常刚度条件下粗粒土与结构接触面三维力学特性试验研究 被引量：32

1

作者 冯大阔 张嘎 +1 位作者 张建民 侯文峻 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1571-1577,共7页

运用最新研制的80t三维多功能土工试验机,对工程中常用的粗粒土与人造粗糙钢板构成的接触面在常刚度法向边界条件复杂加载路径下的三维力学特性进行了试验研究,分析总结了粗粒土与结构接触面在常刚度法向边界条件下的基本规律。试验结... 运用最新研制的80t三维多功能土工试验机,对工程中常用的粗粒土与人造粗糙钢板构成的接触面在常刚度法向边界条件复杂加载路径下的三维力学特性进行了试验研究,分析总结了粗粒土与结构接触面在常刚度法向边界条件下的基本规律。试验结果表明:接触面受剪切时发生了明显的法向位移,从而直接导致了法向应力和抗剪强度的降低;法向位移可分为遵循不同规律的可逆和不可逆两部分;十字加载路径下的接触面摩擦角略大于圆形加载路径;单向往返和十字加载路径下接触面力学特性较为相似,但与圆形加载路径有明显不同。 展开更多

关键词 接触面 常刚度 三维力学特性 试验

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基于颗粒离散元法的岩石节理面剪切破坏细观机理 被引量：21

2

作者 王刚 张学朋 +3 位作者 蒋宇静 李博 吴学震 黄娜 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1442-1453,共12页

基于颗粒流理论,以含不同粗糙度系数的岩石节理面为研究对象,利用PFC2D程序在恒定法向荷载(CNL)和恒定法向刚度(CNS)边界条件下进行直接剪切试验模拟,分别从宏观和细观角度探讨节理在不同边界条件下剪切过程中的力学演化规律和破坏机制... 基于颗粒流理论,以含不同粗糙度系数的岩石节理面为研究对象,利用PFC2D程序在恒定法向荷载(CNL)和恒定法向刚度(CNS)边界条件下进行直接剪切试验模拟,分别从宏观和细观角度探讨节理在不同边界条件下剪切过程中的力学演化规律和破坏机制。模拟值与JRC-JCS模型的预测值具有良好的一致性。研究结果表明:岩石节理面的抗剪强度及其对应的剪切位移以及残余强度随法向应力的增加而增大。CNL边界条件下的抗剪强度和残余强度比CNS边界条件的低,而法向位移比CNS边界条件的高;在整个剪切过程中,粒间接触力的分布和残余阶段最大接触力的变化趋势在2种边界条件下存在不同。节理面凸起位置容易发生接触压力集中现象,细观裂纹也主要聚集在凸起的位置且张拉裂纹占绝对优势。不论在CNL边界条件下还是在CNS边界条件下,试件在剪切过程中主要经历弹性阶段、稳定破裂传播阶段、非稳定破裂传播阶段以及残余阶段的稳定破裂传播阶段。 展开更多

关键词 岩石节理 粗糙度 直剪试验 颗粒流理论 恒定法向刚度

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恒定法向刚度边界条件下锚固节理岩体剪切特性试验研究 被引量：21

3

作者 蒋宇静 张孙豪 +4 位作者 栾恒杰 王长盛 文志杰 王冬 韩伟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期663-675,共13页

锚固节理岩体的剪切特性对于岩体工程稳定性控制设计至关重要。开展一系列不同恒定法向刚度(CNS)边界条件下锚固和无锚固类岩石材料粗糙节理剪切试验,研究CNS边界条件对锚固节理剪切力学特性以及节理面剪切破坏、锚杆剪切变形破断和锚... 锚固节理岩体的剪切特性对于岩体工程稳定性控制设计至关重要。开展一系列不同恒定法向刚度(CNS)边界条件下锚固和无锚固类岩石材料粗糙节理剪切试验,研究CNS边界条件对锚固节理剪切力学特性以及节理面剪切破坏、锚杆剪切变形破断和锚杆破断剪切位移特征的影响。结果表明:峰前阶段法向刚度对剪切应力第一峰值Tp的影响不明显;峰后阶段剪切应力–剪切位移曲线在法向刚度小于3 GPa/m时呈位移软化特征、等于3 GPa/m时趋近于水平、等于5GPa/m时呈位移硬化特征,随着法向刚度的增加锚杆破断剪切应力Tf会显著提高;锚杆破断后阶段剪切应力–剪切位移曲线呈台阶式下沉。锚固节理的Tp和Tf都高于无锚固节理,法向刚度超过3GPa/m后锚固作用可抵消因节理面磨损导致的剪切强度损失。剪切应力第一峰值提升的剪切强度T1随法向刚度和JRC的增大呈增大趋势,而锚杆破断提升剪切强度T2随法向刚度增大呈减小趋势、随JRC增大呈增大趋势。节理面的破坏范围随法向刚度增大而增大,锚杆孔壁椭圆形破坏范围随法向刚度增大而减小。锚杆剪切后呈现"Z"字型变形特征,随法向刚度增加锚杆破断形式由拉伸破坏到弯曲破坏再到剪切破坏转换。锚杆破断剪切位移在法向刚度为0~1 GPa/m阶段呈增大趋势,1~5 GPa/m阶段呈持续减小趋势。 展开更多

