【摘 要】
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以岩石节理作为研究对象,采用室内物理模型试验和数值模拟相结合的方法,首先研究了不规则自然节理面循环加卸载剪切特性,并基于物理模型试验进行微观参数敏感性分析,以此为基
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以岩石节理作为研究对象,采用室内物理模型试验和数值模拟相结合的方法,首先研究了不规则自然节理面循环加卸载剪切特性,并基于物理模型试验进行微观参数敏感性分析,以此为基础,采用PFC2D,综合考虑法向应力、节理产状、剪切方向等影响因素,进行数值模拟补充研究,主要得到如下研究成果:(1)通过室内循环加卸载剪切试验,获得法向应力对岩石节理剪切特性的影响规律。即节理面剪切强度在剪切过程中随法向应力的增大而表现出线性增大的趋势;剪切刚度随着剪切位移的增大呈现出减小、强化、稳定三个变化阶段的特点,当节理面剪切处于初始阶段时,剪切刚度随剪切位移的增大而逐渐减小,当剪切应力达到峰值剪切应力后,剪切位移继续增大时,剪切刚度出现一定程度的强化现象,随后开始稳定;随着剪切位移的逐渐增大,剪胀角整体表现出先增大后减小的趋势。(2)基于PFC2D数值模拟,得到的结果表明,岩桥数量对岩石节理峰值剪切应力有一定的影响,峰值剪切应力随岩桥数量增多,呈现出先增大后减小的变化规律;岩桥数量对岩石节理剪切变形峰值前区变形规律的影响较小,剪切刚度虽然同样也有类似于峰值剪切强度的变化规律,但是整个变化过程变化幅度较小。(3)随着节理面角度的增大,岩石节理峰值剪切强度和刚度均呈现非线性减小趋势,当节理面增大到一定角度时,峰值剪切强度减小速度放缓,有逐渐平稳的趋势。对于相同节理面角度在同一法向应力水平下,正逆剪切方向对岩石节理剪切破坏形式有较大影响,从而影响其剪切力学特性,相对而言,逆方向剪切对应的剪切强度和刚度均较大。
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