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岩石节理直剪试验颗粒流宏细观分析 被引量：62
1
作者 周喻 MISRA A +1 位作者 吴顺川 张晓平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1245-1256,共12页
基于颗粒流理论和PFC程序,在解决建模过程中悬浮颗粒的消除、恒定法向荷载伺服机制的施加、拟静力加载状态的选取等问题后,较为完善地实现岩石节理PFC数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度深入探讨节理在直剪试验过程中的力学演化特征... 基于颗粒流理论和PFC程序,在解决建模过程中悬浮颗粒的消除、恒定法向荷载伺服机制的施加、拟静力加载状态的选取等问题后,较为完善地实现岩石节理PFC数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度深入探讨节理在直剪试验过程中的力学演化特征和破坏机制。结合已有的节理直剪试验成果,进行室内试验和计算结果的对比分析,验证计算方法的可靠性。研究成果如下:(1)随恒定法向荷载的增大,剪切应力及其峰值时刻的剪切位移增大,节理面上黏结破坏颗粒增多,而剪切阻抗和节理剪胀效应却降低;(2)随剪切位移的增加,节理面上粒间法向接触数不断减少,接触矢量方向逐渐向剪切荷载施加方向偏转,而粒间接触压力不断增大,裂纹不断沿节理面附近产生,破裂频数在剪切应力达到峰值时最为强烈;(3)数值试验得到的剪切阻抗值普遍高于试验值,但减小模型颗粒半径可有效降低计算剪切阻抗值。室内试验和计算结果对比分析表明,新提出的颗粒流计算方法非常适用于岩石节理直剪试验的数值模拟,可为室内节理直剪试验和PFC节理模型细观力学参数选取的深入研究提供有益的参考。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 直剪试验 颗粒流理论 PFC 宏观 细观
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节理剪切试验及其表面形貌特征变化分析 被引量：50
2
作者 曹平 范祥 +4 位作者 蒲成志 陈锐 周罕 郑欣平 张春阳 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期480-485,共6页
节理表面形貌是影响节理抗剪强度的重要因素之一。采用试验方法研究岩石节理表面形貌与其抗剪强度之间的关系;运用RYL-600岩石剪切流变仪对天然岩石节理在不同法向应力下进行剪切试验,得到不同法向应力下节理的抗剪强度曲线,并运用TALYS... 节理表面形貌是影响节理抗剪强度的重要因素之一。采用试验方法研究岩石节理表面形貌与其抗剪强度之间的关系;运用RYL-600岩石剪切流变仪对天然岩石节理在不同法向应力下进行剪切试验,得到不同法向应力下节理的抗剪强度曲线,并运用TALYSURF CLI 2000扫描仪将节理表面在每次剪切前后进行高精度激光扫描测试,得到岩石节理表面的三维扫描图。分析节理在不同法向应力作用下的抗剪强度与节理表面形貌变化的关系,计算岩石节理表面轮廓平均角的加权平均值p,发现随着法向应力的增加,节理峰值抗剪强度增加,随着剪切次数增加,p呈减小趋势。说明节理的抗剪强度与法向应力和节理表面形貌特征参数p有关。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 剪切试验 抗剪强度 形貌 轮廓线平均角
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粗糙节理剪切性质的颗粒流数值模拟 被引量：46
3
作者 夏才初 宋英龙 +2 位作者 唐志成 宋英杰 寿辰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1545-1552,共8页
