最新4.3.1结构面的抗剪强度
岩质边坡稳定性分析计算
表4*3.3边坡岩体内摩擦角的折减系数
边坡岩体完整程度
内摩擦角的折戚系数
完解
0, 95〜0, 90
较完整
0. 90-0.85
较破碎
注:1全风化层可按成分相同的土 IB考虑； 2强风化基岩可根据池方经验适当折减*
0.85**0.80
4.3.4边坡岩体等效内摩擦角宜按当地经验确定。当缺乏当地 经验时， 可按表4.3.4取值。
面形态按本规范附录A选择具体计算方法。
A*OH圆弧形沿面的边坡稳定性系数可按下列公式计算｛图 A, 0, 1）：
式中：F. 第；计算条块滑面内摩擦角（°）； A 1列1形汾面边坡计算示怠 第计算条块搿面长度（ mh
d, 第H十算条块滑面倾角（'），滑面倾向与滑动方向
相同时取正值，滑面倾向与滑动方向相反时取 负
结构面结 合 差
外 倾 结 构 面 或 外 倾 3 、 同 8m «的边坡 稳
结构面的组合线倾角 >75'或 定 ， 15m 岛 的 边
<27*
坡欠稳定
较破晬
结构面结合 良好或一般
较破碎
结构面结合
（碎裂禳嵌〉良好或一般
1窪，
夕卜倾结构面或外倾不同 8m S的边坡 稳
结构面的组合线倾角 >75•或 定，ISm髙 的边坡
值：
:
LA 第，计算条块滑面单位宽度总水压力＜kN/m）； Gt——第/计算条块单位宽度自重（kN/m）；
第/计算条块单位宽度竖向附加荷载方 向指向下方时 取正值|指向上方时取负值；
___
G ——第i_if算条块单位宽度水平荷载方向指 向坡外时取正 值，指向坡内吋取负值；
——第i及第/一 1计算条块滑面前端水头髙度（m）:
结构面的抗剪强
一 . 结构面的抗剪强度
(3)两个特例
as=0时，
ntg j i 只产生爬坡
as=1时，
ntg c
(4)不足之处
不产生爬坡，切齿
a.公式较复杂，参数多，不易求；
b.描述的只是规则齿型结构面。
一 . 结构面的抗剪强度
3. 不规则齿形结构面的抗剪强度 结构面的表面形态很少是规则的。
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第四章 岩体的基本力学性能
第一节 岩体结构面的分析 第二节 结构面的变形特性 第三节 结构面的力学效应 第四节 碎块岩体的破坏 第五节 岩体的应力—应变分析 第六节 岩体力学性能的现场测试
第三节 结构面的力学效应
cas
as—剪切面积比，为被剪断锯齿的 面积与剪切面的总面积比。
n
A
as
A
A
一 . 结构面的抗剪强度
Ladany公式讨论 (1)物理意义明确，同时考虑爬坡和切齿
效应，弥补了Patton公式的不足； (2)引入剪切面积比as的重要概念，合理地
分摊了结构面在剪切过程中，爬坡和切齿 破坏机理所作出的贡献。
b －结构面基本摩擦角。
标准粗糙度剖面JRC
一 . 结构面的抗剪强度
2) Barton公式讨论
(1) 物理意义 引用附加爬坡角的概念；
JRC lg JCS i
n
JRC
lg
1 n
3
i
计算值即为角度， 无需换算
一 . 结构面的抗剪强度
(2)强度的影响因素
a.粗糙度系数JRC， Joint Roughness Coefficient。 b.面壁强度JCS， Joint Compress Strength。 c. 基本摩擦角b
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述引言：岩体结构面的强度是岩体力学特性中的一个重要参数，它对于岩体的稳定性和工程施工具有重要影响。
岩体结构面抗剪强度参数的准确取值是岩体力学研究中的一个重要问题。
本文综述了近年来关于岩体结构面抗剪强度参数取值方法的研究进展和应用情况。
一、传统取值方法1.刚度比法：该方法是通过测量岩体结构面位移和正常应力的变化，计算结构面的刚度比值。
刚度比值的大小与抗剪强度参数有关。
2.负载试验法：该方法是通过进行室内或现场的岩石试验，测量不同应力下岩体结构面的位移和正应力，根据剪切位移与正应力的关系确定抗剪强度参数。
3.断裂力学法：该方法是基于断裂力学理论，通过对岩体结构面断裂机理的研究，推导出抗剪强度参数的计算模型。
以上三种传统的取值方法都存在一定的局限性，例如需要大量的试验数据和经验参数，且结果的准确性受人为因素影响较大。
二、现代取值方法1.数值模拟法：该方法利用计算机仿真的技术手段，建立岩体结构面抗剪强度参数的数值模型，通过不同工况下的数值模拟计算，得到抗剪强度参数。
2.获取实测数据：该方法通过在实际工程中对岩体结构面进行监测，测量结构面的位移和应力等参数，从而直接获取抗剪强度参数。
3.统计学方法：该方法利用大量的岩体结构面力学试验数据，通过统计学方法对数据进行处理，得到抗剪强度参数的统计特征，并进行参数估计。