关键词 岩石力学 锚固节理 剪切特性 节理粗糙度 恒定法向刚度 边界条件

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多功能岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统研制与应用 被引量：19

4

作者 夏才初 钱鑫 +3 位作者 桂洋 庄小清 喻强锋 张亮 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2219-2231,共13页

为了更真实地揭示应力–渗流条件下岩石节理的(长期)力学、渗流特性规律及其破坏机制,自主研制一套岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统。试验系统主要由主机及伺服加载系统、渗流剪切盒及其密封系统、渗流伺服控制系统、数据测量和采集... 为了更真实地揭示应力–渗流条件下岩石节理的(长期)力学、渗流特性规律及其破坏机制,自主研制一套岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统。试验系统主要由主机及伺服加载系统、渗流剪切盒及其密封系统、渗流伺服控制系统、数据测量和采集系统组成。该试验系统的主要创新性如下:(1)自行设计并研制了独特的渗流剪切盒,解决了在3 MPa渗透压力下的节理剪切试验过程中,节理剪切位移达到节理试件长度的10%(20 mm)时节理上下剪切盒在运动过程中密封的关键技术难题;(2)解决了用位移信号反馈控制荷载的伺服控制中交叉控制的技术难题,实现了岩石节理剪切试验的常法向刚度控制方式,使得研制的岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统能进行常法向荷载、常法向位移、常法向刚度3种法向边界控制方式的剪切试验;(3)设计并研制了可以测量大流量和微小流量的岩石节理渗流的流量测试系统,有效地解决了岩石节理渗流试验仪器大范围流量的测量难题;(4)开发了岩石节理全剪切–渗流耦合试验稳压及压差控制系统,解决了在节理试样的进水端和出水端渗透压力差的稳定和可控性问题;(5)设计并研制了可以进行准静态下试验的液压伺服加载系统和蠕变状态下试验的电机伺服加载系统,使得研制的岩石节理全剪切–渗流耦合试验系统既能进行准静态下也能进行蠕变状态下的相应试验。通过开展不同应力边界条件下的剪切–渗流耦合试验,验证了该系统的准确性和可靠性。试验系统为高渗透水压下的节理剪切–渗流耦合性质的基础研究提供了设备支撑,对促进我国节理力学和水力学特性基础前沿研究起到积极推动作用。 展开更多

关键词 岩石力学 岩石节理 剪切渗流 高渗透压力 常法向刚度

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CNL及CNS条件下结构面剪切特性试验研究 被引量：17

5

作者 崔国建 张传庆 +3 位作者 韩华超 曾志全 周辉 卢景景 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期3384-3392,共9页

为比较CNL及CNS边界条件下结构面剪切力学特性的差异,开展2种法向边界条件下不同粗糙度结构面的直剪试验研究,系统阐述法向刚度、初始法向应力及结构面粗糙度对结构面剪切力学特性的影响。试验结果表明,低法向应力水平下,法向刚度效果显... 为比较CNL及CNS边界条件下结构面剪切力学特性的差异,开展2种法向边界条件下不同粗糙度结构面的直剪试验研究,系统阐述法向刚度、初始法向应力及结构面粗糙度对结构面剪切力学特性的影响。试验结果表明,低法向应力水平下,法向刚度效果显著,CNS条件下剪切位移曲线展现出明显的硬化特征,剪胀曲线被抑制,峰值及残余剪切强度、峰值剪切位移及峰值法向位移均大于CNL试验结果。随着法向应力增大,法向刚度效果逐渐减弱,高法向应力水平下,CNS和CNL试验结果相近。试验成果有助于进一步认识CNL和CNS条件下结构面剪切力学特性及其差异。 展开更多

