循環剪切對節理面形貌及強度劣化規律的微觀力學研究

張向陽，曹 平，陳 銳，周 罕，雍偉勛

(1.中南大學 資源與安全工程學院，長沙 410083；2.中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，昆明 650051；3.長安大學，西安 710064)

節理是地殼巖石中最廣泛發育的一種常見斷裂構造，是巖石承受外力而出現的裂隙。節理在某些外荷載(如地震，爆破)作用下可能會經歷往復循環剪切，因此研究節理在往復荷載作用下的破壞機理，在工程實踐中具有重要的意義。國內外許多學者研究了巖石節理剪切強度、節理粗糙度與強度關系、剪脹效應、剪切過程中的滲流規律和數值模擬剪切性質以及三維節理巖體形貌特征[1-5]。

不規則的節理面對巖體的抗剪強度有重要影響，至今已有不少節理峰值抗剪強度公式。姚孟迪、夏才初、劉博等[6-8]通過三維形貌掃描后得到節理表面三維形貌數據，通過剪切試驗前后的表面三維形貌變化，研究節理三維形貌表征參數與抗剪強度的關系。但如果按照節理面，由一條或者若干條剖面線進行粗糙度評價，這往往只是對節理面局部的粗糙度進行了表述[9]。唐志成的研究表明節理面剪切強度曲線是不同破壞模式的綜合反映，與剪脹角、節理面粗糙度和法向應力都相關[1]。基于此，現在國內許多學者研究節理面形貌特征與強度曲線的關系，并運用相關的數值模擬進行驗證，孫輔庭[10]利用三維形貌特征和對巖石節理的峰值剪切強度試驗，建立新的巖石節理峰值剪切強度準則；Jafari等[13]利用人工節理面進行循環剪切試驗，分析剪切循環次數和法向應力對節理面造成的影響；……