现代取值方法相较于传统方法具有更高的精度和准确性。
数值模拟法可以通过模拟不同的工程情况，得到更具代表性的抗剪强度参数。
获取实测数据的方法能够真实反映结构面的实际工况和力学特性。
统计学方法则可以通过大量的数据分析，得到更加可靠的参数估计结果。
与此同时，近年来还出现了一些基于机器学习和深度学习的方法，通过利用大量的数据训练模型，得到更精准的抗剪强度参数预测结果。
这些方法在理论和实际应用中都取得了一定的成功。
结论：岩体结构面抗剪强度参数取值方法多种多样，传统方法和现代方法各有特点。
最新地基土抗剪强度指标Cφ值的确定
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定地基土抗剪强度指标C、φ值的确定1. 抗剪强度的物理意义及基本理论土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。
土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。
在法向应力不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。
S=c+σtanφ2. 抗剪强度的试验方法2.1室内剪切试验包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。
2.2 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法(1) 动力触探沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于15m）砂土、碎石土内摩察角标准值Φk(2) 标准贯入试验国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。
经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值f ak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N为经杆长修正后的标贯击数）。
根据计算成果，N与Φ的对应关系见下表：N与内摩察角Φ（度）的经验关系表(3) 静力触探试验《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。
砂土的内摩察角Φ2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。
粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。
3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据3.1 土的抗剪强度指标经验数据(1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系(2) 不同成因粘性土的力学性质指标3.2 岩石的抗剪强度指标经验数据3.3 岩石结构面的抗剪强度指标经验数据(1)岩体结构面的抗剪强度指标宜根据现场原位试验确定。
4.3.1 结构面的抗剪强度
计算值即为角度， 无需换算
3
一 . 结构面的抗剪强度
(2)强度的影响因素
a.粗糙度系数JRC， Joint Roughness Coefficient。
b.面壁强度JCS， Joint Compress Strength。 c. 基本摩擦角b
为岩石平滑锯开面的内摩擦角，方法：取结构面壁岩石试块，将试 块锯成两半，去除岩粉并风干后合在一起，使试块缓缓地加大其倾 角直到上盘岩块开始下滑为止，此时的试块倾角即为b。
3
b
式中 JRC－结构面的粗糙度系数； JCS－结构面的面壁强度; b －结构面基本摩擦角。
标准粗糙度剖面JRC
一 . 结构面的抗剪强度
2) Barton公式讨论
(1) 物理意义 引用附加爬坡角的概念；
JRC lg JCS
i
i
n
1 JRC lg n
一 . 结构面的抗剪强度
(3)Patton公式的讨论 a .对于一定的起伏角i，存在一临界T，当
n< T 爬坡
n> T 切齿 b. T的大小
T tg j i T tg c
c
T
tg j i tg
T随i的增大而减小
一 . 结构面的抗剪强度
1）Patton（佩顿）公式 Patton采用理想化的规 则齿形结构面的石膏模 型进行试验。
一 . 结构面的抗剪强度
(1) 较小时
只产生爬坡，设 锯齿的起伏角为i
tg tg j i
n
i
n
n tg j i
一. 结构面的抗剪强度
岩体力学-结构面剪切强度特性.