关键词 岩石力学 岩石结构面 常法向刚度 常法向荷载 直剪试验 剪胀

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岩石节理应力–渗流耦合试验系统研究进展 被引量：17

6

作者 肖维民 夏才初 邓荣贵 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A02期3456-3465,共10页

岩石节理应力–渗流耦合特性对岩体工程的稳定性有显著影响,是近20 a来岩石力学的热点问题之一。室内的岩石节理应力–渗流耦合试验是研究节理应力–渗流耦合特性的有效手段,而节理应力–渗流耦合试验系统是进行试验研究的基础条件。从... 岩石节理应力–渗流耦合特性对岩体工程的稳定性有显著影响,是近20 a来岩石力学的热点问题之一。室内的岩石节理应力–渗流耦合试验是研究节理应力–渗流耦合特性的有效手段,而节理应力–渗流耦合试验系统是进行试验研究的基础条件。从三方面总结国内外节理应力–渗流耦合试验系统的研究进展:(1)节理剪切过程中常法向刚度(CNS)应力边界条件的实现;(2)节理法向应力–渗流耦合试验系统的研究进展;(3)节理全剪切–渗流耦合试验系统的最新进展,包括渗流边界条件的实现、剪切盒密封新技术以及高渗透水压的实现。在分析现有节理全剪切–渗流试验系统不足的基础上,根据目前深部地下工程中所遇到的高应力、高渗透水压情况,提出了节理全剪切–渗流耦合试验系统新的发展方向。 展开更多

关键词 岩石力学 岩石节理 常法向刚度 法向应力–渗流耦合试验 全剪切–渗流耦合试验 剪切盒密封系统

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基于结构面力学特性的嵌岩桩侧摩阻力分布分析 被引量：16

7

作者 邢皓枫 孟明辉 +2 位作者 何文勇 叶观宝 刘之葵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2220-2227,共8页

现有嵌岩桩桩-岩结构面力学特性研究中很少考虑胶结力作用,在考虑桩-岩界面胶结作用的基础上,提出了完整的嵌岩桩桩-岩界面剪切机理,即包括胶结破坏、滑动剪胀及剪切滑移3部分,且嵌岩桩侧摩阻力主要由胶结力和摩擦力构成。根据桩-岩界... 现有嵌岩桩桩-岩结构面力学特性研究中很少考虑胶结力作用,在考虑桩-岩界面胶结作用的基础上,提出了完整的嵌岩桩桩-岩界面剪切机理,即包括胶结破坏、滑动剪胀及剪切滑移3部分,且嵌岩桩侧摩阻力主要由胶结力和摩擦力构成。根据桩-岩界面剪切不同阶段的力学特性,建立完整的桩-岩界面剪切本构函数,并推导出其荷载传递方程。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,并从理论上解释桩侧摩阻力单、双峰值分布现象。分析结果表明,桩侧摩阻力峰值沿桩身分布并不存在传统观点认为的0.15l及0.75l固定分布位置,且侧摩阻力双峰值沿桩身分布位置均随桩顶荷载增大而向下移动,当荷载超过某一临界值后,表现为单峰值分布。工程实测数据与理论计算结果的对比分析进一步阐述了理论解的合理性和可行性。 展开更多

关键词 嵌岩桩 常法向刚度 侧摩阻力 胶结力

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新型数控岩石节理剪切渗流试验台的设计与应用 被引量：15

8

作者 王刚 蒋宇静 +1 位作者 王渭明 李廷春 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期3200-3208,共9页

岩石节理的应力渗流耦合性质对工程结构稳定性的影响普遍存在于各种岩体工程中,而进行岩石节理的室内剪切-渗流耦合试验,是一种有效的研究手段。采用新型数控岩体节理剪切渗流耦合试验台,应用全数字伺服控制系统,实现了对试验进程的平... 岩石节理的应力渗流耦合性质对工程结构稳定性的影响普遍存在于各种岩体工程中,而进行岩石节理的室内剪切-渗流耦合试验,是一种有效的研究手段。采用新型数控岩体节理剪切渗流耦合试验台,应用全数字伺服控制系统,实现了对试验进程的平稳控制以及试验数据的多路同步实时采集和处理;通过剪切盒的精细设计,提高了剪切盒可承受的渗透压力值,并保证试验过程密封性能良好的同时实现了柔性边界条件。在恒定渗透压力作用下,分别进行了不同边界条件下的剪切渗流耦合试验,试验结果验证了该试验装置的可靠性和实用性,将能为岩体工程的合理设计提供有效数据依据。该试验台可以应用于地下核废料储存、水利水电地下洞室、水下隧道、采矿等工程有关问题的研究中。 展开更多

