龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/9818179830.html, 岩质边坡岩体节理结构面抗剪强度的确定方法 作者：刘远亮韩佳泳徐标 来源：《城市建设理论研究》2013年第31期 摘要：在岩质边坡地质勘察工作中，岩体节理结构面的抗剪强度是岩质边坡勘察要确定的重要参数，而节理结构面抗剪强度的确定一直是该领域的技术难题，本文将提出一种新的、操作性强的方法，利用抗圧试验求取节理结构面抗剪强度，并应用到实际边坡勘察工作中，实践证明，通过该方法确定的结构面抗剪强度更接近实际情况并更具有实用意义，而且操作、计算方便，对类似的边坡工程有一定参考价值。 关键词: 地质勘察；节理结构面；抗剪强度 中图分类号：U213.1+3文献标识码：A 引言 结构面是岩体中力学强度较弱的部位或岩性相对软弱的夹层所构成岩体的不连续面，包括了一切的地质分离面。不同的结构面，其力学性质不同、规模大小不一。节理是岩石中的裂隙，其两侧岩石没有明显的位移。地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造，而岩体节理结构面抗剪强度是岩质边坡地质勘察工作要确定的重要力学参数，也是影响边坡稳定性的重要因素之一，因为边坡岩体的破坏通常大多是沿结构面发生破坏的，符合―最弱环节‖原理。目前如何求取节理结构面抗剪强度一直是工程界的技术难题。 节理结构面抗剪强度常用的求取方法主要有以下3种：(1)根据试验(原位剪切试验或室内直剪试验)分析选取。(2) 按规范或估算法选取。规范主要有国标、水利及铁路等行业规范标准等。(3)利用极限平衡法或数值分析进行反演确定。 岩体节理结构面抗剪强度确定方法 本文提出一种新的方法，利用―抗圧试验求取节理结构面抗剪强度‖。 1、计算原理：在岩石单轴抗压强度试验中，有大量的试验块体在轴向应力作用下未产生抗压性碎裂破坏，而是沿着岩石的节理面滑动分离成二块（见图1），这类破坏模式计算的抗压强度并不是真正的岩石单轴抗压强度，其数值与典型碎裂破坏模式的抗压强度严重偏小，不宜参加抗压强度标准值的统计计算。而利用这类破坏模式的实验数据，可求得沿节理面滑动的抗剪强度，即节理结构面的抗剪强度。
齿轮滚刀（直槽）使用及检验标准 一、齿轮滚刀使用标准 1、滚刀的轴向窜刀 滚刀使用过程中，除进行正确的安装、调整外，还应进行轴向窜动，以延长滚刀的使用寿命。 1.1滚刀的起始安装位置 如图1-1 滚刀切削区域向齿轮端面的投影图，滚刀实际切削区域长度=切出长度（l 0）+切入部分（l ）。 图1-1滚刀切削区域向齿轮端面的投影图 切出长度l 0= 0*cos tan 0*cos ha β αδ 式中0ha ——滚刀的齿顶高； β——被切齿轮的螺旋角； 0α——滚刀刀齿的齿形角； δ——滚刀的安装角。
切入长度l 式中1ra ——被切齿轮齿顶圆半径； 1h ——滚齿时的切入深度； δ——滚刀的安装角。 安装滚刀的初始位置时，应使展成中心位于距切入端端面为l 的位置上，检验计算展成中心与切出端端面距离不小于l 0。 1.2 轴向窜刀的方向 滚刀的轴向窜刀，通常应在与被加工齿轮旋转方向相反的方向上进行，如图1-2轴向窜刀的方向。 图1-2 轴向窜刀的方向 1.3 轴向窜刀的窜刀量 直槽滚刀的窜刀量S 可用下式确定： S=* d *cos d nm c Z π γ 式中n ——滚刀头数； m ——滚刀模数；
Zd——滚刀圆周齿数； γ——滚刀螺旋升角； d c——（确定窜刀量大小的系数，为4、5、6、7、8、9等整数值）。 推荐轴向窜刀的窜刀量S等于滚刀的轴向齿距Px。 1.4轴向窜刀的时机 滚刀轴向窜刀的时机推荐为后刀面磨损约为磨钝标准的25%~30%时，即进行窜刀（单工步未加工完除外）。 在不同的切削条件下，滚刀窜刀量和窜刀时间间隔的最佳数值还要根据实际磨损情况，试验分析后确定。 1.5轴向窜刀的方法 我车间滚齿机的轴向窜刀需靠手动完成，基本方法有两种，推荐方法为方法一。 方法一：按照确定窜刀量的各种倍数值，制作垫刀垫圈，通过变换滚刀心轴上垫圈的厚度，使滚刀沿其轴线移动，以改变滚刀对被加工齿轮轴线的位置。 方法二：切削一定数量的齿轮后，将分齿挂轮脱开，并转动滚刀，以达到轴向窜刀的目的。 2 注：初次磨钝至标准下限即进行刃磨，逐步摸索加工不同材质工件的磨损带宽度理想值。 二、齿轮滚刀检验项目及检验标准 1、容屑槽周节的最大累积误差 容屑槽周节的最大累积误差用于表示滚刀前刀面在圆周上分布的不均
第25卷第10期岩石力学与工程学报V ol.25 No.10 2006年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2006 共面闭合非贯通节理岩体贯通机制和 破坏强度准则研究 刘远明1，2，3，夏才初1，2 (1. 同济大学岩土工程重点实验室，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092； 3. 贵州大学土木建筑工程学院，贵州贵阳 550003) 摘要：简述共面闭合非贯通节理岩体的破坏机制及其贯通强度依赖于节理和岩桥的特性，阐述现有的共面闭合非贯通节理岩体的强度准则及其不足。研究直剪应力状态下共面闭合非贯通节理的受力特点，提出共面闭合非贯通节理岩体破坏机制，引入起裂角，在此基础上建立含起裂角的共面闭合非贯通节理岩体贯通破坏强度准则。