（5）斜面上的合力与作用在外部的正压力N 间 的夹角为φ =φ j﹢β 。 5）结构面的变形曲线 在上述分析中并没有考虑正应力大小给与的 影响。如果加大作用在结构面上的正压力增大， 帕顿认为：结构面将出现剪断齿尖的破坏特征 （扩容量减小，随剪切力上升，变形梯度变小， 曲线变缓）。因此，此时的强度表达式应用另一 条直线描述：τ = Cj+σ tanυ j ， 式中Cj、Φj—分别为剪断齿尖时表现出的粘结 力和内摩擦角。其实，剪断齿尖曲线公式就是莫 尔—库仑强度包络线的表达式。综合帕顿对规则齿形
天然节理面，多数都呈不规则齿状起伏，其 起伏状态通常可用节理表面的起伏度和粗糙度加 以描述。 1977年巴顿根据大量试验，经统计分析提出 了经验公式 tan[JRC lg( JCS ) ] ——4－34
n b n
n
σ n ——节理面上的正应力 该公式包括三个参数：
一、结构面的面摩擦效应 结构面的面摩擦强度——指结构面（表面平整光 滑形成面接触）表面在正应力和剪切力的作用下， 所表现出的抵抗剪切位移破坏的最大摩擦力。 1、结构面的面摩擦强度 在正应力和剪切力的作用下，平整结构面的摩擦 强度是与其表面的摩擦系数有关的函数，即（剪 切）摩擦强度τ=ƒσ =σ tanφ ——（4－18） 2、摩擦强度的由来—摩擦试验 R αN
A′B发生破坏（被剪断） NSinβ 2）求：齿面上的剪切力T′ A′ 和 正压力N′
N D
N′ NCOS β
C 合力（N′、T′） F
（1）正应力： Tcosβ G 在Δ OCD中，OC=N COSβ ， 在Δ OGF中，FG=Tsinβ，则N′= NCOSβ +Tsinβ。
结构面的抗剪强度
结构面的抗剪强度••结构面强度分为抗拉强度和抗剪强度。
由于结构面的抗拉强度非常小，常可忽略不计，所以一般认为结构面是不能抗拉的。
因此，通常近考虑结构面的抗剪强度。
••在工程荷载作用下，岩体破坏常以沿某些软弱结构面的滑动破坏为主。
因此，在岩体力学中结构面的抗剪强度通常是研究的重点内容。
•条件不同、性质不同的结构面其发生剪切作用的机理不同，因此其抗剪强度的确定方法也不同，下面将分四种类型来介绍结构面的抗剪强度。
一、平直无充填的结构面•平直无充填的结构面包括剪应力作用下形成的剪性破裂面，如剪节理、剪裂隙等，发育较好的层理面与片理面。
其•特点是面平直、光滑，只具微弱的风化蚀变。
坚硬岩体中的剪破裂面还发育有镜面、擦痕及应力矿物薄膜等。
这类结构面的抗剪强度大致与人工磨制面的摩擦强度接近，即：各种结构面抗剪强度指标的变化范围结构面类型摩擦角(°)粘聚力(MPa)结构面类型摩擦角(°)粘聚力(MPa)泥化结构面10～200～0.05云母片岩片理面10～200～0.05粘土岩层面20～300.05～0.10页岩节理面(平直)18～290.10～0.19泥灰岩层面20～300.05～0.10砂岩节理面(平直)32～380.05～1.0凝灰岩层面20～300.05～0.10灰岩节理面(平直)350.2页岩层面20～300.05～0.10石英正长闪长岩节理面(平直)32～350.02～0.08砂岩层面30～400.05～0.10粗糙结构面40～480.08～0.30砾岩层面30～400.05～0.10辉长岩、花岗岩节理面30～380.20～0.40石灰岩层面30～400.05～0.10花岗岩节理面(粗糙)420.4千板岩千枚理面280.12石灰岩卸荷节理面(粗糙)370.04滑石片岩、片理面10～200～0.05(砂岩、花岗岩)岩石／混凝土接触面55～600～0.48二、粗糙起伏无充填的结构面•这种类型的结构面，其剪切特点是：（1）当法向应力σ较小时，上盘岩块上下运动，产生爬坡效应，增大了τ；（2）当σ较大时，将剪断凸起而运动，也增大了τ。
边坡力学参数取值
边坡力学参数取值1、岩体结构面抗剪强度指标的试验应符合现行国家标准《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266的有关规定。
当无条件进行试验时，结构面的抗剪强度指标标准值在初步设计时可按表4.3.1并结合类似工程经验确定。
表4.3.1 结构面抗剪强度指标标准值注：1 除第1项和第5项外，结构面两壁岩性为极软岩、软岩时取较低值；2 取值时应考虑结构面的贯通程度；3 结构面浸水时取较低值；4 临时性边坡可取高值；5 已考虑结构面的时间效应；6 未考虑结构面参数在施工期和运行期受其他因素影响发生的变化，当判定为不利因素时，可进行适当折减。
2、岩体结构面的结合程度可按表4.3.2确定。
表4.3.2 结构面的结合程度注：1 起伏度：当R A≤1％，平直；当1％＜R A≤2％时，略有起伏；当2％＜R A时，起伏；其中R A＝A/L，A为连续结构面起伏幅度(cm)，L为连续结构面取样长度(cm)，测量范围L一般为1.0m～3.0m；2 粗糙度：很光滑，感觉非常细腻如镜面；光滑，感觉比较细腻，无颗粒感觉；较粗糙，可以感觉到一定的颗粒状；粗糙，明显感觉到颗粒状。