在二维颗粒流程序PFC2D中生成粗糙节理剖面并模拟其剪切性质。通过数值直剪试验,从细观角度观察节理的宏观破坏过程。作为模型试验的一种补充,可以观测到粗糙表面微凸体的剪切破坏及微裂隙发育的情况。宏观剪切区域的产生主要是由细观... 在二维颗粒流程序PFC2D中生成粗糙节理剖面并模拟其剪切性质。通过数值直剪试验,从细观角度观察节理的宏观破坏过程。作为模型试验的一种补充,可以观测到粗糙表面微凸体的剪切破坏及微裂隙发育的情况。宏观剪切区域的产生主要是由细观剪裂纹的累积形成的,剪切破坏区域集中在爬坡效应显著的位置,即剪切应力集中的区域,剪切过程中形成的剪裂纹的数量在出现剪切峰值应力后显著增加,此时粗糙节理面的破坏最为显著。颗粒流数值试验能较好地再现模型试验的结果,采用PFC2D数值试验能部分替代真实岩石试样的模型试验,将其作为一种预测真实岩石节理抗剪强度的手段,从而解决天然粗糙节理形貌难以重复的问题。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 抗剪强度 剪切破坏 二维颗粒流程序(PFC2D)
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剪切过程中岩石节理粗糙度分形演化及力学特征 被引量：34
4
作者 王金安 谢和平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期2-9,共8页
在系统测量和试验的基础上，研究了剪切过程中岩石节理粗糙面的分形特征和岩石节理的力学行为，阐述了岩石节理面分形维数Ｄ和截距Ａ与岩石节理在载荷作用下法向、切向变形以及抗剪强度之间的关系，得出岩石节理在剪切过程中由于表面损... 在系统测量和试验的基础上，研究了剪切过程中岩石节理粗糙面的分形特征和岩石节理的力学行为，阐述了岩石节理面分形维数Ｄ和截距Ａ与岩石节理在载荷作用下法向、切向变形以及抗剪强度之间的关系，得出岩石节理在剪切过程中由于表面损伤而引起的表面分维Ｄ和截距Ａ的演化规律。研究表明：分维Ｄ和截距Ａ是描述节理面粗糙性的两个重要的参数。前者反映节理粗糙面的不规则程度，后者则与节理面粗糙体（ａｓｐｅｒｉｔｉｅｓ）的坡度密切相关。仅依据分形维数Ｄ不足以确定岩石节理的粗糙性与岩石节理力学行为之间的关系。在许多情况下。 展开更多
关键词 岩石节理 粗糙度 分形维数 剪切过程 力学性
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基于三维扫描与打印的岩体自然结构面试样制作方法与剪切试验验证 被引量：44
5
作者 熊祖强 江权 +2 位作者 龚彦华 宋磊博 崔洁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1557-1565,共9页
无法大量制作表面形态完全一致的含自然结构面的剪切试样一直是困扰岩石结构面力学试验深入研究的难题之一。借助最新发展的3D打印和表面快速扫描技术,提出了岩石自然结构面试样制作新方法。该方法采用三维扫描仪获得岩石自然结构面表... 无法大量制作表面形态完全一致的含自然结构面的剪切试样一直是困扰岩石结构面力学试验深入研究的难题之一。借助最新发展的3D打印和表面快速扫描技术,提出了岩石自然结构面试样制作新方法。该方法采用三维扫描仪获得岩石自然结构面表面形态的高精度点云数据,然后通过逆向工程软件重构自然结构面的表面形态和含自然结构面的虚拟剪切模型,进而通过3D打印技术制作含自然结构面的PLA(绿色环保材料聚乳酸)塑材模具,最后借助PLA结构面模具在制样盒内通过相似材料浇筑成型出剪切试样,从而实现批量制作结构面形貌完全一致的相似材料结构面剪切试样,满足多种组合试样方案下岩石自然结构面的深入分析。采用这一方法针对3种岩石自然结构面进行了批量制作和剪切试验测试表明:(1)浇筑制作成试样的结构面表面高程与原始结构面高程之间的误差分析显示,岩石自然结构面可以高精度地复制到剪切试样中;(2)相同剪切试验条件下多个剪切试样的剪切位移-剪切力曲线的重合度非常高,表明制作的结构面剪切样的一致性好且试验结果离散性小;(3)通过剪切结构面试样在剪切前后的表面形态扫描分析发现,相同试验条件下自然结构面的剪切破坏形态具有非均匀性。 展开更多
关键词 三维扫描 三维打印 结构面 剪切试验 逆向制作
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类节理岩石直剪试验力学特性的数值模拟研究 被引量：37
6
