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层状岩体变形参数估算

正确答案

层状岩体可概化地质力学模型。假设各岩层厚度相等为S,且性质相同,层面的张开度可忽略不计。根据室内试验成果,设岩块的弹性模量为E,泊松比为μ,剪切模量为G,层面的法向刚度为Kn,切向刚度为Ks。取n-t坐标系,n垂直层面,t平行层面。在以上假定条件下取一由岩块和层面组成的单元体(图3-32b)来考察岩体的变形。
讨论以下几种受载情况下的岩体变形参数估算:A.法向应力σn作用下的岩体参数:沿n方向加荷时,在σn作用下,岩块产生的法向变形ΔVr和层面产生的法向变形ΔVj分别为:
则岩体的总变形ΔVn为:
简化后得层状岩体垂直层面方向的变形模量Emn为:
假设岩块本身是各向同性的,n方向加荷时,由t方向的应变可求出岩体的泊松比μnt为:
沿t方向时,岩体的变形主要是岩块引起的,因此岩体的变形模量Emr和泊松比μtn为:Emr=E,μtn=μ
B.剪应力作用下的岩体变形参数:对岩体施加剪应力τ时,则岩体剪切变形由沿层面滑动变形Δu和岩块的剪切变形Δur组成,分别为:岩体的剪切变形Δuj为:简化后得岩体的剪切模量Gmr为:
可求出表征层状岩体变形性质的5个参数。法向应力垂直于层面时的变形模量Emn和泊松比μnt;法向应力平行于层面时的变形模量Emr泊松比μtn;剪应力作用下的剪切模量Gmr。

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