通过与前人的试验进行对比，结果表明提出的破坏机制能较好地解释试验现象，理论计算的峰值强度与试验实测值吻合较好。 关键词：岩石力学；节理岩体；直剪；起剪角；破坏强度；共面闭合非贯通节理 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)10–2086–06 STUDY ON FRACTURE MECHANISM AND CRITERIA OF FAILURE STRENGTH OF ROCK MASS CONTAINING COPLANAR CLOSE DISCONTINUOUS JOINTS UNDER DIRECT SHEAR LIU Yuanming1，2，3，XIA Caichu1，2 (1. Key Laboratory of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai200092，China； 2. Department of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai200092，China； 3. School of Civil Engineering and Architecture，Guizhou University，Guiyang，Guizhou550003，China) Abstract：Rock masses containing coplanar close discontinuous joints are commonly found in nature，and their failure mechanism and strength strongly depend on the properties of joints and rock bridges，which are defined as the areas between joints. Several shear failure criteria of the rock mass are viewed and compared，and their weaknesses are pointed out. The mechanical behaviors of brittle rock mass containing coplanar close discontinuous joints under shear condition are analyzed，and the failure mechanisms of the rock mass are proposed. The rock mass may fail in three ways，failure in tension，failure in shear，and failure in mixed tension and shear. A modified criterion of failure strength of the rock mass is proposed for failure in mixed shear and tension. The equation of the shear strength contains the properties of geometry and mechanics of joints and rock bridges. Shear initiation angle as a new parameter is introduced firstly and also is contained in the equation. The failure mechanism can explain the phenomenon in direct shear test，and the calculated results according to the modified criterion of failure strength agree well with experimental results. Key words：rock mechanics；jointed rock mass；direct shear；shear initiation angle；failure strength；coplanar close discontinuous joints 收稿日期：2005–06–10；修回日期：2005–09–22 基金项目：国家自然科学基金资助项目(40472142) 作者简介：刘远明(1975–)，男，1998年毕业于河海大学，现为博士研究生，主要从事地下结构方面的研究工作。E-mail：liuyuanming75@https://www.doczj.com/doc/9818179830.html,