作者 李晓锋 李海波 +2 位作者 夏祥 刘博 冯海鹏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期583-591,共9页
节理岩体的剪切特性是主导岩体工程稳定性的关键因素。基于PFC^(2D)离散元颗粒流程序,结合室内试验结果对比分析,选取合理的细观参数进行数值模拟,分别从细观角度研究了节理岩石的裂纹发展、能量转化及声发射现象等特性,从宏观角度研究... 节理岩体的剪切特性是主导岩体工程稳定性的关键因素。基于PFC^(2D)离散元颗粒流程序,结合室内试验结果对比分析,选取合理的细观参数进行数值模拟,分别从细观角度研究了节理岩石的裂纹发展、能量转化及声发射现象等特性,从宏观角度研究了节理岩石的强度模型和破坏形态。结果表明:节理岩体主要呈现磨损和剪断两种破坏形态,不同的破坏形态对应不同的强度模型;随着剪切变形增加,岩体沿节理面发生破坏,弹性阶段以法向裂纹为主,而塑性阶段切向裂纹起主导作用,滑移区R、P裂纹贯通形成破碎带,节理面产生较大滑移;在应力达到峰值强度前,边界能主要转化为应变能,法向裂纹生成较多;越过峰值强度后,摩擦能快速增长,并伴随大量切向裂纹产生。与室内试验结果相比,PFC^(2D)较好地模拟了节理岩体剪切力学特性,弥补了室内试验中无法进行细观特性研究的缺陷,对于节理岩体后期研究提供了一些参考。 展开更多
关键词 类节理岩石 节理 直剪试验 PFC^(2D) 裂纹
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不同位置和尺寸的裂隙对岩体破坏影响的试验研究 被引量：34
7
作者 周辉 孟凡震 +2 位作者 张传庆 卢景景 徐荣超 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期3018-3028,共11页
为研究节理裂隙岩体中节理位置和尺寸对岩体综合抗剪强度的影响,以水泥砂浆作为模型材料,通过在试件的不同位置预制相同长度的节理裂隙和相同位置预制不同长度的节理裂隙,进行不同法向压力下3种具有不同起伏角的节理面剪切试验。试验结... 为研究节理裂隙岩体中节理位置和尺寸对岩体综合抗剪强度的影响,以水泥砂浆作为模型材料,通过在试件的不同位置预制相同长度的节理裂隙和相同位置预制不同长度的节理裂隙,进行不同法向压力下3种具有不同起伏角的节理面剪切试验。试验结果表明:当节理位置和长度一定时其抗剪强度随法向压力增加而增加;对于同一节理裂隙,当其位于试件中间时抗剪强度和黏聚力最小,位于试件后端时抗剪强度和黏聚力最大,位于试件前端时介于两者之间;内摩擦角随节理位置的变化规律不明显;当节理裂隙位置固定时,节理裂隙越长,抗剪强度和黏聚力越低,且抗剪强度随节理长度的增加呈近乎线性的减小。节理位置和尺寸对综合抗剪强度的影响可能由于节理、岩桥的强度参数及岩桥内部损伤劣化程度共同作用所致,现场节理岩体的抗剪强度取值应考虑节理的位置影响。 展开更多
关键词 岩石力学 节理裂隙 节理位置 尺寸 抗剪强度 岩桥劣化
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岩石节理剪切力学行为的颗粒流数值模拟 被引量：33
8
作者 余华中 阮怀宁 褚卫江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1482-1490,共9页
利用颗粒流程序生成岩石节理直剪试验数值模型,进行不同法向应力作用下节理直剪试验的颗粒流数值模拟,研究节理的宏细观剪切力学行为,以及不同法向应力作用下微裂纹的发育及演化规律。结果表明:模型试件在直接剪切过程中表现出类似于真... 利用颗粒流程序生成岩石节理直剪试验数值模型,进行不同法向应力作用下节理直剪试验的颗粒流数值模拟,研究节理的宏细观剪切力学行为,以及不同法向应力作用下微裂纹的发育及演化规律。结果表明:模型试件在直接剪切过程中表现出类似于真实节理的宏观力学行为,试件的抗剪强度和剪切峰值剪胀角对法向应力的依存关系体现出与JRC-JCS模型预测结果良好的一致性;模型试件主要在节理面两侧的微凸体附近产生接触压力集中现象。法向应力越大,接触压力集中区越多,集中程度越高;随法向应力不断增大,试件内微裂纹的发育速度逐步提高,剪切裂纹发育数目在微裂纹总数中所占的比例逐步增大,但仍远少于张性裂纹;节理面上接触压力的分布特征与模型试件内微裂纹的发育规律一致;节理在外荷载作用下的剪切破坏是节理面上微裂纹汇集贯通的结果,"压致拉"效应在此过程中起主导作用。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石节理 直剪试验 颗粒流程序 簇单元模型 接触力 微裂纹 破坏机制
