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结构面的产状指结构面的倾向, 走向和倾角.结构面的倾向指结构面总体倾斜方向的水平投影线的方位角.结构面的走向指结构面的总体走向的方位角.倾向和走向方位角都按顺时针方向从地理北向起算.由于走向与倾向互相垂直, 并且走向有两个相反的方向, 因此, 一般以倾向来表示结构面的方位, 知道了倾向也就知道走向.倾角是指结构面总体倾斜方向线与水平面的夹角.结构面的形状可以用倾向和倾角惟一地表示.设倾向为β, 倾角为α, 走向为γ, 则结构面产状的几何关系如图2-3所示. 图2-3 结构面的产状 结构面产状的最简单表示方法是: 以倾向为分子, 倾角为分母, 按倾向和倾角的度数写成分数形式......
岩体中开裂的或易于开裂的地质界面, 叫做结构面.开裂的或垂直于结构面方向抗拉强度很小的结构面又称为不连续面, 如断层, 节理, 劈理等.由不连续面所切割成的完整岩块叫结构体. 未开裂的结构面表面一般比较平整, 如层理, 板理, 片理等, 有的甚至比较光滑; 开裂的结构面, 即不连续面, 有的有充填物, 有的无充填物, 结构面两盘岩石之间有一定的距离, 称之为结构面的厚度; 各种不连续面的形成机理不同, 因此, 其表面形态特征也不同, 有的光滑平直, 有的波状或齿状起伏, 表面不平整, 有的呈不规则形态.因此结构面不同于几何上的平面或曲面, 它具有厚度, 起伏形态, 粗糙度和形貌的概念.结......
根据前述关于岩体发生剪切破坏的破坏机理分析, 耶格尔提出了岩体剪切破坏的判据. 设二维应力场(σ1和σ3)中结构面上的应力满足其抗剪强度条件, 用主应力表示结构面上的正应力和剪应力, 可得下式: 这就是沿结构面破坏的判据.由此式可知, 当α=π/2, 即结构面沿σ1方向, 或α=0时, σ1→∞.这意味着沿结构面破坏只有在0<α<π/2的情况下才会发生. 在σ3一定时, 岩体沿结构面发生破坏剪切所需最大主应力σ1只与结构面倾角α有关.其最小值为: 即当结构面倾角在(2-14)式和(2-15)式确定的角度闭区间内时, 岩体沿结构面破坏.这个闭区间的大小随应力状态而变.最大范围......
考虑试件尺寸的影响, 霍克-布朗建议用下式计算试件的单轴抗压强度: σcd=σc50(50/d)0.18 (2-25) 霍克和布朗对于这个准则规定了实用范围, 如图2-15所示. 图2-15 表示随试件尺寸增大,从完整岩石向严重节理化岩体过渡的理想图示......
当任何一种弹性波到达两种介质的无相对滑动交界面时, 都会产生四个波, 其中两个波反射回入射介质A, 另两个波折射到第二种介质B, 如图2-19所示. 图2-19 弹性波的反射和折射 由弹性力学知, 在两种介质的交界面上要满足四个边界条件, 即 (1) 质点法向位移相等, 即∑uA=∑uB; (2) 质点切向位移相等, 即∑vA=∑vB和∑wA=∑wB; (3) 法向应力相等, 即 由(2-47)式知, 如果ρBc3=ρAc1, 则A2=0, 即不产生任何反射波, 全部入射波透射进入第二种介质. 同理, 对横波入射[图4-19(b)], 有 sinβ1′/c2=sinβ2′/c2=sinα2′/c1=sinα3′/c3=sinβ4′/c4 (2-49) 横波垂直入射也不产生反射和折射纵波.如果ρAc2......
由弹性力学知, 弹性纵波和横波的传播速度分别为: 根据测得弹性波速度, 可计算岩体的动弹性参数 和 ......
弹性波在岩体中传播时, 由于裂隙的影响和介质的变化, 在其传播时会出现内损耗, 这种内损耗使波动具有的机械能逐渐转化为热能, 称为弹性波的吸收, 使弹性波原有的机械能发生衰减. 各种频率的波形衰减特点不同, 岩体对波的吸收相当于低通滤波器, 随传播距离增大, 高频部分逐渐减弱, 主频降低, 岩石吸收能力越强, 发射频带越宽, 则频谱变化越大.这基本反映了岩体的结构组成及其他物理力学性质, 比波速衰减反映更有效. 例如: 在节理化岩体中, 如波速下降10%, 则衰减系数增大2~3倍, 振幅A衰减20%~30%, 另外, 对岩体的纵波的吸收比对横波的吸收小.纵波传播速度及振幅衰减系数, 属最基本的岩体动力学特性. 由于岩体的非完全弹性, 弹性波在传播过程中能量被吸收而使振幅衰减.这种介质的吸收消耗和非弹性一般用品质因数Q来描述.所谓品质因数, 即在一周期内的总能量E0与振动消耗的能......
这种方法只适用于下层岩石波速比上层大的情况.当入射角为一临界值(上临界角)时, 沿交界面产生三种波: 直达波, 反射波和折射波.其中折射波沿交界面滑行一段, 再反射到上层岩石, 如图2-32所示. 图2-32 折射波法实例(据李造鼎) 设第一层岩体中波速为v1, 第二层岩体中波速为v2, 发射换能器至接收换能器的距离为x, 则有: (1) 直达波走时: T1=x/v1 (2-71) 当距离x变化时, 则走时变化, 因此该式也是直达波的时距曲线, 其余率为1/v1. (2) 折射波走时: 此点为直达波和折射波同......
有研究表明[25]: (1)岩体的品质因数Q值随压力升高而增大, 即衰减减少.由于岩石的类型, 饱和程度, 孔隙度以及所受的构造作用不同, 不同岩石的衰减随压力变化趋势不同, 干燥岩石的Q值普遍比饱和岩石高; (2)岩体Q值随温度升高而降低, 认为这是由于在高温条件下, 岩石内部脱水, 熔融和相变, 导致弹性波衰减增大; (3)弹性波的衰减具有各向异性, 主要原因是各方向上的孔隙度及孔隙的几何形状和岩石颗粒的排列不同所致. 因此, 研究弹性波的衰减及各向异性对于了解岩体的结构构造和所处的温, 压环境具有重要意义.......
在一般情况下, 岩石试件在加载过程中所产生的声发射信号可分为4个阶段: 开始加载阶段, 试件原始裂纹闭合, 并伴有声发射信号出现(图2-35中A, B段); 继续加载, 试件随荷载的增加开始稳定线性应变, 声发射信号也随荷载增大而平稳上升, 但上升幅度较小, 其范围是整个声发射全过程曲线中范围最大的阶段(图2-35BC段); 裂纹稳定扩展阶段.随着荷载的逐渐增加, 原始的裂纹开始活动, 声发射迅速上升(图2-35中CD段); 裂纹不稳定扩展段.试件中裂纹扩展速度加快, 声发射信号继续提高, 岩石试件处于失稳状态. 图2-35 加载过程中岩石内部性质变化图(据Boyce) ......