一、节理 （一）基本概念 1、节理：岩石受力作用形成的破裂面或裂纹，称为节理，它是破裂面两侧的岩种构造。 节理的产状也可用走向、倾向和倾角进行描述。 2、节理组和节理系：在同一时期，同一成因条件下形成的，彼此相互平行或近组；在同一构造应力作用下，形成有规律组合的节理组，叫节理系。 （二）节理分类 1、按节理的成因分类 节理按成因可分为原生节理、构造节理和表生节理。 (1)原生节理：指岩石形成过程形成的节理，如玄武岩的柱状节理 (2)构造节理：是岩石受地壳构造应力作用产生的，这类节理具有明显的方向性和对地下水的活动和工程建设的影响也较大。构造节理与褶皱、断层及区域性地质构它们常常相互伴生，是工程地质调查工作中的重点对象(相对于节理、表生节理)。 (3)表生节理：又称风化节理、非构造节理，是岩石受外动力地质作用(风、水、化作用产生的风化裂隙等，这类节理限在空间分布上常局限于地表浅部岩石中，对有较大的影响。 2、按力学性质进行分类 (1)张节理:在垂直于主张应力方向上发生张裂而形成的节理，叫张节理。张节理尤其在褶皱转折端等张拉应力集中的部位最发育，它主要有以下特征：裂口是张开的，剖面呈上宽下窄的楔形，常被后期物质或岩脉填充； 节理面粗糙不平，一般无滑动擦痕和磨擦镜面；
产状不稳定，沿其走向和倾向都延伸不远即行尖灭； 在砾岩或砂岩中发育的张节理常常绕过砾石、结核或粗砂粒，其张裂面明显凹凸张节理追踪X型剪节理发育呈锯齿状。 (2)剪节理：岩石受剪应力作用发生剪切破裂而形成的节理，叫剪节理，它一般夹角的平面上产生，且共轭出现，呈X状交叉，构成X型剪节理。它具有以下特征剪节理的裂口是闭合的，节理面平直而光滑，常见有滑动擦痕和磨光镜面； 剪节理的产状稳定，沿其走向和倾向可延伸很远； 在砾岩或砂岩中发育的剪节理常切砾石、砂粒、结核和岩脉，而不改变其方向； 剪节理的发育密度较大，节理间距小而且具有等间距性，在软弱薄层岩石中常常 张节理剪节理 3、按节理与岩层走向关系分类 (1)走向节理：节理延伸方向大致与岩层走向平行。 (2)倾向节理：节理延伸方向大致与岩层走向垂直。 (3)斜交节理：节理延伸方向与岩层走向斜交。 4、根据节理与褶皱轴的关系，可将节理分为： (1) 纵节理-节理走向与褶皱轴向平行 (2) 横节理-节理走向与褶皱轴向直交
齿轮滚刀的设计及通用性验算 一前言 我厂是中小模数齿轮生产的专业厂，用于加工齿轮的最常用的刀具-滚刀在我厂的应用非常普遍，批量化生产和单件小批量生产所需的滚刀大部分都属于专用滚刀，需要进行单独的设计与制造。 二齿轮滚刀的加工原理： 齿轮滚刀加工齿轮的原理，就是一对螺旋齿轮的啮合过程。滚刀实质就是一个具有一定切削角度的蜗杆。滚刀切削刃所在的蜗杆，称为滚刀的基本蜗杆。目前我们常用的滚刀 是阿基米德滚刀，其轴向截面为直线齿形。 三齿轮滚刀的分类: 齿轮滚刀按结构分为整体和镶片两种；按模数可分为大、中、小三种；按用途可分为粗、精两种；按精度等级又可分为四种：AA级滚刀（用于加工7级齿轮），A级滚刀（用于加工8级齿轮），B级滚刀（用于加工9级齿轮），和C级滚刀（用于加工10级齿轮）。 四齿轮滚刀的结构参数：
1，小模数齿轮滚刀为了能使刀齿顶部形成切削后角，其槽形角一般取45,并适当增大槽底圆弧半径。由于小模数齿轮 滚刀螺纹升角很小，故容屑槽做成平行于其轴线的直槽。 2，滚刀的外径： 滚刀的外径是一个重要的结构尺寸，其大小直接影响到其它结构参数的合理性。一般情况，精度要求高的齿轮，滚刀的外径应选择大一些，精度底的齿轮，滚刀外径可选 择小一些，因为滚刀外径越大，则分圆螺纹升角越小，滚 刀的近似造型误差越小，可提高齿形的设计精度。 滚刀外径大可使孔径增大，从而增加滚刀心轴的刚性。 同时，滚刀外径的增大，还可以使容屑槽数目增加，减少 切齿时齿轮齿面的包络误差，减小滚刀单齿的切削负荷， 提高齿轮的耐用度和齿轮表面光洁度。同时，滚刀的外径 也要考虑零件和机床的结构特点。 我厂齿轮滚刀外径尺寸一般为Ф25，Ф32（加工模数小于1的齿轮）Ф50 Ф63(加工模数大于1的齿轮)。 3，滚刀外径偏差按d10(GB159-59)规定。 4. 滚刀的孔径及精度： 滚刀的孔径主要是由外径决定的,滚刀外径越大，其孔径可相对增大，从而增加滚刀心轴的刚度，加工中能采用
3.9. 隐式节理模型: 节理岩(Jointed Rock)模型 岩土材料在各方向上的特性值可能会不同，从而引起各方向在荷载作用下的反应不同，这样的特性叫做各向异性(anisotropic)。各向异性又分为弹性各向异性和塑性各向异性。弹性各向异性是指各方向使用不同的弹性刚度值，塑性各向异性是指像节理岩模型那样在各方向上使用不同的强度特性值。 节理岩模型是各向异性弹性-完全塑性(anisotropic elastic perfectly-plastic)模型，即同时具有弹性横观同性(transversely isotropic elastic)模型和塑性各向异性(anisotropic plastic)模型的特点。节理模型适合于模拟分层的岩石，该模型可模拟具有三个层方向和结合方向的完整岩。完整岩要输入五个参数和一个方向，是属于横观同性弹性材料，其各向异性特点表现在断层等现象上。假定主结合方向的剪切应力遵循库伦(Coulomb)准则，沿着该方向产生最大剪切应力时将产生塑性滑动(plastic sliding)。可以定义三个滑动方向(平面)的强度，第一个平面假定与弹性横观同性方向一致。各平面可具有不同的剪切刚度。 M ajor joint direction 图2.31 节理模型示意图 节理模型适合模拟具有连续的接缝或接缝的集合的岩石，接缝应平行且接缝中不能填充有断层粘土，接缝宽度与结构物的尺寸也要小很多。 节理模型的几个基本特性值如下： A. 完整岩的横观同性弹性特性: ,,,,x z xy zx xz E E G νν B. 三个方向上遵循库伦准则的剪切磨坏参数: ,i i c φ 3.9.1. 横观同性弹性材料刚度 节理模型中的横观同性特性与前面章节中介绍的正交异性材料相同。 3.9.2. 三个方向上的塑性反应 为了考察具有局部坐标系(n, s, t)的平面的塑性条件，需要先计算笛卡尔坐标下的应力。局部坐标应力包括正应力n σ和两个独立的剪切应力 s τ和t τ。 T i i σσ=T (2.96)
