岩体抗剪强度

更新时间:2024-02-01 23:33

岩体抗剪强度是指岩体抵抗外力剪切破坏的能力。工程上通常采用现场大型试验的方法测定岩体的抗剪强度。

简介

通过试验可获取如下资料:①岩体剪应力~剪位移曲线;②剪切强度曲线及岩体剪切强度参数C-m,φm值。

分类

通过剪应力~剪位移曲线的分析,岩体的剪切破坏有脆性破坏和塑性破坏两种类型。

(1)脆性破坏型

坚硬完整岩体多属此种类型,其剪应力~剪位移曲线的主要特征是岩体在破坏前剪位移较小,破坏后有明显的应力降,变形曲线可分为如下三个阶段:

第一阶段应力应变呈线性关系,该阶段终止于点1,该点的应力值称为比例极限强度。

剪力如果继续施加,即进入第二阶段。此时岩体部分出现微裂隙,位移曲线开始向横轴弯曲。该阶段终止于点2,该点的应力值称为屈服极限。

第三阶段位移速度明显增加.当剪应力达到峰值点3后,试件全部剪断,应力骤然下降直至点4后才趋于一个定值。3点的应力值称为破坏极限或峰值强度。4点以后的应力值称残余强度。

(2)塑性破坏型

半坚硬或软弱破碎岩体多数属此种类型,其剪应力~剪位移曲线的主要特征是在峰值破坏前剪位移较大,过峰值后剪应力基本保持不变,试件以一定的位移速率沿剪切面滑移。

上述的比例极限、屈服极限、峰值强度及残余强度为岩体的特征强度值。

正确区分岩体的剪应力-剪位移曲线类型是非常重要的。比如,在校核岩基抗滑稳定、边坡抗滑稳定和地下洞室围岩稳定性时.对于脆性破坏型的岩体常采用比例极限值;对于塑性破坏型的岩体,常采用屈服值或流变值。

作峰值强度和对应的正应力的关系曲线即岩体的剪切强度曲线。从曲线上可得岩体剪切强度参数C-m,φm值及摩擦系数。

根据国内大量试验成果:一般具有不同充填物的结构面,其强度指标相差很大。大概可以归纳为:

(1)结构面胶结良好(硅质、钙质、铁质胶结),未受风化影响,其强度高,摩擦系数f大于0.80。

(2)闭合而无充填的结构面,其抗剪强度取决于岩石成分和结构面的粗糙度,强度较高,f=0.50~0.80。

(3)结构面有泥膜或夹泥充填,厚度很薄,且小于结构面的起伏差时,f=0.40~0.60。

(4)结构面平直光滑、泥质或碎屑物充填,厚度较大的结构面,强度低,f小于0.40,一般全泥质充填的结构面摩擦系数为0.20~0.25。

凝聚力C-m的取值一般与结构面的充填物质及其胶结情况有关。一般硅、钙质充填,而且胶结良好的,自然凝聚力就高;泥质充填相对较低;无充填时凝聚力为0。

和岩块一样,岩体剪切强度也有抗剪强度、抗剪断强度和抗切强度之分。沿结构面产生剪切破坏时,应采用抗剪强度试验,此时,岩体剪切强度最小,等于结构面的抗剪强度;而在岩体中剪断破坏时,剪切强度最大;沿复合剪切面剪切时,其强度介于以上两者之间。一般而言,岩体的抗剪强度曲线不是一条简单的曲线,而是有一定上下限的曲线族。

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