『壹』 岩體力學性質結構效應
岩體力學性質結構效應的最主要的影響因素是結構面。結構面對岩體力學性質影響因素可以歸納成7個方面，即：
地質工程學原理
（3）形態特徵：a.粗糙度和
b.起伏度——爬坡角力學效應
地質工程學原理
地質工程學原理
這7個方面因素，有的包括在試驗值內，有的則很難包括進去，且在力學作用上有其特殊規律或法則。著者將它們概括為3個法則，即：①爬坡角法則；②尺寸效應法則；③各向異性法則。
第一法則為爬坡角法則 爬坡角理論包括三個部分：
（1）爬坡角的力學效應：它表現為
ϕα＝ϕj＋α
地質工程學原理
式中：ϕα、cα為具有α爬坡角β下坡角的結構面的摩擦角和咬合聯結力；ϕj、cj為平直結構面的摩擦角和聯結力。
（2）啃斷條件：爬坡作用系以不啃斷結構面上的起伏體為條件。不啃斷條件為
σn≤σm或σm≤0
地質工程學原理
式中：σn為作用於結構面上的法向力；σm為岩塊抗壓強度。
（3）工程岩體結構面強度分析：工程岩體結構面強度，可通過爬坡角力學效應改正後進行綜合分析給出。這對單調起伏的硬性結構面來說是可行的，而對於復雜起伏的硬性結構面和夾有軟弱物質的軟弱結構面來說，則是困難的。在這種情況下，可採用同步位移法或採用結構面強度模型試驗法進行綜合研究。
第二法則為尺寸效應法則 當岩體賦存環境應力較低時，結構面對岩體變形和破壞具有明顯影響，對岩體力學性質亦有顯著影響。這種影響表現為，工程岩體內含有結構面數量愈多或岩體內結構面分布比較均勻，且工程岩體尺寸愈大時，岩體力學性質指標愈低，即：
地質工程學原理
式中：Rm、R0 中的R值可以是抗壓強度σc、彈性或變形模量E、抗拉強度σt 及抗剪強度τ等。下腳m為代表任一尺寸岩體的數值，下角0代表岩體無限大時的數值；N為工程岩體內含有結構體數；V為工程岩體體積；a、b為力學性質衰減量；α、β為結構效應指數。
根據著者和長江科學院試驗結果整理得岩體力學性質尺寸效應示於圖3-16。它不僅表徵岩體力學性質尺寸效應，而且給出了根據岩塊試驗結果及岩體節理密度資料分析岩體力學性質的經驗資料。
第三法則為各向異性法則 岩體內結構面對岩體力學性質的影響表現在兩個方面：
（1）岩體受力方向與岩體內結構面夾角不同，岩體破壞強度和變形模量也不同。這一特點可以用庫茲涅佐夫提出的強度矢量圖（圖3-17a，b）表徵。這一規律已被米勒等的試驗結果所證實。
（2）岩體內存在多組結構面時，岩體強度各向異性顯著降低，呈均勻化，且其強度接近於岩體破壞後的殘余強度。這一規律亦可用強度矢量圖求得（圖3-17c）。
圖3-16 岩體力學性質尺寸效應歸一化關系
圖3-17 結構面產狀的力學效應分析
第一法則是研究塊裂介質岩體力學性質的理論依據，第二、三法則是研究碎裂介質岩體力學性質的岩體結構力學理論依據；同時，對認識完整結構岩體力學性質亦有一定的幫助。
『貳』 為什麼結構面的力學性質具有尺寸效應
材料的力學性能是指材料在不同環境（溫度、介質、濕度）下，承受各種外載入荷（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、沖擊、交變應力等）時所表現出的力學特徵 。
一般來說金屬的力學性能分為十種：
1.脆性 脆性是指材料在損壞之前沒有發生塑性變形的一種特性。它與韌性和塑性相反。脆性材料沒有屈服點，有斷裂強度和極限強度，並且二者幾乎一樣。鑄鐵、陶瓷、混凝土及石頭都是脆性材料。與其他許多工程材料相比，脆性材料在拉伸方面的性能較弱，對脆性材料通常採用壓縮試驗進行評定。
2.強度：金屬材料在靜載荷作用下抵抗永久變形或斷裂的能力.同時，它也可以定義為比例極限、屈服強度、斷裂強度或極限強度。沒有一個確切的單一參數能夠准確定義這個特性。因為金屬的行為隨著應力種類的變化和它應用形式的變化而變化。強度是一個很常用的術語。
3.塑性：金屬材料在載荷作用下產生永久變形而不破壞的能力.塑性變形發生在金屬材料承受的應力超過彈性極限並且載荷去除之後，此時材料保留了一部分或全部載荷時的變形.