17”盘型滚刀结构和技术参数介绍 图 1 目前国内生产盾构刀具的厂家相当多。 在关键部件轴承的选择，国内多选择USA的“铁木肯”系列轴承。海瑞克选poland 的SKF系列轴承。所选都是世界知名品牌。我认为所有设计都围绕该部件为基准来设计的，所 有我定为关键部件。（图3） 刀圈多为H13 钢（USA牌号，国内和热做模具钢接近的合金钢材料），热处理后HRC55-60. 与刀榖做过盈配合（过盈量在0.15-0.25mm ），预热套装到刀榖配合位置。在加挡圈以防止 刀圈外脱。 轴多采用轴承钢之内的材料；刀榖，上下端盖采用合金结构钢材料锻打，调质后加工而 成。下端盖与轴配合目前国内的产品多为间隙配合在加工楔口防止转动，以O型圈做密封的方法设计的，而海瑞克是下端盖与轴为小过盈的紧配合。上端盖采用与轴的螺纹配合，通过4 个环形阵列的扳手孔旋紧到轴上。（扳手要自己做） 浮动密封的浮动环目前也有大约 2 种加工情况，一种车床加工再做表面处理的，在研磨；一种为时效处理后磨床加工的，在研磨的。相比后者较好。浮动密封的胶圈要恢复性好，弹 性好，耐油。（图4） 防尘密封主要国内厂家的一些滚刀有这个设计，海瑞克没见到过，所以上图片中没有显 示。就是在刀榖与上下端盖的间隙处，在刀榖内加工环槽，在里面安装密封条与端盖发生小 摩擦以防止岩层粉末进入刀体内。 除单刃滚刀外还有双刃， 3 刃等多种滚刀，即在刀榖上安装多个刀圈，分单个刀榖上安装 2 个刀圈；多个刀榖上安装多个刀圈（多为中心滚刀图5） 以海瑞克17”滚刀出厂标准，刀圈外径为17 英寸，扭矩约24-35n.m ，刀圈HRC55-60（未
做准确测量，凭经验和粗测设备估计和参照国内出厂数据）图 3 图
五、水对岩石强度的影响 前已述汲水对岩石强度影响： 膨胀、崩解、溶解 水→岩软化 渗透→水压水 对岩石强度有影响的是孔隙和裂隙中的水压力，统称为孔隙水压力，用p w表示。如果饱和岩石在荷载作用下不易排水或不能排水，那么，孔隙或裂隙中的水就有孔隙压力，岩石固体颗粒承受的压力将相应的减少，强度则降低。
对岩石中有连接的孔隙（包括细微裂隙）系统，施加应力σ，当有孔隙水压力p w时，岩石的有效应力为 σ—岩石总应力（MPa）；σ'—有效应力（MPa）； p w——孔隙水压力（MPa） 在有孔隙水压力作用时，可利用《岩石破坏准则》来分析岩石的稳定性。
1．莫尔摩伦准则 根据莫尔库伦强度理论，考虑有孔隙水压力p w 的作用，其岩石的抗剪强度为： ①?στtg c f ?'+= 或可见，由于p w 的存在，岩石的抗剪强度降低。 ②对于用主应力表示的莫尔库伦破坏准则，考虑p w 作用，则有 c R N +'='?σσ3 1，式中w p -='11σσ，w p -='33σσ 推出
由上式可解得p w，即岩石从初始作用应力σ1和σ3达到岩石破坏时所需施加的孔隙水压力： 亭定（Handin 结果，在p w p w=0时的包络线， 曲线。
当施加主应力σ1、σ3时，（p w =0）岩石稳定（莫尔圆II ），在此主应力下，增加p w 直至破坏（莫尔圆I 与包线相切）。 从上面分析可见，p w 对岩体强度影响很大。在实际工程中，特别是坝址区，对某种岩石，当主应力σ1、σ3一定时，水库蓄水后，如果有渗流，则p w 从0增加p w ′，当 w p '-1σ 和w p '-3σ的应力圆与包线相切或相交时，岩体将失稳。
前已述汲水对岩石强度影响： 膨胀、崩解、溶解 水→岩软化 渗透→水压水 对岩石强度有影响的是孔隙和裂隙中的水压力，统称为孔隙水压力，用p w表示。如果饱和岩石在荷载作用下不易排水或不能排水，那么，孔隙或裂隙中的水就有孔隙压力，岩石固体颗粒承受的压力将相应的减少，强度则降低。 对岩石中有连接的孔隙（包括细微裂隙）系统，施加应力σ，当
有孔隙水压力p w时，岩石的有效应力为 σ—岩石总应力（MPa）；σ'—有效应力（MPa）； p w——孔隙水压力（MPa） 在有孔隙水压力作用时，可利用《岩石破坏准则》来分析岩石的稳定性。 1．莫尔摩伦准则
根据莫尔库伦强度理论，考虑有孔隙水压力p w 的作用，其岩石的抗剪强度为： ①?στtg c f ?'+= 或可见，由于p w 的存在，岩石的抗剪强度降低。 ②对于用主应力表示的莫尔库伦破坏准则，考虑p w 作用，则有 c R N +'='?σσ3 1，式中w p -='11σσ，w p -='33σσ 推出 由上式可解得p w ，即岩石从初始作用应力σ1和σ3达到岩石破坏
时所需施加的孔隙水压力： 亭定（Handin）砂岩实验结果，在p w为零时作一系列的实验，绘莫尔应力圆，得到p w=0时的包络线，即岩石强度曲线。 当施加主应力σ1、σ3时，（p w=0）岩石稳定（莫尔圆II），在此主应力下，增加p w直至破坏（莫尔圆I与包线相切）。 从上面分析可见，p w对岩体强度影响很大。在实际工程中，特别是坝址区，对某种岩石，当主应力σ1、σ3一定时，水库蓄水后，如
果有渗流，则p w 从0增加p w ′，当 w p '-1σ 和w p '-3σ的应力圆与包线相切或相交时，岩体将失稳。 2．格里菲思准则 如果把有效应力引入格里菲思破坏准则，用1σ'和3 σ'代替原式中的1σ 和3σ ,即 w p -='11σσ，w p -='33 σσ w p 4331>+σσ时，
