3.2.2.2沿原有结构面的剪切机制与过程 这类破坏机制及过程与结构面特征密切相关。断 续结构面,其剪切破坏过程与前者相近,这里着重讨 论连续性较好的结构面(带),按其抗剪性能可分为平面 摩擦、糙面摩擦和转动(滚动)摩擦三类 ·1.平面摩擦 表现为平面摩擦特征的结构面,通常为地质历史 过程中曾经遭受过剪切滑动、随后又未胶结的结构面, 如层间错动面、扭性断裂面、滑动面等。这类结构面 在其形成过程中,随剪切滑动的发展,结构面的抗剪 强度已接近残余强度(图3—13①);某些充填有足够厚 的塑性夹泥致使隙面的起伏差和糙度已不起控制作用 的结构面,亦具平面摩擦特征,其抗剪强度由夹泥的 性能所决定
•
对于这类结构面,一旦剪应力达到结构面的残余 抗剪强度,或外力作用方向与结构面法线方向间夹角 α(称倾斜角)等于或大于平面摩擦角φ。(一般情况相 当于残余摩擦角中时 S=otgΦ 或a≥中 则剪切滑动发生 在三向应力状态下的起动判据,可采用公式(3 2,假定不考虑C值,则有: mn=q≥sim(a+④)+sin① O3Sin(2a+Φ)-SinΦ
• s s r s ci n sin(2 ) sin sin( ) sin 3 1
(n为应力系数)结构面的动摩擦角中低于其静 摩擦角Φ。两者相差的程度与岩石性质、接触面的光滑 程度、温度,充填物的性质,滑移速度,湿度以及振 动状况都有关。某些材料试验表明动、静摩擦角的差 别可以十分悬殊(如铸铁的中,为48°,而其中值仅为 8°30′).因而剪切位移一旦起动,由于静、动摩擦相 差悬殊,可出现突跃的剪切位移,即所谓粘滑 stick slip)现象
一生 g 剪 应 tg g 力 L tgg ①”只 ①=org 垂直应力 图3-13不同摩擦特征结构面的强度曲线 ①一平面摩擦;@、③一糙面摩擦
E F X FFF 2(-W/E 剪切位移 Cb) 图3-14平面摩擦的粘滑模型 据 Jaeger,1971 (a)和(b)-简单力学模型(c)-光滑的花岗岩面上有规律的粘滑图示