具有规则粗糙度的类岩石节理剪切力学性质试验研究

使用水泥砂浆浇筑试样模拟含节理岩石,并设置不同角度的锯齿状节理,进行直剪试验研究其剪切力学特性,以及剪切强度与法向变化规律.试验结果显示,节理面的剪切破坏形式主要受锯齿角度控制,起伏角度较大的节理面,主要发生剪断破坏;起伏角度较小的情况下则多发生磨损破坏.剪切过程中出现剪胀现象,并在低法向应力和较大锯齿角度下较明显.同一法向应力条件下,节理面抗剪强度基本符合Mohr-Coulomb准则,使用该准则对试验数据拟合得到内摩擦角和粘聚力与节理面锯齿角度呈正相关.分别用Patton和Ladanyi模型分析试验结果,前者在节理面锯齿起伏较小的情况下拟合结果较好,后者则相反.

薄层充填岩石节理剪胀特性试验研究

岩石节理剪胀特性是影响节理渗流的重要因素,主要受节理表面粗糙性和法向应力的影响。而对于充填岩石节理而言,其剪胀特性还受到充填介质的影响。为了研究薄层充填岩石节理的剪胀特性,首先制备了3组具有Barton标准剖面线形貌特征、充填度△=0.00,0.25,0.50,0.75及1.00的薄层充填模拟岩石节理试件,然后在低、中、高三级法向应力下进行直剪试验,得到了薄层充填岩石节理试件法向位移–剪切位移曲线及其破坏特征。结果表明:在低法向应力条件下,节理表面粗糙性和充填度共同影响薄层充填岩石节理试件的剪胀特性,而在中高法向应力条件下,节理表面粗糙性是影响其剪胀特性的关键因素;薄层充填岩石节理破坏特征包含充填介质的剪切挤碎和节理上下表面粗糙凸起体被剪断两种,且随着充填度的增加,充填介质剪切挤碎逐渐占主导地位,成为薄层充填岩石节理试件的主要破坏特征。在此基础上,考虑充填介质对节理表面粗糙度系数JRC的弱化作用,建立了薄层充填岩石节理峰值剪胀角随充填度呈指数变化的经验关系式,并通过直剪试验数据和已有文献数据对其适用性进行了初步分析。