HOEK -BROWN强度准则及其在破碎岩体强 度中的应用 摘要：岩石是有大量岩块和结构面组成的不均匀的各向异性材料。但是因为岩体内部结构的不可预见性和建模、计算能力的限制，很多情况下，只能将岩体作为均匀的宏观复合材料进行研究。如何准确定义破碎岩体的强度成了一个关系计算准确性和工程安全的重要问题。本文阐述了岩石力学中破碎岩体的主要强度理论。并对HOEK -BROWN强度理论的提出、发展、参数的选取与确定及实际应用进行了详细的探讨。 关键词：HOEK -BROWN强度准则，破碎岩体，岩体强度理论 1.研究岩体强度理论的重要性 人类生活和经济活动越来越离不开以岩体为对象的工程建设,例如水利水电工程、铁道交通工程、工业与民用建筑、隧道工程、矿山建筑与开发工程、国防工程、冶金化工、地震与防护工程等。总的来说,它们都需要以研究岩体的力学特征为基础。随着岩体工程的规模、数量及复杂性的增加,所涉及的岩体力学的问题也越来越复杂,以至于经常有重大岩体工程事故发生。美国的圣弗朗斯西重力坝、法国马尔帕塞大坝、意大利瓦扬水电站、加拿大亚当贝克水电站压力管道及日本关门铁路隧道等工程的失败或失事的惨痛教训,使人们意识必须加强岩体力学理论研究和分析,正确把握岩体在外荷载作用下的强度、变形及破坏规律。 2.研究破碎岩体强度的难点 在实际工程中遇到的均质岩体情况很少见,所碰到的岩体绝大多数均被各种结构面切割与破碎。节理是岩体中发育最广泛的一种结构面,在很多情况下节理面的力学性质很软弱。节理的存在严重的破坏了岩体的连续性和完整性,大大改
变了岩体的力学性质。节理岩体工程性质的特殊性主要表现在一下三个方面不连续。节理岩体是由不同规模、不同形态、不同成因、不同方向和不同次序的节理面以及被节理面围限而成的结构体共同组成的综合体,节理岩体在几何上和工程性质上都具有不连续性。由于发育在岩体中的节理面具有明显方向性,受节理面影响,节理岩体的工程性质呈现显著的各向异性。另外,实际工程岩体被节理切割程度的大小也与岩体工程规模有关,工程岩体结构也会随着含节理数的多少而发生变化,如图所示,所考虑的岩体范围越小,岩体中所含有的节理数就愈少,因而岩体的结构类型也就会有所不同。由于节理岩体工程性质的不连续、各向异性以及岩体组成物质的非均质,加之节理面在岩体不同部位发育程度和分布规律的差异,不同工程部位的岩体表现出不同的工程性质。节理在地壳上部岩石中具有广泛的分布,并且在岩体介质中呈现出强度低、易变形的特征。节理的发育常常为大坝、边坡和地下硐室等工程带来隐患,并导致工程岩体的失稳与破坏。地质工程中的岩体强度预测、岩坡稳定性分析、岩基承载力确定、地下硐室围岩稳定性评价及相关的动力学现象围岩垮塌或岩爆均直接或间接与岩体变形及强度特征有关。鉴于此,普遍认为节理岩体变形及强度特征的研究是一个富有挑战性的基础性课题,开展此方面的研究不仅非常必要,而且有着重要的实用价值和工程意义。节理的存在不仅大大改变岩体的力学性质,降低岩体的变形模量及强度参数,并使岩体呈现明显的各向异性。节理岩体变形具有各向异性的特征己为人们所熟知,竖向分布节理岩体的变形模量明显大于水平分布节理岩体的变形模量,这种区别主要在于变形机制不同。垂直节理面的压缩变形量主要是由岩块和节理面压密综合而成,平行节理面方向的压缩变形量主要是岩块和水平节理面的错动构成,节理岩体各方向的变形性质的差异由此而产生。与变形特征相类似,节理岩体也具有明显的强度各向异性特征。通常为了实际的需要将岩石近似地简化为各向同性体,基本上未考虑各向异性的性质,对一种岩石只给出一个确定的强度指标。在实际的岩石试验过程中发现,即使是同一地点取出的岩石,不同方向上的强度试验结果,往往也具有很大的离散性。因为本身就已经是各向异性的岩体,在后期构造改造的作用下,其各向异性表现得更加突出。参照图所示,对不含节理的完整岩体,可认为其在宏观上为均质、各向同性的材料对含有一组、二组或三组节理的岩体,其力学性质通常表现为各向异性若岩体被四组或四组以上的等规模、等间距及强度基
17”盘型滚刀结构和技术参数介绍 图1 目前国内生产盾构刀具的厂家相当多。 在关键部件轴承的选择，国内多选择USA的“铁木肯”系列轴承。海瑞克选poland的SKF系列轴承。所选都是世界知名品牌。我认为所有设计都围绕该部件为基准来设计的，所有我定为关键部件。（图3） 刀圈多为H13钢（USA牌号，国内和热做模具钢接近的合金钢材料），热处理后HRC55-60.与刀榖做过盈配合（过盈量在0.15-0.25mm），预热套装到刀榖配合位置。在加挡圈以防止刀圈外脱。 轴多采用轴承钢之内的材料；刀榖，上下端盖采用合金结构钢材料锻打，调质后加工而成。下端盖与轴配合目前国内的产品多为间隙配合在加工楔口防止转动，以O型圈做密封的方法设计的，而海瑞克是下端盖与轴为小过盈的紧配合。上端盖采用与轴的螺纹配合，通过4个环形阵列的扳手孔旋紧到轴上。（扳手要自己做） 浮动密封的浮动环目前也有大约2种加工情况，一种车床加工再做表面处理的，在研磨；一种为时效处理后磨床加工的，在研磨的。相比后者较好。浮动密封的胶圈要恢复性好，弹性好，耐油。（图4） 防尘密封主要国内厂家的一些滚刀有这个设计，海瑞克没见到过，所以上图片中没有显示。就是在刀榖与上下端盖的间隙处，在刀榖内加工环槽，在里面安装密封条与端盖发生小摩擦以防止岩层粉末进入刀体内。 除单刃滚刀外还有双刃，3刃等多种滚刀，即在刀榖上安装多个刀圈，分单个刀榖上安装2个刀圈；多个刀榖上安装多个刀圈（多为中心滚刀图5） 以海瑞克17”滚刀出厂标准，刀圈外径为17英寸，扭矩约24-35n.m，刀圈HRC55-60（未
