岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (3): 852-860.doi: 10.16285/j.rsm.2017.0964

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

大理岩规则齿形结构面剪切特性试验研究

周 辉1, 2，程广坦1, 2, 3，朱 勇1, 2，陈 珺1, 2，卢景景1, 2，崔国建1, 2，杨聘卿4   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室，湖北 武汉 430071；2. 中国科学院大学，北京 100049； 3. 山东农业大学 水利土木工程学院，山东 泰安 271018；4. 中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039
  • 收稿日期:2017-05-15 出版日期:2019-03-11 发布日期:2019-04-03
  • 通讯作者: 程广坦，男，1988年生，博士，主要从事岩石节理表面形貌分析、剪切力学特性、结构面岩爆方面的研究。E-mail: gtcheng@sdau.eddu.cn E-mail: hzhou@whrsm.ac.cn
  • 作者简介:周辉，男，1972年生，博士，研究员，博士生导师，主要从事岩石力学试验、理论、数值分析与工程安全性分析方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（No.51427803，No.51709257）；国家重点基础研究发展计划（973）项目（No.2014CB046902）。

Experimental study of shear deformation characteristics of marble dentate joints

ZHOU Hui1, 2, CHENG Guang-tan1, 2, 3, ZHU Yong1, 2, CHEN Jun1, 2, LU Jing-jing1, 2, CUI Guo-jian1, 2, YANG Pin-qing4   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. College of Water Conservancy and Civil Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018, China; 4. China Coal Technology Engineering Group Chongqing Research Institute, Chongqing 400039, China
  • Received:2017-05-15 Online:2019-03-11 Published:2019-04-03
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51427803, 51709257) and the National Program on Key Basic Research Project of China(973 Program)(2014CB046902).

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摘要： 为了便于研究不同粗糙度结构面岩体在压剪荷载作用下的剪切强度、剪切变形等力学特性的变化规律，制作了3种具有不同起伏高度的大理岩规则齿形结构面，锯齿高度分别为0、1、3 mm，开展了不同法向应力下的结构面直剪试验。试验结果发现，结构面剪应力?剪切位移曲线可分为两类：滑动破坏型和峰值剪断型；结构面沿锯齿先爬坡后剪断的破坏过程可划分为4个阶段：压密闭合阶段、爬坡剪胀阶段、锯齿剪断阶段、挤压碾碎阶段；锯齿结构面剪切强度?法向应力曲线近似呈三段线的特征，建立了三线段剪切强度准则；锯齿结构面剪切刚度?法向应力曲线呈上凸型特征，提出了结构面剪切刚度模型公式；锯齿结构面法向位移?剪切位移曲线呈先剪缩后剪胀的变化特征，提出了评价剪胀特性的经验公式。

关键词: 锯齿结构面, 直剪试验, 强度特性, 剪胀特征, 剪切刚度

Abstract: This study is aimed to investigate the regularities of the shear strength, shear deformation and other mechanical properties of joint rock mass with different roughnesses under compression-shear stress. Marble specimens were prepared with the dentate height of 0, 1 and 3 mm, respectively. Then direct shear tests were conducted on the marble specimens under different normal stresses. Experiment results show that curves of shear stress and displacement can be divided into two types: sliding failure type and peak shear type. The climbing-gnawing process of joints goes through four stages: the compaction stage, the climbing stage, the saw-tooth cutting stage and the completely crushing stage. The curves of shear strength with the normal stress of the dentate joint present more obviously three-segment line feature, and a trilinear shear strength criterion is established. The curves of shear stiffness with normal stress present a convex type, and a shear stiffness model is put forward. The dilatancy curves of dentate joint present firstly shear contraction and then shear dilation, and an empirical formula for evaluating shear dilation is proposed.

Key words: dentate joints, direct shear test, strength characteristics, dilatancy characteristics, shear stiffness

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[1] 芮圣洁, 国振, 王立忠, 周文杰, 李雨杰, . 钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 78-86.
[2] 柴 维, 龙志林, 旷杜敏, 陈佳敏, 闫超萍. 直剪剪切速率对钙质砂强度及变形特征的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 359-366.
[3] 李文轩, 卞士海, 李国英, 吴俊杰, . 粗粒料接触面模型及其在土石坝工程中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2379-2388.
[4] 陈国庆, 唐 鹏, 李光明, 张广泽, 王 栋, . 岩桥直剪试验声发射频谱特征及主破裂前兆分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1649-1656.
[5] 任克彬, 王 博, 李新明, 尹 松, . 毛细水干湿循环作用下土遗址的强度特性 与孔隙分布特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 962-970.
[6] 刘方成, 吴孟桃, 杨 峻, . 土工格栅加筋橡胶砂强度特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 580-591.
[7] 秦昌安, 陈国庆, 郑海君, 唐 鹏. 端部岩桥直剪破坏试验及断裂条件[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 642-653.
[8] 吴顺川, 张敏, 张诗淮, 姜日华, . 修正Hoek-Brown准则的等效Mohr-Coulomb 强度参数确定方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4165-4177.
[9] 王桂林, 梁再勇, 张 亮, 孙 帆, . Z型裂隙对砂岩强度和破裂行为影响机制研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 389-397.
[10] 崔国建，张传庆，刘立鹏，周 辉，程广坦,. 锚杆杆体–砂浆界面力学特性的剪切速率效应研究[J]. , 2018, 39(S1): 275-281.
[11] 魏匡民，陈生水，李国英，吴俊杰, . 陡峻河谷高面板坝坝体与坝基接触效应[J]. , 2018, 39(9): 3415-3424.
[12] 高 樯，温 智，王大雁，牛富俊，谢艳丽，苟廷韬,. 基于冻融交界面直剪试验的冻土斜坡失稳过程研究[J]. , 2018, 39(8): 2814-2822.
[13] 韩智铭，乔春生，朱 举. 含两组交叉贯通节理岩体的强度及破坏特征分析[J]. , 2018, 39(7): 2451-2460.
[14] 陈 琛，冷伍明，杨 奇，金子豪，聂如松，邱 鋆,. 混凝土桩-泥皮-砂土接触面力学特性试验研究[J]. , 2018, 39(7): 2461-2472.
[15] 赵 坤，陈卫忠，赵武胜，杨典森，宋万鹏，李 灿，马少森, . 地下工程衬砌与减震层接触面力学特性直剪试验及数值仿真[J]. , 2018, 39(7): 2662-2670.
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