【摘 要】
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结构面对岩体工程稳定性起控制作用。目前,对岩体结构面4种主要形态的力学特性研究集中于平直、波状以及锯齿状3种类型,但是对台阶状结构面力学特性及其注浆效果的研究还较少
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结构面对岩体工程稳定性起控制作用。目前,对岩体结构面4种主要形态的力学特性研究集中于平直、波状以及锯齿状3种类型,但是对台阶状结构面力学特性及其注浆效果的研究还较少。本文通过理论分析、室内模型试验以及数值模拟相结合的方法,研究了1台阶、2个台阶、1个台阶和1个锯齿相组合3种情况下岩石结构面注浆前后的力学特性。主要研究内容及结论如下：(1)以前人建立的力学模型为基础,推导了锯齿状结构面爬坡及啃断破坏下的剪力表达式、抗剪强度参数粘结力c、内摩擦角φ的表达式,推导了台阶状结构面压切破坏时的剪力表达式、抗剪强度参数粘结力c、内摩擦角φ的表达式。(2)通过注浆和未注浆岩石结构面室内模型试验,揭示了注浆加固结构面的内在机理为提高了结构面粘结力c、内摩擦角φ。(3)依据室内试验结果,建立了考虑开度的台阶状结构面剪切本构模型和剪胀模型,并验证了模型的正确性。(4)结合室内试验和数值计算,分析了台阶高宽比为0.5的结构面剪断破坏特性和高宽比为0.3的结构面压切破坏特性。(5)通过对室内试验以及数值计算结果的分析,表明法向应力与抗剪强度近似呈线性关系,随着法向应力的增加,结构面抗剪强度随之增大。(6)室内试验结果表明,注浆后结构面抗剪强度平均提高了20%以上。综合室内和数值试验结果,注浆对提高结构面抗剪强度效果显著。(7)在数值计算结果的基础上,建立了适合于组合结构面的考虑非控制性爬坡角因子ki的修正摩尔-库仑公式。
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