做准确测量，凭经验和粗测设备估计和参照国内出厂数据）图3 图
含孔洞节理岩体损伤破坏过程的颗粒流数值模拟 张敏思王述红 侯佳男 郭牡丹 杨勇 （东北大学资源与土木工程学院，沈阳 110004） 摘要：基于颗粒流理论，引入颗粒接触连接本构模型，建立了岩体颗粒流数值模型。通过含孔洞花岗岩试样损伤破坏试验和Particle Flow Code（PFC)离散元程序，对带有圆形空洞的花岗岩的单轴压缩试验进行了数值模拟，模拟试验观察到的空洞周边扰动区的损伤破坏过程。与室内试验结果对比分析，PFC2D基本再现了脆性岩石的局部受压破坏现象，并且在破坏过程中可以得到应力-应变关系曲线，及其裂缝扩展过程图，进而通过声发射技术来监测微裂缝的演化过程。通过改变计算模型中颗粒单元的性质，给出了在不同颗粒单元参数时试样的宏观性质，并且损伤破坏试验验证了本模拟的正确性，其研究结果对岩体本构关系的完善有一定的应用价值。 关键词：颗粒流；圆形空洞；数值模拟；声发射 Particle Flow Code Numerical Simulation Of Failure Around a Circular Opening In Jointed Rock Mass ZHANG Minsi, WANG Shuhong, HOU Jianan, GUO Mudan, YANG Yong （School of Resource and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110004, Liaoning, China） Abstract: Based on particle flow code（PFC）theory , rock mass numerical models are constituted , in which different contact bond constitutive relation are introduced. The Uniaxial compression tests of failure around a circular opening in Granite sample are simulated by PFC2D respectively, and also by the lab test of failure around a circular opening in Granite sample. The failure process of peripheral disturbance around a circular opening is also simulated. Compared with the indoor test results, the local pressure brittle rock damage phenomenon is represented by PFC2D, and also the stress-strain curve and the crack propagation graph can be obtained through the failure process, the tiny cracks of the evolution process is monitored through the acoustic emission. Through the changes in the calculation model of particle nature of the unit, the macro properties of different parameter in the sample unit are given, more over, the correctness of the simulation is validated by the failure and simulation experiment and there has been certain practical value for the perfect constitutive relation of of rockmass. Keywords: particle flow code, a circular opening, numerical simulation, the acoustic emission 基金项目：国家高技术研究发展计划（2007AA06Z108）；国家重点基础研究发展计划（2007CB209405）；辽宁省自然科学基金（2009） 作者简介：张敏思，女，山东淄博人，东北大学硕士研究生，主要从事地下结构方面的学习和研究工作。 Email:mscccathy@https://www.doczj.com/doc/9818179830.html,；王述红，男，江苏泰州人，东北大学副教授，主要从事岩土力学与工程方面的教学和研究工作。
