岩体的变形与破坏.doc

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1、岩体的变形与破坏1基本概念及研究意义变形：岩体的宏观连续性无明显变化者。破坏：岩体的宏观连续性已发生明显变化。岩体破坏的基本形式：（机制）剪切破坏和拉断（张性）破坏。一、岩体破坏形式与受力状态的关系岩体破坏形式与围岩大小有明显关系。注意：岩全破坏机制的转化随围压条件的变化而变化。破坏机制转化的界限围压称破坏机制转化围压。一般认为，1/5~1/4[]不可拉断转化为剪切。1/3~2/3[]可由剪切转化为塑性破坏。有人认为（纳达），可用偏向的程度来划分应力状态类型。应力状态类型参数（＝1，即σ2＝σ1；＝－1，即σ2＝σ3）二、岩体破坏形式与岩体结构的关系低

2、围压条件下岩石三轴试验表明。坚硬的完整岩体主要表现为张性破坏。含软弱结构面的块状岩体，当结构面与最大主应力夹角合适时，则表现为沿结构面的剪切。碎裂岩体的破坏方式介于二者之间。碎块状或散体状岩体主要为塑性破坏。对第一种情况，某破坏判据已经介绍很多了。第二种情况，可采用三向应力状态莫尔圆图解简单判断。三、岩体的强度特征单轴应力状态时，结构与方向决定了岩体的破坏形式。复杂应力状态时，含一组结构面的岩体破坏形式与岩体性质、结构面产状，应力状态关系很大。2岩体在加荷过程中的变形与破坏2.1拉断破坏机制与过程一、拉应力条件下的拉断破坏当时，拉应力对岩石破坏起主导作

3、用。二、压应力条件下的拉断破坏压应力条件下裂缝尖端拉应力集中最强的部位位于与主压应力是地方向上，并逐渐向与平行地方向扩展。当时，破坏准则为：=0时为单轴压拉断。2.2剪切变形破坏机制与过程一、潜在剪切面剪断机制与过程A．滑移段B．锁固段进入稳定破裂阶段后，岩体内部应力状态变化复杂。产生一系列破裂。（1）拉张分支裂隙的形成，原理同前。（2）不稳定破裂阶段法向压碎带的形成，削弱锁固段岩石。（3）潜在剪切面贯通。剪胀，压碎带剪坏，锁固段变薄弱，最终全面贯通。剪切破坏过程中岩石销固段被各个击破，所以整个剪切过程中剪切位段具有脉动的特征。二、单剪应力条件下变形破

4、坏机制与过程即力偶作用于有一定厚度的剪切带中。这种应力条件下可出现的两种破坏，张性雁裂和压扭性雁裂。其中张性雁裂对软弱带的强度削弱最大。三、沿已有结构面剪切机制及过程（略）2.3弯曲变表破坏机制与过程一、弯曲变形的基本形式按受力条件：横弯、纵弯。按约束条件：简支梁、外伸梁、悬臂梁。梁弯曲时，轴受挤压，两翼受剪力作用→板梁滑脱二、横弯条件下岩体的弯形与破坏a.轴部区若以，代表岩石的曲服应力。极梁弯曲变形分三个阶段。①轻微隆起阶段弯曲初期。梁底中心两侧出现局部塑性破坏，顶部受拉，但尚未破坏。（H/D=1.8%），H上隆量。②强列隆起阶段随弯曲加剧，轴部顶、

5、底均出现破坏区，并有上下贯通的趋势。H/D=7.8%。③折断破坏阶段破坏进一步扩展，最终连通、折断破坏。（H/D=4.8%）b.横弯滑脱滑脱可缓解轴部应力集中现象，亦可使翼部应变能释放。但可引起地震。三、纵弯曲条件下岩体的变形与破坏a.极梁的屈曲的应力条件由经典欧拉公式，简支梁条件下，屈曲的纵向压力其中惯性矩J=bh3/12（矩形梁板时取单宽）则临界应力多层板梁组合情况（二层介质），等厚n：板梁层数弯曲段波长：b.轴部的变形与破坏亦可分为三个阶段：①轻微隆起阶段，顶部拉裂，底部出现剖面x节理。②强裂隆起阶段，顶部拉裂向纵深发展，底部x节理，护展层为中性

6、层。③剪断破坏阶段，x节理与拉裂面贯通，或切断板梁形成逆冲断裂。大多数背斜符合纵弯模式。三、纵弯过程中的滑脱分两种形式：背斜式滑脱：轴部虚脱，翼部单剪式剪裂。向斜式滑脱：主要发生向临空面方向的滑脱，甚至核部挤出。（地面剥蚀）3岩体在卸荷过程中的变形与破坏3.1基本类型拉裂面：拉应力集中部位压致拉裂面：平行临空面的拉裂面剪裂面：层间剪切滑段基坑底板弯曲隆起等。3.2差异性卸荷回弹造成的破裂一、张性破裂面a.材料性质不同造成b.应力历史不同造成颗粒受压变形，后期胶结，胶结物未经压缩，卸荷面导致颗粒与胶结物接触界面上的拉裂。裂纹之高部受压亦相同。二、剪切破裂

7、以状岩芯为典型其本质也是差异性卸荷回弹，所不同的是其差异性卸荷回弹是由受限面引起的。3.3卸荷造成的变形、破裂空间组合模式4动荷载（略）5岩体变形破坏过程中的时间效应分两种类型：蠕变、松驰5.1岩石变形时间效应介质模型经典的描述介质流变性能的本构模型为马克斯韦尔模型和开尔文模型。这种模型仅考虑了粘性和弹性性质，而没有考虑岩石介质的塑性性质。经过这些单元的不同组合，可形成各种各样岩体的流变本构模型。岩体力学这已介绍。5.2岩体的累进性破坏和加速蠕变累进性破坏，即应力变化不大，微裂及扩张地不断进行扩张、转移直至整体破坏。流变试验已经证实，只有应力水平达到或

8、超过其长期强度，加速蠕变阶段才能出现（累进性破坏）。5.3岩体变形破坏与应变速率的关系由马克斯