4.硬度：金屬材料表面抵抗比他更硬的物體壓入的能力
5.韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷而不被破壞的能力. 韌性是指金屬材料在拉應力的作用下，在發生斷裂前有一定塑性變形的特性。金、鋁、銅是韌性材料，它們很容易被拉成導線。
6.疲勞強度：材料零件和結構零件對疲勞破壞的抗力
『叄』 試驗成果及建議取值
根據剪切面位置和岩性特徵,按線性相關性要求:當試樣數分別為7、6、5、4時,對應相關系數臨界值分別為0.76、0.81、0.88、0.95,以臨界值為基準,進行逐步回歸分析,剔除異常點,增加補充樣點。經過12組71個樣的天然和飽水狀態下的攜剪試驗,歷經采樣-制樣-試驗-調參,獲得樞紐區開挖工程邊坡軟弱岩體的結構面抗剪強度指標(表6-6)。
表6-6 軟弱結構面攜剪試驗成果
注:飽水攜剪樣佔61.54%;天然攜剪樣佔38.46%。
從表6-6結果可以發現,以軟弱結構面或軟岩做剪切面的攜剪試驗,同一組的屈服抗剪強度是峰值抗剪強度的85%,殘余抗剪強度最低,而和峰值抗剪強度沒有一個很好的對應關系。2#RXN原狀飽水C、φ建議值取低的原因,主要來自於泥化夾層岩組的X射線粉晶衍射測試和顆粒分析結果。這兩個試驗,證明2#RXN的剪切層不僅存在次生黏土礦物(見表3-2),而且具有黏土的特性。從泥化夾層粒度分析曲線圖(圖6-17)可以得出,該泥化夾層為粉質黏土。
圖6-17 2#RXN泥化夾層粒度分析曲線圖
綜合考慮各種地質因素,對邊坡所發育的軟弱結構面抗剪強度參數給出建議取值(表6-7)。
表6-7 軟弱結構面攜剪試驗建議取值
注:實際工程中一般按試驗結果值的屈服抗剪強度的內摩擦角φ和內聚力C的80%左右折減(2#RXN原狀飽水除外)。
在紫坪鋪水利樞紐工程各單體邊坡中,就軟弱結構面的岩性因素而言,一般有如下的屈服抗剪強度(C、)φ變化規律:含炭屑砂岩型結構面屈服抗剪強度>炭質頁岩型結構面屈服抗剪強度>泥化夾層型結構面屈服抗剪強度>軟岩夾煤線型結構面屈服抗剪強度(表6-8)。
表6-8 工程邊坡軟岩不同類型的軟弱結構面屈服抗剪強度
『肆』 什麼是硬性結構面
結構面強度參數是工程地質問題研究的關鍵內容之一,其強度參數直接關繫到邊坡工程穩定性評價及剩餘下滑力計算,並進而直接影響邊坡處理措施,對工程進度、工程安全性、工程造價均起到最基本的決定性作用。在大量的工程實踐和研究中,國內外學者已建立一套關於確定結構面強度參數的較為完整的預測體系,其主要圍繞理論公式法、試驗方法和工程類比法進行。然而近年來受測量手段和研究方法限制,該課題進展較緩慢。本文以擬建的廣巴高速公路為典型實例,通過對硬性結構面的試驗和精細測量等,開展對硬性結構面強度參數確定方法及研究區順層邊坡防護設計的研究,在理論和工程實踐上均具有重要意義,在研究工作中取得了如下研究成果。 (1)通過對研究區邊坡岩性特徵、結構特徵、力學特徵和硬性結構面的精細測試,對岩體物質成分及物理力學性質進行分析,歸納總結出研究區邊坡變形破壞模式及其主要影響因素。 (2)採用接觸打孔原理,自主研製了實現硬性結構面精細測量的機械化測量儀器—接觸打孔器,其大大提高了野外工作效率,並且對另外一種測量工具—曲線輪廓儀進行了改進,增強其靈活性,使得其使用更加便捷。 (3)通過對包括Barton推薦標准曲線在內的大量結構面起伏曲線矢量化分析,利用期望值的概念反映結構面起伏曲線粗糙度JRC,建立JRC與起伏曲線高度、坡度兩個因素的經驗公式,為Barton理論公式法快速預測結構面參數提供了充足條件,並用理論公式法預測成果與試驗成果進行對比分析,結果表明,修正後的理論公式能夠滿足工程要求。 (4)通過尋找剪切方向上粗糙度JRC由各向異性轉變為各向同性時的界限長度,以置信區間為判別標准,獲得不同風化程度、不同岩性的尺寸效應界限長度,並推導了室內小型直剪試驗成果與現場代表性強度參數的函數關系,使得室內試驗更好地服務於工程實踐。 (5)通過對結構面自身特徵和賦存特徵的分析,提取張開度、充填物、表面特徵,地下水、地應力、工程開挖方式等9個要素,利用層次分析法賦權評分,建立結構面質量分級體系CSPQ(the Classification of Structural Plane Quality),依據評分得出結構面質量的級別,並提出了其相應的強度參數建議值,進而利用大量文獻資料的百餘個室內外試驗成果對其效果驗證。結果表明,該體系預測效果較好。 (6)在工程區岩體結構模型概化的基礎上,採用FLAC3D、3DEC、底摩擦儀器對順層邊坡開挖過程進行有限元、離散元和物理模擬。並對不同強度參數和不同結構面形態下的應力分布進行了系統的分析和總結,總結歸納出在剪切過程中結構面上的剪應力分布規律,為結構面剪切破壞機理研究和邊坡穩定性評價提供了基礎資料和理論依據。 (7)在參數研究的基礎上,提取對邊坡穩定性起控製作用的結構面,對工程區典型邊坡治理前後的穩定性進行對比評價,並提出優化處理方案,利用測斜儀對優化後的處理效果進行監測分析,結果表明,邊坡處於穩定狀態。
『伍』 何謂岩石中的微結構面，主要指哪些，各有什麼特點
，我是學地質工程的。您說的問題在岩體力學課本里有。
岩石單軸抗壓強內度受一系列因素影響容和控制。這些因素主要包括兩方面：
一是岩石本身性質方面的因素，如礦物組成、結構構造（顆粒大小、連結及微結構發育特徵等）、密度及風化程度等；
二是試驗條件方面的因素。試件的幾何形狀及加工精度，載入速率，端面條件，溫度和濕度，層理結構等。
『陸』 結構面上有哪些主要特徵，它們是怎樣影響岩體力學性質的
岩體力學性質是指來岩體在源受力狀態下抵抗變形和破壞的能力。它包括變形性質和強度性質兩個方面。岩體的力學性質，是設計一切大型岩體工程的重要依據。
岩體力學性質的確定原位岩體的力學性質較岩塊的力學性質更為復雜。岩體的力學性質除受岩塊力學性質的影響外，還受岩體結構和環境因素的影響和控制。因此，岩體的力學性質通常不能根據實驗室小岩石試件試驗的結果來預測，而必須通過原位岩體力學試驗來測定。這類試驗有承壓板載荷試驗、水壓洞室試驗、鑽孔變形試驗、原位岩體單軸抗壓強度試驗、原位直剪試驗以及原位三軸壓縮試驗等（見岩土試驗）。進行原位岩體力學性質試驗時要注意試驗岩體的代表性、比例尺效應以及試驗方法的選擇。
『柒』 結構面中含有岩橋，其強度如何確定
