簡介
體抗剪強度是指岩體抵抗外力剪下破壞的能力。工程上通常採用現場大型試驗的方法測定岩體的抗剪強度。通過試驗可獲取如下資料:①岩體剪應力~剪位移曲線;②剪下強度曲線及岩體剪下強度參數 C-m ,φm值。
分類
通過剪應力~剪位移曲線的分析,岩體的剪下破壞有脆性破壞和塑性破壞兩種類型。
(1)脆性破壞型
堅硬完整岩體多屬此種類型,其剪應力~剪位移曲線的主要特徵是岩體在破壞前剪位移較小,破壞後有明顯的應力降,變形曲線可分為如下三個階段:
第一階段應力應變呈線性關係,該階段終止於點1,該點的應力值稱為比例極限強度。
剪力如果繼續施加,即進入第二階段。此時岩體部分出現微裂隙,位移曲線開始向橫軸彎曲。該階段終止於點2,該點的應力值稱為屈服極限。
第三階段位移速度明顯增加.當剪應力達到峰值點3後,試件全部剪斷,應力驟然下降直至點4後才趨於一個定值。3點的應力值稱為破壞極限或峰值強度。4點以後的應力值稱殘餘強度。
(2)塑性破壞型
半堅硬或軟弱破碎岩體多數屬此種類型,其剪應力~剪位移曲線的主要特徵是在峰值破壞前剪位移較大,過峰值後剪應力基本保持不變,試件以一定的位移速率沿剪下面滑移。
上述的比例極限、屈服極限、峰值強度及殘餘強度為岩體的特徵強度值。
正確區分岩體的剪應力-剪位移曲線類型是非常重要的。比如,在校核岩基抗滑穩定、邊坡抗滑穩定和地下洞室圍岩穩定性時.對於脆性破壞型的岩體常採用比例極限值;對於塑性破壞型的岩體,常採用屈服值或流變值。
作峰值強度和對應的正應力的關係曲線即岩體的剪下強度曲線。從曲線上可得岩體剪下強度參數 C-m ,φm值及摩擦係數。
根據國內大量試驗成果:一般具有不同充填物的結構面,其強度指標相差很大。大概可以歸納為:
(1)結構面膠結良好(矽質、鈣質、鐵質膠結),未受風化影響,其強度高,摩擦係數f>0.80。
(2)閉合而無充填的結構面,其抗剪強度取決於岩石成分和結構面的粗糙度,強度較高,f=0.50~0.80。
(3)結構面有泥膜或夾泥充填,厚度很薄,且小於結構面的起伏差時,f=0.40~0.60。
(4)結構面平直光滑、泥質或碎屑物充填,厚度較大的結構面,強度低,f<0.40,一般全泥質充填的結構面摩擦係數為0.20~0.25。
凝聚力 C-m的取值一般與結構面的充填物質及其膠結情況有關。一般矽、鈣質充填,而且膠結良好的,自然凝聚力就高;泥質充填相對較低;無充填時凝聚力為0。
和岩塊一樣,岩體剪下強度也有抗剪強度、抗剪斷強度和抗切強度之分。沿結構面產生剪下破壞時,應採用抗剪強度試驗,此時,岩體剪下強度最小,等於結構面的抗剪強度;而在岩體中剪斷破壞時,剪下強度最大;沿複合剪下面剪下時,其強度介於以上兩者之間。一般而言,岩體的抗剪強度曲線不是一條簡單的曲線,而是有一定上下限的曲線族。