常法向应力下非连续结构面剪切破坏特征研究

为揭示不同倾角硬岩非连续结构面剪切破裂机制,开展了常法向应力下8种不同节理角度的非连续结构面剪切试验及同步声发射监测,并基于声发射信号主频实现了破坏过程中破裂程度的定量分析,结合剪切破坏强度、剪切破坏结构和破裂程度演化过程,研究了硬岩非连续结构面剪切破坏特征。结果表明:非连续结构面破坏阶段Ⅰ的荷载峰值SR1整体变化趋势呈现水平横置S型,阶段Ⅱ的峰值荷载SR2呈现节理角度对称分布,当节理角度为正向小角度时,SR1>SR2,而负向角度和正向大角度时,均为SR2>SR1;其破坏结构可以分为平面破坏结构、锯齿型破坏结构和块体破坏结构3种,3种破坏结构实际由4种裂纹扩展方式决定;节理角度对非连续结构面剪切过程中大尺度破坏的出现具有控制作用,在节理角度较大下非连续结构面在破坏阶段Ⅰ和破坏阶段Ⅱ均发生较大尺度的破坏,而节理角度较小时非连续结构面仅在破坏阶段Ⅰ发生大尺度破坏;非连续结构面的破坏过程可以划分为4类,随着节理角度的增加,破坏过程由单峰−突发型发展为双峰平稳−平稳型,进而为双峰突发−平稳型,最终为双峰突发−突发型。