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节理峰值抗剪强度试验研究 被引量：32
9
作者 杨洁 荣冠 +2 位作者 程龙 侯迪 王小江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期884-894,共11页
节理的三维形貌特征是影响节理剪切力学行为的重要因素。为了深入研究三维形貌特征对岩石节理峰值抗剪强度的影响,制备花岗岩和红砂岩人工劈裂岩石节理试样,并在常法向应力条件下进行了2种岩样节理的直剪试验,法向应力变化范围为0.325~8... 节理的三维形貌特征是影响节理剪切力学行为的重要因素。为了深入研究三维形貌特征对岩石节理峰值抗剪强度的影响,制备花岗岩和红砂岩人工劈裂岩石节理试样,并在常法向应力条件下进行了2种岩样节理的直剪试验,法向应力变化范围为0.325~8.000 MPa。在直剪试验前对节理表面形貌进行测量,并计算其三维形貌参数最大接触面积比A0、最大有效剪切倾角θ*max和粗糙度参数C。通过对三维形貌参数和直剪试验结果的分析,基于三维形貌参数最大有效剪切倾角θ*max和粗糙度参数C,建立节理峰值抗剪强度模型。最后,引用Grasselli的30组直剪试验数据对模型进行验证计算,并结合本文的20组试验数据,与Grasselli和夏才初的节理强度模型进行对比分析,结果表明新模型有合理的改进,而且能够很好地预测节理的峰值抗剪强度。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 峰值抗剪强度 直剪试验 三维形貌
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岩石节理力学参数的非线性估计 被引量：21
10
作者 冯夏庭 王泳嘉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期268-272,共5页
通过建立一个多层神经网络模型ＮＮ（ｎ，ｈ１，ｈ２，１），探讨了描述节理开度与剪切位移之间的非线性关系和尺度效应的新方法，由小尺度试件节理的实测数据建立的非线性模型可以推广地预测出较大一些尺度试件的节理开度值。对３７条... 通过建立一个多层神经网络模型ＮＮ（ｎ，ｈ１，ｈ２，１），探讨了描述节理开度与剪切位移之间的非线性关系和尺度效应的新方法，由小尺度试件节理的实测数据建立的非线性模型可以推广地预测出较大一些尺度试件的节理开度值。对３７条现场实测的节理进行了分形特征研究，建立了分形维数与ＪＲＣ关系式。 展开更多
关键词 岩石节理 开度 分形维数 剪切位移 非线性
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反复直剪试验节理强度与粗糙度变化的研究 被引量：25
11
作者 夏才初 宋英龙 +1 位作者 唐志成 宋英杰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期3589-3594,共6页
通过对人工模拟节理在不同法向应力作用下的4次反复直剪试验,分析节理峰值抗剪强度与反复剪切次数之间的关系以及节理粗糙度系数CJR退化与剪切次数之间的关系,并提出考虑反复剪切次数n的节理峰值强度公式和节理粗糙度系数CJR衰减的经验... 通过对人工模拟节理在不同法向应力作用下的4次反复直剪试验,分析节理峰值抗剪强度与反复剪切次数之间的关系以及节理粗糙度系数CJR退化与剪切次数之间的关系,并提出考虑反复剪切次数n的节理峰值强度公式和节理粗糙度系数CJR衰减的经验公式。研究结果表明:峰值强度随剪切次数的增加逐步减少,但第1次直剪试验得到的峰值抗剪强度与第2次直剪试验得到的峰值抗剪强度差异最明显,后3次直剪试验得到的峰值强度较接近;在相同的法向应力作用下,CJR随剪切次数的增加而减少,但减少速率逐步变小。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 直剪试验 剪切次数 峰值抗剪强度
