非规则岩石节理峰值剪切试验与强度经验公式研究

为研究常法向应力下岩石节理的剪切强度特性,采用劈裂法制取不规则砂岩、花岗岩节理试样,在借助三维形貌扫描仪获取岩石节理形貌参数后,采用RDS-200岩石节理剪切试验系统,开展不同法向应力下岩石节理直剪试验,基于峰值剪胀角与法向应力、节理形貌和节理抗变形能力的关系,提出不规则岩石节理剪切强度经验公式。研究结果表明:整体上峰值剪切强度、峰值剪切位移和峰前剪切刚度随法向应力的增大而增大;初始剪胀角对峰值剪切强度的贡献随法向应力的增大而降低;由节理三维形貌参数轮廓面积比表征初始剪胀角大小,结合峰值剪胀角与法向应力呈负相关,与凸起抗变形能力呈正相关的分析,构造一个岩石节理峰值剪切强度经验公式,适用于描述不同类型岩石的2类剪切破坏模式。与已有岩石节理峰值剪切强度经验公式相比,新提出的岩石节理剪切强度经验公式预测效果较好,方便用于工程现场不规则岩石节理峰值剪切强度估计。

岩石–混凝土界面峰值剪切强度经验公式试验研究

为研究岩石-混凝土界面剪切承载能力与岩石和混凝土力学特性的关系,采用劈裂法制取细砂岩、粉晶大理岩、花岗岩和粗晶大理岩非规则节理试样,使用三维形貌扫描仪获取岩石节理形貌参数后,在岩石节理表面浇筑混凝土制成岩石-混凝土界面试样。采用RDS-200岩石节理剪切试验系统,开展不同法向应力下岩石-混凝土界面直剪试验。结果表明:整体上岩石-混凝土界面和混凝土节理峰值剪切强度都随法向应力增大而增大,同一法向应力下前者增大速率始终大于后者;界面峰值剪切强度平均值与界面峰前剪切刚度平均值具有较好的指数关系;随着岩石与混凝土弹性模量之差的增大,岩石-混凝土界面内摩擦角呈线性降低趋势,界面黏聚力呈线性增加趋势,岩石-混凝土界面峰值剪切承载方式由以摩擦承载方式为主逐渐转变为摩擦和黏结共同承载方式,由此提出了符合莫尔-库仑准则形式的岩石-混凝土界面峰值剪切强度经验公式;基于岩石-混凝土界面压缩强度中混凝土壁面分担系数与岩石节理基本摩擦角的幂函数关系,提出新的岩石-混凝土界面压缩强度JCSab的确定方法,建立符合JRC-JCS模型形式的界面峰值剪切强度经验公式。通过岩石-混凝土界面峰值剪切强度计算值与试验值的对比验证,发现提出的2个经验公式能够较好地预测岩石-混凝土界面峰值剪切强度,且参数易于获取,可为工程实践中岩石-混凝土界面峰值剪切强度的估计提供参考。