3第三章岩体的变形与破坏(教案)

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1、第三章岩体的变形与破坏变形：不发生宏观连续性的变化，只发生形、体变化。破坏：既发生形、体变化、也发生宏观连续性的变化。1.岩体变形破坏的一般过程和特点（1）岩体变形破坏的基本过程及发展阶段D峰值遇度1产i/zZ—长期破坏\\\强度'不稳定破裂阶段,累进性破坏B也0”1///破裂开始\稳定破裂阶段fAA//1/■一•盘乜匹力曲/、、残余强度、厂弹性变形阶段

2、）：非线性压缩变形一变形对应力的变化反应明显；裂隙闭合、充填物压密。应力-应变曲线呈减速型（下凹型）。②弹性变形阶段（AB段）：经压缩变形后，岩体由不连续介质转变为连续介质；应力-应变呈线性关系；弹性极限B点。③稳定破裂发展阶段（BC段）:超过弹性极限（屈服点）后，进入塑性变形阶段。a.出现微破裂，随应力增t而发展，应力保持不变、破裂则停止发展；b.应变：侧向应变加速发展，轴向应变有所增高，体积压缩速率减缓（由于微破裂的出现）;①不稳定破裂发展阶段（CD段）：微破裂发展出现质的变化：3•破裂过程小的应力集

3、小效应显著，即使是荷载应力保持不变，破裂仍会不断地累进性发展；b.最薄弱部位首先破坏，应力重分布导致次薄弱部位破坏，直至整体破坏。“累进性破坏”。C.应变：体积应变转为膨胀，轴向及侧向应变速率加速增大；探结构不均匀；起始点为“长期强度”；②强度丧失、完全破坏阶段（DE段）：破裂面发展为宏观贯通性破坏面，强度迅速降低，岩体被分割成相互分离的块体一完全破坏。应重视的问题：①各发展阶段的界限点，尤其是“长期强度”；②空隙压力曲线：a.空隙水压力~体积应变、变形发展阶段；b・工程意义：滑坡、地震等。（2）岩体破坏

4、的基本形式①张性破坏（图示）；②剪切破坏（图示）：剪断，剪切。③塑性破坏（图示）。破坏形式取决于：荷载条件、岩体的岩性及结构特征；二者的相互关系。s图3—2岩石的三向应力状态与破坏方式（据伯奈克斯,1974）（a）拉断破坏；（b）剪断破坏；（c）塑性破坏000①破坏形式与受力状态的关系:比与围压O3有关：低围压或负围压一拉张破坏（图示）；屮等围压一剪切破坏（图示）；高围压（150MN/m2=1500kg/cm2）—塑性破坏。b・与。2的关系：o2/03<4（包括。2二。3）,岩体剪断破坏，破坏角约0二25

5、°；o2/a3>8（包括。2二。）拉断破坏，破坏面〃O”破坏角0°4^o2/o3^8：张、剪性破坏，破坏角0二15°。②破坏形式与岩体结构的关系：完整块体状一张性破坏；碎裂结构、碎块结构一塑性破坏；裂隙岩体一取决于结构面与各主应力Z间的方位关系。1.岩体的强度特性强度特性取决于：岩性、结构；受力状态。一组结构面岩体在三向应力状态下的破坏形式及极限强度性状。极限应力比n二。］/。3（岩体破坏吋的大、小应力）图3—4三种破坏形式的极限应力系数3）（据K・W.John,1969）①一沿结构面滑动；②一剪断完整岩

6、石；③■■部分沿结构面,部分剪断完整岩石；围压：（1）当（45。-4）/2）-17/2）+17°岩体沿结构面滑动破坏，岩体强度受结构面的Ci、>控制；00、a二(45。-(1)/2)时，强度最小。随a增大或减小，强度增大。(2)当a>(45°-4>/2)+27°剪断完整岩石；岩体强度受岩石的Ce、(1)e控制；岩体强度随结构面间距变小而降低。当间距足够大时，岩体强度接近岩石材料强度。(3)当0/2)+27

7、°部分沿结构面滑动，部分剪断岩石。岩体强度与结构而和岩石的抗剪性能均有关，且当a由8°-0。及42°-52。,强度随Z增高。1.岩体在加载过程中的变形破坏(1)拉断破坏机制①拉应力条件下的拉断破坏：岩体单向受拉或负围压。乩与s垂直的裂隙，两端拉应力集中，最先拉断;a.只要应力达到抗拉强度，即使应力不再增加，破裂也要发展。破坏准则：［。3］上St②压应力条件下的拉裂：与OI成一定交角的裂隙两端拉应力最高，形成平行于OI的拉裂面。图3—7压应力条件下岩体的拉断破坏过程a.单向受压：［oJ二8Stb•三向受力：

8、（。厂。3）/（。i+。3）上（2）剪切变形破坏机制与过程①完整岩体的剪断破坏机制：a・纵向张性微破裂发展（图示）；b・微观横向压碎代发展（图示）；c・切断“薄梁”，累进性破坏（图示）;(a)(b)(c)(d)图3—9岩体剪断破坏过程模式图（据Lajitai,1974）（a）一（b）为稳定破裂阶段；（c）—（d）为不稳定破裂阶段；（e）为剪断②沿已有结构面的剪切破坏机制:剪应力c+c0HHmLE②