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基于三维形貌特征的岩石节理峰值剪切强度准则研究 被引量：25
12
作者 孙辅庭 佘成学 +1 位作者 万利台 蒋庆仁 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期529-536,共8页
引入3个在一定范围内独立于测量尺度的三维形貌参数表征岩石节理形貌,并基于形貌参数建立了新的岩石节理峰值剪切强度准则。同时采用新准则和Barton公式计算了23对岩石节理的峰值剪切强度并与室内直剪试验结果对比,新准则的计算值与试... 引入3个在一定范围内独立于测量尺度的三维形貌参数表征岩石节理形貌,并基于形貌参数建立了新的岩石节理峰值剪切强度准则。同时采用新准则和Barton公式计算了23对岩石节理的峰值剪切强度并与室内直剪试验结果对比,新准则的计算值与试验结果较为接近而Barton公式在一定程度上低估了节理剪切强度,表明新准则能更好地描述节理峰值剪切强度。新准则的三维形貌参数反映了不同形貌特征对剪切强度的贡献,物理意义明确,并且形貌参数可在一定范围内采用任意尺度测量,因而有利于新准则的工程应用。进一步分析表明:在规则齿形节理情况下,新准则可退化到Patton公式的形式,因而新准则实质是Patton公式的三维推广。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 峰值剪切强度 节理形貌 直剪试验
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不同接触状态下粗糙节理剪切强度性质的颗粒流数值模拟和试验验证 被引量：25
13
作者 宋英龙 夏才初 +1 位作者 唐志成 宋英杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2028-2035,共8页
节理表面形貌和接触状态对节理剪切力学性质有重要的影响。用砂浆材料的单轴压缩试验和光滑节理直剪试验得到材料和光滑节理的宏观力学性质参数,对颗粒流数值模拟的节理细观力学性质参数进行标定。用颗粒流离散元数值软件(PFC2D)构建人... 节理表面形貌和接触状态对节理剪切力学性质有重要的影响。用砂浆材料的单轴压缩试验和光滑节理直剪试验得到材料和光滑节理的宏观力学性质参数,对颗粒流数值模拟的节理细观力学性质参数进行标定。用颗粒流离散元数值软件(PFC2D)构建人工粗糙节理表面形貌,对不同表面形貌的节理在不同接触状态下的剪切强度性质进行颗粒流直剪数值模拟试验,获得其峰值剪切强度。同时进行人工材料节理直剪试验,与颗粒流直剪数值模拟试验结果进行对比分析,数值试验与直剪试验结果吻合较好,验证了颗粒流直剪数值模拟试验与直剪试验具有同等的精度,可以作为各种表面形貌的节理在不同法向应力水平下抗剪强度研究的一种补充方法,以解决节理直剪试验中表面形貌损失对其剪切强度的影响,也可以在少量节理直剪试验的基础上,预估相同形貌的节理在不同接触状态下的剪切强度性质,同时还可以在现场测定不同粗糙度的节理表面形貌,预估其在不同接触状态、不同法向应力下的剪切力学性质。从而解决节理直剪试验中在相同形貌节理试件取样和制备困难的问题,且具有经济、方便、快捷、可重复性强等特点。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 表面形貌 直剪试验 颗粒流 接触状态 峰值抗剪强度
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岩石节理剪切–渗流耦合试验系统的研制 被引量：22
14
作者 夏才初 王伟 王筱柔 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1285-1291,共7页