確定岩體的抗剪強度和結構面的連通率是岩體穩定分析的前提和基礎。在結構面模擬網路中，根據結構面與岩橋的破壞機理，模擬岩體剪切試驗，是確定節理岩體綜合抗剪強度和結構面連通率的嶄新途徑。本論文對該方法進行了深入研究，主要成果為：提出簡化的結構面擴展模型，豐富並完善了二維領域的研究；引入遺傳演算法，解決了在復雜的結構面網路中搜尋破壞面的難題；發現並詳細分析了二維假定的局限性，提出確定岩體綜合抗剪強度和結構面連通率的三維方法(斷層掃描法)，使基於結構面網路模擬確定岩體綜合抗剪強度和連通率的方法成為一個完整的體系。 在二維領域的研究包括： (1)推導得出了沿任意方向受剪時，計算結構面抗剪力的公式，並分析了結構面傾角的變化對計算岩體綜合抗剪強度和結構面連通率的影響。 (2)提出了一個簡化的結構面擴展模型：該模型符合現有的結構面擴展與匯合的試驗成果，在力學機理上基於Lajtai的岩橋破壞理論。該模型綜合了結構面和岩橋的破壞機理及結構面的空間相對位置對岩橋破壞形式的影響，可以方便地確定任意兩個相鄰結構面與其間岩橋的抗剪力。 (3)引入遺傳演算法，解決了在復雜的結構面網路中搜索抗剪力最小的結構面-岩橋組合(即破壞面)的難題。 (4)提出避開連通率，根據不同正應力下搜索得到的等效最小抗剪應力，擬合岩體的Mohr-Coulomb破壞包線，直接確定岩體綜合抗剪強度指標的方法。 (5)發現了結構面連通率與結構面組的對映關系：即只有在沿某一組結構面的平均延伸方向受剪時，計算得到的連通率才是固定不變的；也只有在這種情況下，才能使用連通率計算岩體的綜合抗剪強度。否則，只能避開連通率，使用(4)中的方法確定岩體的綜合抗剪強度。 在三維領域的研究包括： (1)回顧了結構面三維網路模擬的最新研究成果，編制了結構面三維網路模擬的程序。 (2)發現並詳細分析了結構面幾何分布二維假定的局限性及由此產生的巨大誤差。 (3)提出類似於CT技術的斷層掃描法確定任意一種三維結構面-岩橋組合的抗剪力，然後結合遺傳演算法，提出確定岩體綜合抗剪強度和結構面連通率的三維方法。 (4)通過對岩體結構面三維連通率和二維連通率的對比分析，深化了對岩體連通率和二維假定局限性的認識。 另外，本論文還引入類MonteCarlo模擬技術，增加了模擬精度，加快了計算速度，從而可以促進本論文方法在實際工程中的應用。
『捌』 結構面統計特徵
岩體結構面的來幾何特徵含有一自定的隨機性，服從統計規律，只有對足夠的實測資料進行統計找出規律，才能取得用於岩體穩定性評價的代表性特徵和指標。結構面基本上可以分為兩類，對於控制性結構面（A類）方位比較明確，分布相對比較穩定，一般都列為專門研究對象，這類結構面不具有隨機性；C類結構面為一些微裂隙，它的力學效應已經反映在岩塊和大型試件試驗中；B類結構面是現場調研需做統計分析的對象，也即岩體中可目測的裂隙系統。
結構面的幾何特徵參數，即為通常所指的某組結構面的產狀、跡長和間距，這些是最重要的參數，它們確定了岩體被切割的特徵。其研究方法概括起來是採用野外現場實測數據的統計分析，並應用概率統計理論知識，劃分結構面組數，確定每組結構面的主要幾何特徵參數的數學計算表達式，從而建立結構面網路幾何特性概率模型。從大量的研究成果來看，表徵結構面統計特徵的上述幾何特徵參數多數服從以下四種分布：均勻分布、負指數分布、正態分布和對數正態分布。
一般認為結構面的產狀中傾角和傾向是相互獨立的兩個變數，其服從正態分布。表2.4為國外學者關於結構面跡長和間距分布形式的研究成果［54］。
表2.4 結構面間距和跡長分布形式
『玖』 結構面的剪切變形法向變形與結構面的哪些因素有關
結構面的剪切變形、法向變形與結構面的哪些因素有關?
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-答:結構面的剪切變形、法向變形與岩石強度、結構面粗糙性和法向力有關。