关键词 岩石节理 剪切盒 高渗透压力 恒定法向刚度 全数字伺服控制

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恒定法向刚度条件下三维粗糙裂隙面剪切力学特性 被引量：15

9

作者 尹乾 靖洪文 +2 位作者 孟波 刘日成 吴应杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2213-2225,共13页

通过恒定法向刚度边界条件下真实三维粗糙裂隙面剪切试验,研究初始法向应力(0.02~8 MPa)和粗糙度系数JRC(12~18)对裂隙面剪切应力、法向位移、法向应力和表面剪切磨损特征的影响。结果表明:整个剪切过程中,裂隙面法向位移–法向应力拟... 通过恒定法向刚度边界条件下真实三维粗糙裂隙面剪切试验,研究初始法向应力(0.02~8 MPa)和粗糙度系数JRC(12~18)对裂隙面剪切应力、法向位移、法向应力和表面剪切磨损特征的影响。结果表明:整个剪切过程中,裂隙面法向位移–法向应力拟合关系为一组平行直线,法向边界刚度保持在10.8 GPa/m。随着初始法向应力和粗糙度系数的增加,裂隙面法向应力均逐渐增大,初始剪应力峰值分别增加了6.201~9.974倍和22.70%~55.76%;裂隙面法向位移随初始法向应力的增加逐渐减小,而随JRC的增加,由于剪切过程中沿凸起体的"爬坡效应"趋于显著,剪胀变形逐渐加剧。峰值表面阻力指数随初始法向应力的增加线性减小,而随JRC的变化增加了10.82%~36.46%。随着粗糙度系数的增加,初始剪应力峰值强度包络线变得陡峭;剪切磨损阶段,法向应力–剪切应力路径可通过线性函数较好地拟合,且随着初始法向应力的增加,拟合曲线趋于平缓。二值化计算结果表明试验后裂隙面剪切面积占比随初始法向应力和粗糙度系数分别增加了1.032~1.799倍和8.63%~71.81%,剪切磨损特征趋于显著。 展开更多

关键词 岩石力学 恒定法向刚度 裂隙面 粗糙度系数 法向应力 二值化

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不同边界条件下剪切速率对类岩石节理剪切力学特性的影响 被引量：6

10

作者 田世轩 郭保华 +1 位作者 孙杰豪 程坦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期541-551,共11页

为研究不同边界条件下剪切速率对岩石节理剪切力学特性的影响,采用RDS-200型岩石节理剪切试验系统对人工浇筑的具有相同节理形貌的不规则水泥节理试样进行了常法向应力和常法向刚度2种边界条件下5种剪切速率的直剪试验。结果表明:(1)常... 为研究不同边界条件下剪切速率对岩石节理剪切力学特性的影响,采用RDS-200型岩石节理剪切试验系统对人工浇筑的具有相同节理形貌的不规则水泥节理试样进行了常法向应力和常法向刚度2种边界条件下5种剪切速率的直剪试验。结果表明:(1)常法向应力边界条件下,随剪切速率增大,相同法向应力下的类岩石节理峰前剪切刚度减速增大,峰值剪切强度和残余剪切强度呈对数降低;随剪切速率增大,类岩石节理黏聚力减速增大,内摩擦角呈对数降低。(2)常法向刚度边界条件下,随剪切速率增大,相同法向应力的类岩石节理峰前剪切刚度减速增大,峰值剪切强度呈对数降低,较高法向应力下的残余剪切强度先增大后减小;随剪切速率增大,类岩石节理黏聚力呈对数降低,内摩擦角减速增大。(3)与常法向应力边界条件相比,常法向刚度条件下,节理黏聚力平均增加了115.85%,内摩擦角平均降低了8.44%;相同初始法向应力和剪切速率下,峰前剪切刚度、峰值剪切强度和残余剪切强度分别平均增加了11.96%、19.47%和32.32%,峰值法向位移平均降低了40.12%。该研究结论可为不同剪切速率下地表和地下工程岩体节理的剪切失稳评价提供一定参考。 展开更多

