，當(dāng)結(jié)構(gòu)面閉合時(shí)，其彈性變形量為：資源與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)構(gòu)面的