滚刀的安装调试 （1） 滚刀刀杆的安装 滚刀安装时，要检查刀杆与滚刀的配合，以用手能将滚刀推入刀杆为准。间隙太大会引起滚刀的径向圆跳动。 安装时，应将刀杆与锥度部分擦干净，装入机床主轴孔内并紧固。不准锤击滚刀，以免刀杆弯曲。 滚刀安装好后，要在滚刀的两端凸台处检查滚刀的径向和轴向圆跳动误差，滚刀芯轴和滚刀的安装要求如下表 可调整主轴轴向间隙。 安装刀垫及刀杆支架外轴瓦座时，为了减少安装滚刀的误差，垫圈数目越少越好，擦得越干净越好，垫圈端面不应有划痕，紧固螺母的端面及垫圈均应磨制而成。刀杆支架装入时配合间隙要适宜。过紧将导致轴瓦发热磨损，甚至研死；过松将在滚切过程中产生振动，影响工件质量。 （2） 滚刀刀架安装角的确定 滚刀安装的正确性直接影响加工齿轮的精度。安装时，应将滚刀孔和端面、间隔环的端面、主轴锥孔及滚刀芯轴的赃物、毛刺等清除干净。否则，滚刀芯轴装入主轴锥孔后，会发生偏斜，甚至会拉伤主轴锥孔和滚刀芯轴。 滚刀安装角即滚刀轴心线与水平位置的夹角，齿轮滚刀安装角按下式计算 θ=β+γ 式中：θ为滚刀安装角度，β为齿轮的螺旋角，γ为滚刀螺纹导程角。 γ与β旋向一致时取“-”号，即θ=β-γ；γ与β旋向相反时取“+号，即θ=β+γ；特殊情况 β＜γ，θ=γ-β。 滚切直齿圆柱齿轮时，刀架也要扳转一个角度θ=γ，即顺时针扳转刀具的导程角γ。 因左旋滚刀很少用，有就是逆时针方向扳转。（也就是滚刀基本都是右旋滚刀） （学习总结：由上面说的滚切直齿圆柱齿轮时θ=γ，而γ为滚刀螺纹导程角。如果滚刀的螺纹导程角是固定的话，在滚直齿圆柱齿轮时，安装滚刀架时候就是一个固定角度了）
动载作用下岩石强度的极限分析 为进一步探索岩石力学中强度理论与变形破坏规律的内在联系,将岩石在动、静载荷作用下的理论模型与实验现象统一起来,使理论计算和室内实验更好的应用于工程实际。本文依次从准静载,冲击动载和爆炸动载三个方面,通过理论分析和实验室试验两个角度,以统一的极限分析方法开展了岩石强度和损伤特性的研究工作,主要得到以下结论:基于极限分析原理,推导了常规单轴压缩加载时,岩 石粘聚力C和内摩擦角φ与单轴压缩破坏形式之间的理论关系式。归纳总结出岩石在单轴压缩实验中出现的以剪切应力主导的三种典型变形破坏形式,分别为贯穿试件两端的主剪切面破坏形式、圆锥面加拉伸裂纹破坏形式和轴向拉伸劈裂破坏形式。通过计算岩石剪切破坏面面积,运用极限分析方法,得到了准静载下岩石单轴抗压强度的极限分析上限解:该式说明了岩石宏观破坏形式与抗压强度间的对应关系,其中岩石粘聚力C和内摩擦角φ是影响岩石单轴抗压强度的关键因素。 在实验室完成了取自安徽省张集煤矿的多种岩石单、三轴岩石力学性能实验,研究发现:对于每一种岩石试样,采用三种可能出现的单轴剪切破坏形式进行理 论计算,得到的结果与实验直接得到的岩石单轴抗压强度相比,二者平均误差约 为10%;对于某一组岩石试样的单轴压缩结果,总能找到相应的破裂形式与之对应,将实际产生的宏观破坏面积并入计算中,二者的误差稳定缩小至6%左右。基 于理论分析和实验室试验,建立了一种针对Mohr-Coulomb强度理论中粘聚力C 和内摩擦角φ取值的反演分析方法。既然准静载下岩石强度和变形破坏形式间有稳定的相关性,通过对单轴压缩结果的分类计算,可以列出两组以上包含岩石粘 聚力C和内摩擦角φ的二元一次方程,求解该二元一次方程组即可获得相应的未知量。再次,采用取自山西省贾郭煤矿和四川省某采石场的多组岩样进行实验验证,对于同一个取芯钻孔中的岩石试样,其物理力学性质十分接近,实验后形成的宏观破坏形式比较一致,岩石的单轴抗压强度也与宏观破坏形式有良好的对应关系。 以硅质砂岩为例,根据三轴实验结果得到的硅质砂岩粘聚力为38.34MPa,内 摩擦角为40°,采用极限分析法计算得到的硅质砂岩粘聚力为36.58MPa,内摩擦角为30.83。所得结果中二者粘聚力值近乎一致,而采用反演公式计算得到的内 摩擦角比三轴试验直接得到的值偏小约10°。分析原因认为:粘聚力代表了岩石
第三章3水对岩石强度的影响
五、水对岩石强度的影响 前已述汲水对岩石强度影响： 膨胀、崩解、溶解 水→岩软化 渗透→水压水 对岩石强度有影响的是孔隙和裂隙中的水压力，统称为孔隙水压力，用p w表示。如果饱和岩石在荷载作用下不易排水或不能排水，那么，孔隙或裂隙中的水就有孔隙压力，岩石固体颗粒承受的压力将相应的减少，强度则降低。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
对岩石中有连接的孔隙（包括细微裂隙）系统，施加应力σ，当有孔隙水压力p w时，岩石的有效应力为 σ—岩石总应力（MPa）；σ'—有效应力（MPa）； p w——孔隙水压力（MPa） 在有孔隙水压力作用时，可利用《岩石破坏准则》来分析岩石的稳定性。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 1．莫尔摩伦准则 根据莫尔库伦强度理论，考虑有孔隙水压力p w 的作用，其岩石的抗剪强度为： ①?στtg c f ?'+= 或 可见，由于p w 的存在，岩石的抗剪强度降低。 ②对于用主应力表示的莫尔库伦破坏准则，考虑p w 作用，则有 c R N +'='?σσ3 1，式中w p -='11σσ，w p -='33σσ 推出
由上式可解得p w，即岩石从初始作用应力σ1和σ3达到岩石破坏时所需施加的孔隙水压力： 亭定（Handin 验结果，在p w 得到p w=0 石强度曲线。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 当施加主应力σ1、σ3时，（p w =0）岩石稳定（莫尔圆II ），在此主应力下，增加p w 直至破坏（莫尔圆I 与包线相切）。 从上面分析可见，p w 对岩体强度影响很大。在实际工程中，特别是坝址区，对某种岩石，当主应力σ1、σ3一定时，水库蓄水后， 如果有渗流，则p w 从0增加p w ′，当 w p '-1σ 和w p '-3σ的应力圆与 包线相切或相交时，岩体将失稳。