关键词 岩石力学 类岩石节理 剪切速率 常法向应力 常法向刚度

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法向常刚度切向应力控制接触面动力特性试验研究 被引量：6

11

作者 冯大阔 侯文峻 张建民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期846-852,共7页

运用最新研制的80 t三维多功能土工试验机,对工程中常用的粗粒土与人造粗糙钢板形成的接触面在常刚度法向边界条件切向应力控制下的动力特性进行了试验研究,并分析了切向控制方式的影响。接触面在剪切时产生了明显体变,可分为可逆和不... 运用最新研制的80 t三维多功能土工试验机,对工程中常用的粗粒土与人造粗糙钢板形成的接触面在常刚度法向边界条件切向应力控制下的动力特性进行了试验研究,并分析了切向控制方式的影响。接触面在剪切时产生了明显体变,可分为可逆和不可逆两部分;可逆性剪切体变的发展程度主要与切向位移幅值有关;不可逆性剪切体变的发展与剪切路程有很大关系;接触面体变出现了一定的异向性,且受切向加载路径、切向控制方式的影响。随着循环剪切的进行接触面切向位移发生明显偏移,其幅值也逐渐增加,受切向加载路径影响较大;切向应力、应力比、法向位移与切向位移的关系与切向加载路径、切向控制方式有很大关系。接触面在初始剪切时没有达到、随后逐渐达到抗剪强度,但破坏状态持续时间很短;其抗剪强度指标与切向控制方式关系不大。 展开更多

关键词 接触面 粗粒土 常刚度 应力控制 动力特性

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恒定法向刚度条件下吸能锚杆锚固节理岩体剪切特性试验研究

12

作者 韩观胜 陈志靖 +3 位作者 李博 周宇 丁书学 钟振 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期999-1012,共14页

为研究深部岩体工程即恒定法向刚度(CNS)边界条件下吸能锚杆的锚固效果及锚固节理抗剪性能,开展CNS边界条件下吸能锚杆锚固类岩石节理的剪切试验,探究节理面粗糙度(JRC)及锚固深度(h)对类岩石节理剪切应力(τ)、法向位移(δ_(n))、法向... 为研究深部岩体工程即恒定法向刚度(CNS)边界条件下吸能锚杆的锚固效果及锚固节理抗剪性能,开展CNS边界条件下吸能锚杆锚固类岩石节理的剪切试验,探究节理面粗糙度(JRC)及锚固深度(h)对类岩石节理剪切应力(τ)、法向位移(δ_(n))、法向应力(σ_(n))、节理面破坏特征、锚杆变形特征的影响规律。结果表明:吸能锚杆可有效提高深部岩体锚固节理的屈服强度及剪切强度,且其提高幅度随着JRC的增大呈现出逐渐增加的趋势,其剪切应力在弹性阶段后产生应力硬化现象。而节理面剪切磨损面积占比随JRC的增加逐渐增大,锚杆的施加使其上涨了20.88%~109.21%。随着锚固深度的增加,节理面的剪切应力、法向位移、法向应力和剪切磨损面积占比均呈现出先增大后减小的趋势,当锚固深度为80 mm时各项指标参数最优,此时锚杆塑性变形段的锚固作用可充分发挥。研究成果为深部节理岩体支护作业的减能增效提供了重要理论支撑。 展开更多

关键词 岩石力学 节理面粗糙度 锚固深度 吸能锚杆 恒定法向刚度 剪切特性

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常法向刚度下锚杆杆体–树脂界面剪切力学特性试验研究 被引量：6

13

作者 邓亮 张传庆 +4 位作者 周丽 崔国建 吕浩安 汤艳春 周辉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2254-2263,共10页

