软弱夹层倾斜结构面剪切试验及抗剪强度模型研究
作者：
罗战友, 付秀祥, 杜时贵, 刘广建, 黄曼, 雍睿
作者单位：
1. 浙江科技大学 土木与建筑工程学院, 浙江 杭州 310023;
2. 宁波大学机构 岩石力学研究所, 浙江 宁波 315211;
3. 绍兴文理学院机构 土木工程学院, 浙江 绍兴 312000
扫一扫
阅读全文
摘要
含软弱夹层倾斜结构面的剪切特性与倾斜角、充填度密切相关, 为了获得具有起伏形貌的含软弱夹层倾斜结构面的剪切特性, 采用多功能岩土体接触破损测试系统, 开展了针对起伏形貌的含软弱夹层倾斜结构面试样的直剪试验。试验结果表明: ①不含软弱夹层的倾斜结构面剪应力–剪切位移曲线具有峰值剪断特征; 含软弱夹层倾斜结构面剪应力–剪切位移曲线具有滑动破坏特征。②充填度不同时, 倾斜结构面法向位移随剪切位移增大而增大, 变化率逐渐增大并趋于稳定, 呈剪胀效应特征; 倾斜角不同时, 结构面法向位移均随着剪切位移的增大而增大, 并且法向位移前期增长率明显小于后期增长率。③倾斜结构面抗剪强度 随充填度的增大呈负指数减小; 随倾斜角和法向应力的增大近似呈线性增大。④考虑软弱夹层材料、充填度及倾斜角对抗剪强度的影响, 在Barton抗剪强度模型的基础上, 建立了适用于含软弱夹层倾斜结构面抗剪强度模型。研究成果可为工程岩体稳定性评价提供参考。
图片
图 1 多功能岩土体接触破损测试系统
图 2 倾斜角多档调节装置
图 3 不同倾斜角的Barton形貌结构面
图 4 倾斜岩石结构面形貌雕刻步骤
图 5 软弱夹层倾斜结构面制备过程
图 6 不同充填度的软弱夹层倾斜结构面试样
图 7 不同充填度下剪应力–剪切位移曲线
图 8 不同充填度的结构面剪胀曲线
图 9 不同倾斜角试样的最大法向位移与充填度的关系曲线
图 10 不同倾斜角试样的抗剪强度与充填度的关系
图 11 归一化抗剪强度与充填度关系拟合曲线
图 12 剪损面积的像素统计方法
图 13 不同充填度结构面试样的剪损面积占比
图 14 不同倾斜角下剪应力–剪切位移曲线
图 15 不同倾斜角试样的剪胀曲线
图 16 不同充填度试样的最大法向位移与倾斜角关系
图 17 不同充填度试样的抗剪强度与倾斜角的关系
图 18 不同倾斜角试样的抗剪强度与法向应力关系
作者简介
通讯作者简介：
刘广建（1990—），河南信阳人，宁波大学副研究员，硕士生导师，中国岩石力学与工程学会测试专业委员会委员、寒区岩土力学与工程分会理事；中国矿业大学学士、博士；主要从事岩体结构面加固、露天矿山边坡优化设计与灾害防控方面的研究工作；获中国岩石力学与工程学会科学技术一等奖2项、浙江省岩土力学与工程科学技术一等奖2项；主持国家自然科学基金2项、浙江省自然科学基金1项；发表学术论文30余篇；授权国家发明专利30余项；出版学术专著1部。
本文引用格式
罗战友, 付秀祥, 杜时贵, 等. 软弱夹层倾斜结构面剪切试验及抗剪强度模型研究[J]. 采矿与岩层控制工程学报, 2024, 6(5): 053034.
LUO Zhanyou, FU Xiuxiang, DU Shigui, et al. Experimental shear behavior and shear strength model of inclined rock joint with weak interlayer[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering, 2024, 6(5): 053034.
