充填体和围岩-充填体界面剪切特性对比试验研究

拱效应理论模型在剪切力学参数(黏聚力c和内摩擦角j)的选取上采用了等效原则。为了区分剪切参数的选取对拱效应理论模型的影响,首先,采用三轴测试方法,开展常侧向约束条件下围岩-充填体界面的三轴剪切和充填体的三轴压缩试验。基于Mohr-Coulomb强度理论框架,对不同养护时间下充填体和围岩-充填体界面的剪切力学参数进行对比和量化分析。然后,利用电子扫描电镜(SEM)和热差异分析(TG/DTG)的分析手段,充分解释充填体和围岩-充填体界面剪切参数的差异性。最后,依据试验测试结果,对Terzaghi理论模型的工程应用进行讨论。研究表明,随侧向约束的增加,围岩-充填体界面的剪切位移-剪切应力曲线呈现出多峰值现象,且充填体的轴向应变-偏应力曲线呈现出明显的弹性强化阶段。充填体的剪切力学参数(c_(b),φ_(b))要明显大于相应围岩-充填体界面的参数(c_(i),φ_(i))。两者的黏聚力比值(c_(b)/c_(i))相差了2.26~2.67倍,内摩擦角比值(φ_(b)/φ_(i))相差了1.65~2.76倍。且采用围岩-充填体界面的剪切参数(c_(i),φ_(i))进行充填采场竖向应力(σ_(v))的预估能有效地克服Terzaghi理论模型的局限性。研究结论可为充填采场拱效应的预估和数值分析中力学参数的选取提供一定的参考。