冻融作用下人工劈裂砂岩结构面强度特性研究

寒区岩体破坏主要与结构面力学特性及冻融损伤相关。为探究冻融作用下砂岩结构面的强度特性,采用小圆弧刀头劈裂制备贯通结构面,对其进行了冻融循环及剪切试验,得到了结构面的剪切强度、内聚力及内摩擦角的劣化规律。试验结果表明:小圆弧刀头制备的结构面完整、均一,且上下盘吻合度高;岩石的峰值剪切强度与冻融次数呈负相关,与法向应力呈线性正相关;随着冻融循环次数的增加,内聚力减小趋势变缓,内摩擦角无明显变化趋势。研究结果对寒区岩体强度特性分析具有参考价值。

基于JRC-JCS模型的人工劈裂砂岩结构面力学特性研究

为探究人工劈裂结构面与天然结构面力学特性的相似性,解决现场取样困难、难以保证均一性等问题,文章采用人工劈裂方式制备砂岩结构面,并进行三维扫描和室内直剪试验等,根据结构面相关理论、Barton标准剖面线等理论知识,描述了人工劈裂砂岩结构面的相关形态并确定了结构面粗糙度系数,最后基于JRC-JCS模型进行力学参数的估算,并与直剪试验结果对比,分析人工劈裂砂岩结构面的力学特性。结果表明:在粗糙度系数相同时,结构面的抗剪强度与所受的法向应力成正相关;在法向应力相同时,结构面抗剪强度与粗糙度系数成正相关;砂岩结构面的黏聚力和内摩擦角与粗糙度系数呈正相关,其相关系数与粗糙度系数呈负相关,结构面粗糙度系数越小,相关系数越接近于1。研究成果为结构面室内研究工作奠定了基础。