貫通型鋸齒狀巖體結(jié)構(gòu)面剪切變形及強度特征

黃 達,黃潤秋,雷 鵬

(1.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院,重慶 400045;2.重慶大學(xué)教育部山地城市建設(shè)與新技術(shù)重點實驗室,重慶 400045;3.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院,四川成都 610059)

貫通型鋸齒狀巖體結(jié)構(gòu)面剪切變形及強度特征

黃 達1,2,3,黃潤秋3,雷 鵬1

(1.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院,重慶 400045;2.重慶大學(xué)教育部山地城市建設(shè)與新技術(shù)重點實驗室,重慶 400045;3.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院,四川成都 610059)

利用二維顆粒流(PFC2D)程序,模擬研究了起伏角及法向應(yīng)力對貫通型鋸齒狀巖體結(jié)構(gòu)面的剪切變形及強度影響規(guī)律。剪切變形模式可分為爬坡、爬坡啃斷和啃斷3種基本類型,隨著鋸齒起伏角和法向應(yīng)力的增大,逐漸由爬坡、爬坡啃斷向啃斷模式演變,且這種遞變隨起伏角和法向應(yīng)力具有近對稱矩陣分布特征。爬坡變形時,結(jié)構(gòu)面兩側(cè)存在少量的擦痕及伴生的羽狀微裂紋,但鋸齒整體損傷破裂輕微,剪應(yīng)力-剪切位移曲線峰后呈現(xiàn)波動型塑性流動。爬坡啃斷變形時,鋸齒中上部被剪斷,同時結(jié)構(gòu)面兩側(cè)也伴生著少量的爬坡摩擦產(chǎn)生的羽狀裂紋,剪應(yīng)力-剪切位移曲線呈現(xiàn)較明顯的非線性和波動特征。啃斷變形時,鋸齒基本沿其根部整體被剪斷,結(jié)構(gòu)面兩側(cè)間的摩擦滑動損傷不明顯,剪應(yīng)力峰后脆性躍落。隨著起伏角及法向應(yīng)力的增大,剪切破壞時所產(chǎn)生微裂紋、吸收及耗散能量逐漸增多。鋸齒狀巖體結(jié)構(gòu)面的剪切強度隨法向應(yīng)力及起伏角的增大均近線性增加。建立了一個同時考慮鋸齒狀結(jié)構(gòu)面爬坡和啃斷效應(yīng)的剪切強度經(jīng)驗公式,并通過邊坡穩(wěn)定性算例得以驗證。……