锚杆杆体–树脂界面是研究锚杆锚固理论的基础,为分析其力学演化规律,采用简化的二维剪切模型开展了常法向刚度剪切试验,基于厚壁圆筒理论计算得到软质含煤岩体边界条件的法向刚度范围,研究肋间距和法向刚度对杆体–树脂界面力学演化规... 锚杆杆体–树脂界面是研究锚杆锚固理论的基础,为分析其力学演化规律,采用简化的二维剪切模型开展了常法向刚度剪切试验,基于厚壁圆筒理论计算得到软质含煤岩体边界条件的法向刚度范围,研究肋间距和法向刚度对杆体–树脂界面力学演化规律的影响。分析试验结果发现,锚杆的综合最优肋间距随围岩条件的变化而变化,对弹性模量为0.25~1 GPa的岩体,最优肋间距为15 mm,对弹性模量为1.9~3.8 GPa的岩体,最优肋间距为30 mm,结合界面破坏模式,对界面切向和法向力学演化规律进行分析与解释,对比分析峰值法向应力与峰值剪切应力,提出不同肋间距和法向刚度下界面破坏的主要控制因素。 展开更多

关键词 采矿工程 树脂锚杆 杆体–树脂界面 常法向刚度 界面剪切试验 最优肋间距

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岩石节理剪切力学特性的非线性理论模型研究 被引量：5

14

作者 申辉 刘亚群 +3 位作者 刘博 李海波 吴多华 彭勃 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2421-2433,共13页

针对人工节理试样开展不同法向应力条件下的直剪试验,基于试验结果的非线性特征,对Goodman线性剪切模型进行改进,提出一种更接近实际情况的非线性全量剪切模型,该模型大部分参数均可从试验数据获取,并能准确描述节理剪切过程中剪切应力... 针对人工节理试样开展不同法向应力条件下的直剪试验,基于试验结果的非线性特征,对Goodman线性剪切模型进行改进,提出一种更接近实际情况的非线性全量剪切模型,该模型大部分参数均可从试验数据获取,并能准确描述节理剪切过程中剪切应力与剪切位移之间的非线性关系。借鉴Saeb和Amadei切向与法向耦合刚度系数的计算方法,结合提出的非线性全量剪切模型,推导出可以反映节理剪切非线性特性的切向耦合刚度系数表达式,并建立基于非线性力学行为的节理增量剪切模型,该增量模型可以对节理的切向和法向变形行为同时进行描述。在常法向应力边界和常法向刚度边界条件下分别对增量剪切模型进行编程求解。将全量模型的计算值与已有直剪试验结果进行对比分析,两者吻合得很好,验证提出的全量模型的准确性与可靠性。分别考虑常法向刚度和常法向应力两种边界条件,将增量模型模拟值与已有的试验结果及Saeb-Amadei模型进行对比分析,增量模型计算的剪应力与试验结果吻合得更好,说明提出的增量模型比Saeb-Amadei模型准确度更高;增量模型计算的法向应力、法向位移与试验值大体上吻合,总体上可以反映节理剪切的法向力学行为,说明增量模型可以较好地反映节理试样剪切过程中的切向和法向变形行为,验证了增量模型在不同边界条件下的适宜性。 展开更多

关键词 岩石力学 岩石节理 力学特性 非线性模型 常法向刚度 常法向应力

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循环荷载下砂与钢板界面的弱化机制 被引量：5

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作者 刘俊伟 朱娜 +1 位作者 王立忠 尚文昌 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1123-1130,共8页

针对桩-土界面的循环弱化机制,采用自主研发的大尺度恒刚度界面剪切仪,进行不同剪切位移幅值和初始法向应力下砂与钢板界面的循环剪切试验研究.研究结果表明,界面剪切应力、法向应力与剪切位移关系曲线分别呈"滞回环"和"... 针对桩-土界面的循环弱化机制,采用自主研发的大尺度恒刚度界面剪切仪,进行不同剪切位移幅值和初始法向应力下砂与钢板界面的循环剪切试验研究.研究结果表明,界面剪切应力、法向应力与剪切位移关系曲线分别呈"滞回环"和"阶梯"状发展,且随循环次数的增加趋于"扁平",相邻循环应力应变曲线趋于重合,两者的循环弱化速率均随初始法向应力和剪切位移幅值的增加而增大;同组试验不同循环下的最大剪切应力随循环次数的增加近似呈对数型弱化;循环剪切过程中界面摩擦角的发展趋势与剪切位移幅值密切相关;循环剪切形成毗邻界面1cm厚剪切带,剪切带内砂土颗粒破碎率达5%以上. 展开更多

关键词 桩-土界面 弱化效应 循环荷载 恒刚度 颗粒破碎

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恒定法向刚度边界下含陶粒砂砂岩裂隙剪切力学特性研究

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作者 王刚 王鹏举 +3 位作者 王长盛 蒋宇静 栾恒杰 黄娜 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1790-1800,共11页