刀具标准精选（最新） G145《GB/T145-2001 中心孔》 G967《GB/T 967-2008 螺母丝锥》 G968《GB/T 968-2007 丝锥螺纹公差》 G969《GB/T 969-2007 丝锥 技术条件》 G970.1《GB/T 970.1-2008 圆板牙 第1部分:圆板牙和圆板牙架的型式和尺寸》G970.2《GB/T 970.2-2008 圆板牙 第2部分:技术条件》 G971《GB/T 971-2008 滚丝轮》 G972《GB/T 972-2008 搓丝板》 G1109《GB/T 1109-2004 短莫氏锥柄立铣刀》 G1112《GB/T 1112-2012 键槽铣刀》 G1114《GB/T1114.1～2-1998 套式立铣刀》 G1115《GB/T1115-2002 圆柱形铣刀》 G1119《GB/T1119.1～2-2002 尖齿槽铣刀》 G1124《GB/T1124.1～3-1996 凸凹半圆铣刀》 G1124.1《GB/T 1124.1-2007 凸凹半圆铣刀 第1部分:型式和尺寸》 G1124.2《GB/T 1124.2-2007 凸凹半圆铣刀 第2部分: 技术条件》 G1127《GB/T 1127-2007 半圆键槽铣刀》 G1131.1《GB/T 1131.1-2004 手用铰刀 第1部分:型式和尺寸》 G1131.2《GB/T 1131.2-2004 手用铰刀 第2部分:技术条件》 G1132《GB/T 1132-2004 直柄和莫氏锥柄机用铰刀》 G1134《GB/T 1134-2008 带刃倾角机用铰刀》 G1135《GB/T 1135-2004 套式机用铰刀和芯轴》 G1139《GB/T 1139-2004 莫氏圆锥和米制圆锥铰刀》 G1142《GB/T 1142-2004 套式扩孔钻》 G1143《GB/T 1143-2004 60°、90°、120° 莫氏锥柄锥面锪钻》 G1438.1《GB/T 1438.1-2008 锥柄麻花钻 第1部分：莫氏锥柄麻花钻的型式和尺寸》 G1438.2《GB/T 1438.2-2008 锥柄麻花钻 第2部分：莫氏锥柄长麻花钻的型式和尺寸》 G1438.3《GB/T 1438.3-2008 锥柄麻花钻 第3部分：莫氏锥柄加长麻花钻的型式和尺寸》 G1438.4《GB/T 1438.4-2008 锥柄麻花钻 第4部分：莫氏锥柄超长麻花钻的型式和尺寸》 G1442《GB/T 1442-2004 直柄工具用传动扁尾及套筒尺寸》 G1443《GB/T1443-1996 机床和工具柄用自夹圆锥》 G2075《GB/T 2075-2007 切削加工用硬切削材料的分类和用途 大组和用途小组的分类代号》 G2076《GB/T 2076-2007 切削刀具用可转位刀片型号表示规则》 G2078《GB/T 2078-2007 带圆角圆孔固定的硬质合金可转位刀片尺寸》 G2080《GB/T 2080-2007 带圆角沉孔固定的硬质合金可转位刀片尺寸》 G3464.1《GB/T 3464.1-2007 机用和手用丝锥:通用柄机用和手用丝锥》 G3464.2《GB/T 3464.2-2003 细长柄机用丝锥》 G3464.3《GB/T 3464.3-2007 机用和手用丝锥:短柄机用和手用丝锥》
幻灯片1 第四节：岩体的稳定性分析 一、岩体稳定性与区域稳定性的关系 区域稳定性的主要控制因素，也制约岩体的稳定性。 1)地壳板块的相对运动的强弱导致构造变动和产生高构造应力，从大范围控制了区域地层和岩体变形、位移或失稳。 2)活动性深大断裂活动（水平或垂直位移）引起区域地壳及其表层发生水平或升降运动，可引起位于断裂带的岩体变位或失稳。 3)地震活动在我国有些地区十分强烈，常引起大范围的构筑物的失稳和破坏。 幻灯片2 二、岩体破坏类型分析 1.岩体失稳的主要影响因素 ①受区域地壳稳定性控制。 ②受岩体的结构特征、变形特征、强度特性、水稳性等控制。 ③失稳的边界条件：岩体失稳要有一定的边界条件，即存在临空面和结构面组成的分离体。 ④荷载的类型、大小和方向决定了岩体的受力状态。 ⑤工程类别对岩体失稳方式有重要影响。 幻灯片3 2. 岩体破坏类型分析 ①当区域稳定性为相对稳定，工程岩体条件较好时，岩体失稳破坏的类型取决于边界条件、工程类型及工程荷载性质的组合特点，岩体失稳破坏的方式往往以剪切滑移方式为主。 ②当区域稳定性为相对活动，工程的场地条件较好时 ③区域环境和工程场地均处于突出的高水平构造应力状态时 ④当区域相对稳定，岩体抗压强度较高，不具备滑移的边界条件，地面建筑物承受强大的风荷载时，可能发生张拉破坏导致建筑物倾倒。 幻灯片4 ⑤区域相对稳定，工程场地为河流之滨，岩体本身条件较差，在建筑物荷载的作用下，建筑持力层将发生过大的压缩沉陷变形，与其侧向膨胀变形相对应的侧向压力将使岸坡前持力层发生压缩破坏，导致建筑物向河中倾覆，或沿可能的滑动面滑动。 幻灯片5 3. 岩体稳定分析 国内外应用于岩体稳定性分析的方法有： 地质分析类比法 岩体结构分析与计算法 岩体稳定性分类法 数值模拟计算法 地质模拟试验法等。