对所研制的岩石节理剪切–渗流耦合试验系统的结构和功能进行详细介绍。该系统包括法向和切向力加载系统、水压加载系统和渗流剪切盒3部分。最大法向和切向荷载均为600 kN;试样尺寸为200 mm(沿剪切方向)×100 mm(垂直于剪切方向)... 对所研制的岩石节理剪切–渗流耦合试验系统的结构和功能进行详细介绍。该系统包括法向和切向力加载系统、水压加载系统和渗流剪切盒3部分。最大法向和切向荷载均为600 kN;试样尺寸为200 mm(沿剪切方向)×100 mm(垂直于剪切方向)×100 mm(高)和300 mm(沿剪切方向)×300 mm(垂直于剪切方向)×150 mm(高),可在渗透压力为0.5 MPa(相当于50 m高的水头)时,在节理剪切过程中,剪切盒保持密封不渗漏。其中法向力加载除了可以实现常法向应力和常法向位移的加载方式外,还可以实现常法向刚度的加载方式,更符合客观实际;水压加载系统是用类似"针筒注射器"的装置完成,在试验过程中可分别测量进水口和出水口处的水压和流量;经特殊设计的渗流剪切盒可以保证节理在进行剪切渗流试验中,一定压力的渗流水会沿指定路径流过节理面,且不发生渗漏。将以上各部分形成系统,可以实现岩石节理剪切–渗流耦合试验的功能。利用研制的系统,对取自雅砻江水电站锦屏二期工程的岩样进行试验,结果表明:所研制的新试验系统可以满足节理剪切–渗流耦合试验的要求,且系统操作方便,试验过程稳定,试验数据精度较高,可用于探索水库、大坝、地下洞室的开挖、矿山深度开采、石油深度开采、深部核废料处理、地热开采等极为广泛工程领域的自然现象与深刻规律,为能源与资源的开发提供研究手段。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石节理 剪切 渗流 试验系统 渗透水压 研制
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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：23
15
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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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：23
16
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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一种考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度准则 被引量：22
17
作者 王刚 张学朋 +1 位作者 蒋宇静 张永政 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1399-1404,共6页
动荷载(不同剪切速率)下的节理岩体结构稳定性是目前工程建设亟待解决的问题之一。以黄岛国家石油储备库地下水封石油洞库工程为工程背景,采用JAW-600岩石剪切流变–渗流耦合试验机对4种粗糙度下的类岩石粗糙结构面进行不同剪切速率下... 动荷载(不同剪切速率)下的节理岩体结构稳定性是目前工程建设亟待解决的问题之一。以黄岛国家石油储备库地下水封石油洞库工程为工程背景,采用JAW-600岩石剪切流变–渗流耦合试验机对4种粗糙度下的类岩石粗糙结构面进行不同剪切速率下的常规剪切试验,对结构面的强度特性进行了基础性研究。研究结果表明:剪切速率和粗糙度对结构面剪切强度都有较为明显的影响;同一结构面的剪切强度随着剪切速率的增大而减小,并不受粗糙度系数的影响;同时结构面剪切强度随粗糙度系数增加呈现出线性增加的趋势,但不受剪切速率的影响。最后,基于试验结果与Barton模型,提出考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度模型。Barton标准粗糙剖面线结构面及粗糙结构面的试验结果与新模型预测值误差保持在20%之内,平均误差为10.539%,能够较好的预测粗糙结构面动荷载条件下剪切强度。 展开更多
关键词 岩石结构面 剪切速率 粗糙度 剪切强度准则 直接剪切试验
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节理的剪切力学性质与含三维形貌参数的剪切强度准则比较研究 被引量：22