含支撑剂砂岩裂隙的剪切行为对致密气开采具有重要影响。通过开展不同边界条件下两种粗糙砂岩剪切试验,探究法向应力(1~6 MPa),法向刚度(0~5 GPa/m),初始法向应力(2~6 MPa),支撑剂尺寸(16/30目,20/40目,30/50目)对含陶粒砂砂岩裂隙剪切... 含支撑剂砂岩裂隙的剪切行为对致密气开采具有重要影响。通过开展不同边界条件下两种粗糙砂岩剪切试验,探究法向应力(1~6 MPa),法向刚度(0~5 GPa/m),初始法向应力(2~6 MPa),支撑剂尺寸(16/30目,20/40目,30/50目)对含陶粒砂砂岩裂隙剪切特性的影响。结果表明:加入陶粒砂后,裂隙面的峰值摩擦角减小,剪切刚度及峰值剪应力降低,并且剪缩量增加,剪胀量减小;随着法向应力的增加,剪切强度提高。在恒定法向刚度(CNS)边界下,随着法向刚度的增加,残余剪应力提高,但峰值剪应力、最终剪胀量和表观摩擦角降低。随着初始法向应力增加,峰值剪应力、残余剪应力及剪切刚度均提高,且变化幅度高于法向刚度的影响;初始法向应力的增加抑制了裂隙面的剪胀,提高了裂隙面的表观摩擦角。随着陶粒砂尺寸的减小,剪切强度提高,剪胀位移增加。 展开更多

关键词 恒定法向荷载 恒定法向刚度 支撑剂 砂岩裂隙 剪切特性

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粉土界面恒刚度循环剪切试验研究 被引量：4

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作者 王腾 张哲 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1921-1927,共7页

竖向循环荷载作用下桩土界面的作用机理是研究桩土摩擦疲劳的关键。针对循环荷载作用下桩-粉土界面的剪切性能,使用改进的剪切试验装置在恒刚度条件下进行循环剪切试验,研究循环次数、累积位移和法向刚度对其摩擦疲劳性能、循环后单调... 竖向循环荷载作用下桩土界面的作用机理是研究桩土摩擦疲劳的关键。针对循环荷载作用下桩-粉土界面的剪切性能,使用改进的剪切试验装置在恒刚度条件下进行循环剪切试验,研究循环次数、累积位移和法向刚度对其摩擦疲劳性能、循环后单调剪切性能的影响。试验结果表明,粉土在循环剪切过程中,法向应力和剪应力在初始10个循环内随循环数增加快速衰减,随着循环进行,逐渐趋于稳定;单次循环内在剪切位移方向变化时,土体呈现表现出剪缩-剪胀-剪缩交替现象,总体变形呈现剪缩的趋势;循环荷载作用下,粉土界面的法向应力和剪应力随法向刚度增大衰减速率增大,达到稳定的累积循环位移越小;粉土循环后的单调剪切、法向应力恢复的单调剪切的剪应力比小于首次单调剪切试验值,且法向应力恢复的循环后剪切试验的剪胀程度较小,表明循环剪切过程中界面处粉土颗粒棱角破碎,颗粒变得光滑。在对试验数据分析的基础上,提出了与累积位移、法向刚度和初始应力相关的无量纲累积位移,建立了法向应力和界面摩擦角随累积位移的衰减方程。 展开更多

关键词 摩擦疲劳 循环剪切 循环后剪切 粉土 恒刚度 累积位移

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大型土与结构相互作用恒刚度直剪试验装置研究 被引量：3

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作者 王永洪 刘俊伟 +1 位作者 张明义 白晓宇 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期1667-1673,共7页