3、当无试验资料和缺少当地经验时，天然状态或饱和状态岩体内摩擦角标准值可根据天然状态或饱和状态岩块的内摩擦角标准值结合边坡岩体完整程度按表4.3.3中系数折减确定。
表4.3.3 边坡岩体内摩擦角的折减系数注：1 全风化层可按成分相同的土层考虑；2 强风化基岩可根据地方经验适当折减。
4、边坡岩体等效内摩擦角宜按当地经验确定。
当缺乏当地经验时，可按表4.3. 4取值。
表4.3.4 边坡岩体等效内摩擦角标准值注：1 适用于高度不大于30m的边坡；当高度大于30m时，应作专门研究；2 边坡高度较大时宜取较小值；高度较小时宜取较大值；当边坡岩体变化较大时，应按同等高度段分别取值；3 已考虑时间效应；对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类岩质临时边坡可取上限值，Ⅰ类岩质临时边坡可根据岩体强度及完整程度取大于72°的数值；4 适用于完整、较完整的岩体；破碎、较破碎的岩体可根据地方经验适当折减。
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T tg j i T tg c
T
tgj
c
itg
T随i的增大而减小
一 . 结构面的抗剪强度 n
n
i
i
j+i2
j+i1
T2
T1
爬坡与切齿
i1<i2
一. 结构面的抗剪强度
r c. 不足之处 没有表现既爬坡又切齿的破坏机理。 事实上，在极低的法向应力下，结构
面上的凸起不可能一点不遭破坏；而在 较高法向应力下，结构面上的凸起也不 可能均被剪断。因此Patton公式只是代表 两种极端情况下结构面的抗剪强度。
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
一 . 结构面的抗剪强度
r 1）Barton公式
中低应力n时
nt g JRlg C Jn C Sb
高应力n时
ntg JRl g C 1 n3 b
式中 JRC－结构面的粗糙度系数； JCS－结构面的面壁强度;
b －结构面基本摩擦角。
标准粗糙度剖面JRC
一 . 结构面的抗剪强度
r 2) Barton公式讨论
长 的 时 间 隧 道，袅
4.3.1结构面的抗剪强度
第四章 岩体的基本力学性能
r 第一节 岩体结构面的分析 r 第二节 结构面的变形特性 r 第三节 结构面的力学效应 r 第四节 碎块岩体的破坏 r 第五节 岩体的应力—应变分析 r 第六节 岩体力学性能的现场测试
一. 结构面的抗剪强度
r Ladany公式讨论 r (1)物理意义明确，同时考虑爬坡和切齿
效应，弥补了Patton公式的不足； r (2)引入剪切面积比as的重要概念，合理地
分摊了结构面在剪切过程中，爬坡和切齿 破坏机理所作出的贡献。
一 . 结构面的抗剪强度
r (3)两个特例 as=0时，
n tg j i 只产生爬坡
(1) 物理意义 引用附加爬坡角的概念；
JCS JRClg i
n
JRlCg1n3i
计算值即为角度， 无需换算
一 . 结构面的抗剪强度
(2)强度的影响因素
a.粗糙度系数JRC， Joint Roughness Coefficient。 b.面壁强度JCS， Joint Compress Strength。 c. 基本摩擦角b
r (2) 很大时
限制沿锯齿面爬坡滑动，锯 齿在剪应力作用下被剪断。结
n
构面抗剪强度由两壁岩石材料 抗剪断强度决定。
i
nt g c
式中 、c－结构面两壁岩石 材料内摩擦角和内聚力。
一 . 结构面的抗剪强度
r (3)Patton公式的讨论
r a .对于一定的起伏角i，存在一临界T，当 n< T 爬坡 n> T 切齿
as=1时，
nt g c 不产生爬坡，切齿
r (4)不足之处 a.公式较复杂，参数多，不易求； b.描述的只是规则齿型结构面。
一 . 结构面的抗剪强度
r 3. 不规则齿形结构面的抗剪强度 结构面的表面形态很少是规则的。
Barton经过300块天然结构面的剪切试 验，经统计分析后，得出一经验公式 计算结构面的
r 2）Ladany公式
考虑了结构面在剪切过程中的既
爬坡又切齿的破坏机理。
A
n tg t 1 g t i j1 g ta s g j i 1 a n s tg c a s
A
as—剪切面积比，为被剪断锯齿的 面积与剪切面的总面积比。
as
A
A
一 . 结构面的抗剪强度
a. 峰值剪应力减小 b. 峰值剪切位移增大 c. 从脆断向软弱型过渡 d. 扩容减小
一 . 结构面的抗剪强度
r 抗剪强度公式的比较
有人作过比较，如图所示。 当法向应力较低时，JRC ＝20时的Barton方程与 Ladany方程基本一致。随 着法向应力增高，两方程 差别显著。
为岩石平滑锯开面的内摩擦角，方法：取结构面壁岩石试块，将试 块锯成两半，去除岩粉并风干后合在一起，使试块缓缓地加大其倾 角直到上盘岩块开始下滑为止，此时的试块倾角即为b。
d. 正应力n。
一 . 结构面的抗剪强度
r 3) 结构面的尺寸效应
结构面的力学特性与试 验时所取的试件的大小有 关。随剪切面积的增大