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作者 唐志成 刘泉声 刘小燕 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期873-879,共7页
利用水泥砂浆材料浇注3组不同表面形貌的节理试件,由常法向应力下的直剪试验研究节理的剪切力学性质,并分析法向应力、三维形貌特征对抗剪强度的影响。直剪试验结果表明:峰值剪胀角与法向应力成反变化关系,与粗糙程度呈正变化关系;峰值... 利用水泥砂浆材料浇注3组不同表面形貌的节理试件,由常法向应力下的直剪试验研究节理的剪切力学性质,并分析法向应力、三维形貌特征对抗剪强度的影响。直剪试验结果表明:峰值剪胀角与法向应力成反变化关系,与粗糙程度呈正变化关系;峰值抗剪强度与法向应力、粗糙程度均呈正变化关系。分析了JRC-JCS准则计算值偏低于试验值的原因,根据试验现象建议采用三维形貌参数、抗拉强度描述节理的剪切强度。对比分析了含三维形貌参数的峰值抗剪强度准则,建议低法向应力水平下采用双曲线形式的峰值剪切强度准则估算岩石节理的峰值抗剪强度。 展开更多
关键词 节理 三维形貌参数 抗拉强度 抗剪强度准则
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结构面倾角对节理岩体的连通特性和综合抗剪强度的影响 被引量：14
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作者 杜景灿 汪小刚 陈祖煜 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期41-46,共6页
本文介绍了一种确定岩体结构面连通率的方法 ,该方法首先在岩体结构面网络中搜索到结构面 -完整岩石组合的最小抗剪力路径 ,然后在此最小抗剪力路径上计算结构面的连通率 .在考虑结构面的倾角后 ,本文首先推导出计算结构面抗剪应力的公... 本文介绍了一种确定岩体结构面连通率的方法 ,该方法首先在岩体结构面网络中搜索到结构面 -完整岩石组合的最小抗剪力路径 ,然后在此最小抗剪力路径上计算结构面的连通率 .在考虑结构面的倾角后 ,本文首先推导出计算结构面抗剪应力的公式 ,进而提出在岩体结构面网络中搜寻最小抗剪力路径的方法 .算例分析表明 ,考虑结构面倾角后 ,计算得出的结构面的连通率一般变小 ,而且在变化的幅度上不能忽略 .文中还提供了一种新的确定岩体综合抗剪强度的方法 ,该综合抗剪强度不仅考虑了结构面和岩桥的抗剪破坏机理 ,还考虑了另一重要因素———结构面倾角的影响 .实例分析表明结构面的倾角对确定岩体的综合抗剪强度影响很大 . 展开更多
关键词 岩体结构面 节理岩体 网络模拟 倾角 结构面连通率 抗剪强度
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节理峰值剪切位移及其影响因素分析 被引量：19
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作者 夏才初 唐志成 +1 位作者 宋英龙 刘远明 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1654-1658,共5页
根据Barton-Bandis节理峰值剪切强度准则,分析了节理峰值剪切位移与法向应力之间的变化关系,并以此为基础总结了Barton峰值剪切位移公式的不足。通过室内直剪试验验证了节理粗糙度与法向应力是影响结构面峰值剪切位移的两个主要因素。... 根据Barton-Bandis节理峰值剪切强度准则,分析了节理峰值剪切位移与法向应力之间的变化关系,并以此为基础总结了Barton峰值剪切位移公式的不足。通过室内直剪试验验证了节理粗糙度与法向应力是影响结构面峰值剪切位移的两个主要因素。试验结果表明,峰值剪切位移与节理粗糙度成反变化关系,与法向应力成正变化关系。建立了考虑节理粗糙度与法向应力的节理峰值剪切位移计算新公式。克服了Barton经验公式只考虑节理粗糙度,而不考虑法向应力作用的局限。新公式能很好地拟合试验数据,表明其合理性。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 峰值剪切位移 直剪试验
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