已有的土与结构接触面室内剪切试验多集中在恒荷载和恒位移加载条件下接触面力学特性的研究,而预制桩基础沉桩过程中桩土界面受力条件与恒刚度加载类似,即桩土界面法向应力随桩周土体法向位移是动态变化的。针对目前黏性土中桩土界面大... 已有的土与结构接触面室内剪切试验多集中在恒荷载和恒位移加载条件下接触面力学特性的研究,而预制桩基础沉桩过程中桩土界面受力条件与恒刚度加载类似,即桩土界面法向应力随桩周土体法向位移是动态变化的。针对目前黏性土中桩土界面大型恒刚度的试验手段比较缺乏,自主设计研制了一种大型恒刚度直剪仪用于桩土界面力学特性的测试。该直剪仪考虑了桩周土体变形特点,剪切过程中桩土界面接触面面积始终保持不变,能够准确模拟桩土界面剪切试验;采用弹簧组加载系统和数控电机控制系统,法向可提供恒刚度边界条件,水平切向可按位移控制,能够实现桩土界面上直线和循环剪切的加载路径。试验结果表明:该直剪仪能够很好地再现黏性土中桩土界面在恒刚度加载条件下直线剪切的力学响应,为静压桩沉桩过程的桩土界面力学特性的研究提供了基础。 展开更多

关键词 桩土相互作用 黏性土 恒刚度 直剪试验 力学特性

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大型多功能高压岩石结构面剪切伺服试验系统及功能测试分析 被引量：3

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作者 江权 李力夫 +3 位作者 冯夏庭 李邵军 覃卫民 陈腊春 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3159-3169,共11页

高法向应力和常法向刚度边界是深部岩体结构面基本边界约束特征,开发具有高法向荷载、大剪切面积、多剪切模式、长剪切距离的岩石结构面剪切伺服试验系统是认识深部岩体结构面剪切变形与破坏的前提。为此,阐述了新开发的大型多功能高压... 高法向应力和常法向刚度边界是深部岩体结构面基本边界约束特征,开发具有高法向荷载、大剪切面积、多剪切模式、长剪切距离的岩石结构面剪切伺服试验系统是认识深部岩体结构面剪切变形与破坏的前提。为此,阐述了新开发的大型多功能高压岩石结构面剪切伺服试验系统的特征参数和功能特性。该系统由法向与剪切加卸载子系统、伺服控制子系统、数据采集与交互软件子系统、液压油源辅助子系统等组成,其最大法向荷载为1500 kN、最大剪切荷载为2000 kN,可适用尺寸为20 cm×10 cm×20 cm、30 cm×20 cm×30 cm和50 cm×30 cm×30 cm(长×宽×高)的结构面剪切/试块剪断试验。试验过程可采用复杂的法向加卸载(NLU)、常法向荷载(CNL)、常法向刚度(CNS)、快/慢剪(FLS)、往返剪(GBS)等试验模式,辅助有剪切观测视窗和声发射定位监测。基于水泥材质结构面和岩石试样开展本系统的功能测试试验结果表明,由于采用了先进的硬件结构设计和高效的伺服软件控制,该高压伺服试验系统可以实现高频伺服反馈控制和数据自动采集,从而可获得稳定和可靠的结构面试样剪切测试结果,支撑深部含结构面岩体稳定性理论研究和工程应用分析。 展开更多

关键词 结构面 剪切试验 伺服控制 常法向刚度 剪切系统

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岩石–混凝土结构面的广义Patton剪切模型 被引量：2

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作者 赵衡 侯继超 赵明华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2106-2114,F0003,F0004,共11页

为合理预测工程中常法向刚度(CNS)条件下岩石–混凝土结构面的剪切强度,在经典Patton模型(理想化为规则三角形粗糙体)的基础上进行改进,将规则三角形粗糙体推广到相似三角形粗糙体节理模型,并给出了相应的岩石–混凝土结构面粗糙度量化... 为合理预测工程中常法向刚度(CNS)条件下岩石–混凝土结构面的剪切强度,在经典Patton模型(理想化为规则三角形粗糙体)的基础上进行改进,将规则三角形粗糙体推广到相似三角形粗糙体节理模型,并给出了相应的岩石–混凝土结构面粗糙度量化方法。与规则三角形粗糙体相比,相似三角形粗糙体由于波长各异而导致各个粗糙体所受的局部应力各不相同,进而引起粗糙体异步破坏的现象。其中,各粗糙体的极限破坏荷载和临界剪切位移根据下限理论求解。在此基础上,建立了相似三角形粗糙体结构面上各粗糙体剪切状态演化方程,并推广了经典Patton模型。该广义Patton模型可同时预测规则和相似三角形结构面剪切强度,并在一定条件下可退化为经典Patton模型。最后,通过12组不同工况下的CNS直剪试验验证了本文模型的合理性。 展开更多

关键词 相似三角形岩石–混凝土结构面 广义Patton模型 常法向刚度 下限理论 直剪试验 剪切机制

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