岩体的变形与破坏

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、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
二、单剪应力条件下变形破坏机制与过程
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
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
5.4
粘滑：指剪切破坏过程中，由于动、静摩擦角的差异或由于凸起体剪断、翻越，或由于转动磨擦中的翻转所造成的剪切位移突跃现象。
粘滑现象可能与剪切上的凸起体嵌入蠕变机制有关。嵌Leabharlann 时，静磨擦系数将提高。结论：
①按运动特征，沿结构面的滑移分稳滑和粘滑面种基本类型。
稳滑状态的产生条件：结构面平堤或有足够厚的夹泥。
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
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
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。
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
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超过其长期强度，加速蠕变阶段才能出现（累进性破坏）。
5.3
由马克斯韦尔模型来说明。
应变： （ ）
应变速率： ＋
岩体变形的基本单元
拉裂含压致拉裂脱性
蠕滑剪切
弯曲悬臂梁弯曲、纵、横弯
剪流塑性流动
上述各变形单元往往不是单独产生，往往相伴另外的变形单元，且互为因果的变形单元对变形、破坏起主导作用。
基本组合地质模式：
蠕滑—拉裂
滑移—压致拉裂
弯曲—拉裂
塑流—拉裂
滑移—弯曲
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。
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
裂纹之高部受压亦相同。
二、剪切破裂
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
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
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。
当 时，即 常数， 常数。
应为等速蠕变，岩体内应力保持不变。
当 <0，则C< ，岩体松驰。
当 >0，则C> ，岩体内应力有增加趋势，直至达到新的平衡。
由此看来，岩体变形过程存在一临界应变速率C0。
当C<C0时，无加速蠕变。
反之，当C>C0时，加速蠕变，可导致岩体破坏可能。
当应变速率C降低，岩体内应力将逐渐减小，松驰。
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
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：
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。
↗， ↘。反之变然。
空隙水压力变化原因：
①地下水补排条件变化（略）
②岩体受荷状态变化
形成超孔隙水压力如地震，土力学介绍很多。
③岩体变形、破裂
封闭水体，破裂形成使空隙水压力降低甚至形成负压，形成膨胀强化现象。
非封闭水体，破裂扩容超过地下水补给，亦可形成膨胀强化现象。
“水击”现象。
7 岩体变形、破坏的地质模式
匀速滑动
②粘滑时释放的能量大小不仅与粘滑机制有关，对某一特定剪切滑移，停止活动承受法向应力时间愈长，则粘滑时释放的能量也就愈高。
6 空隙水压力在岩体变形破坏中的作用
一、有效应力原理在岩体中的适用性
完全适用
注意：其对岩体强度的影响。
显然， < 。即存在 时，岩体强度降低。
二、空隙水压力变化对岩体变形破坏的影响
=0时为单轴压拉断。
2.2
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。
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。
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。