充填粗糙節(jié)理直剪數(shù)值模擬宏細觀分析

許萬忠, 林 杭, 曹日紅

(1. 昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院, 云南 昆明 650093; 2. 中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院, 湖南 長沙 410083; 3. 中國礦業(yè)大學(xué)深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點實驗室, 江蘇 徐州 221116)

經(jīng)歷億萬年的地質(zhì)運動,巖體被各種分界面切割呈破碎狀態(tài),這些軟弱界面包括節(jié)理、裂隙、褶皺等[1].軟弱界面的存在不但使巖體呈各向異性特征,也在很大程度上削弱了巖體的力學(xué)性質(zhì),同時也成為控制各類巖體工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素.在采礦工程及邊坡工程當中,節(jié)理經(jīng)常受到剪切荷載作用而導(dǎo)致巖體滑移及崩塌的事故.因此,深入研究節(jié)理的的力學(xué)性質(zhì)及破壞行為極為重要.截至目前,已有學(xué)者針對節(jié)理巖體的力學(xué)性質(zhì)及破壞過程進行了相關(guān)研究[2-5]:蔣宇靜等[3]對巖石節(jié)理在不同接觸狀態(tài)下的破壞行為進行了研究;曹平等[6]利用劈裂所得巖石節(jié)理試樣進行直剪實驗并對形貌演化情況進行了分析;Ghazvinian等[7]采用水泥制作鋸齒形節(jié)理試樣并進行了不同法向荷載下的直剪實驗,對剪切峰值強度及殘余強度的演化特征進行了研究.以上研究促進了對節(jié)理剪切強度及形貌參數(shù)演化的理解,但是巖石實驗主要從宏觀角度進行分析,而不同粗糙節(jié)理內(nèi)部顆粒的相互作用及其細觀參數(shù)的影響還需進一步研究.近年來,隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,涌現(xiàn)出了多種對裂隙巖石的力學(xué)性質(zhì)和破壞行為進行模擬的數(shù)值計算方法[8-10],其中離散元數(shù)值方法尤為適合裂隙巖體壓剪狀態(tài)下的破裂及損傷演化研究.目前,PFC離散元數(shù)值模擬方法被國內(nèi)外學(xué)者廣泛接受并用來模擬脆性材料的裂紋擴展及損傷演化過程[11-13],其在巖石力學(xué)及損傷的研究成果也尤為突出,主要體現(xiàn)在裂隙巖體加載條件下的裂紋起裂、剪切破壞等[4,14-15].基于PFC二維離散元程序建立不同粗糙程度的巖石充填節(jié)理模型;通過自編FISH程序語言制定巖石節(jié)理間充填層的力學(xué)參數(shù)與性質(zhì),對充填節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)與破壞過程進行模擬研究;分析節(jié)理JRC(粗糙度系數(shù))、接觸面強度、充填體強度與抗剪強度間的關(guān)系.

1 節(jié)理直剪數(shù)值試驗

1.1 數(shù)值模型的建立

(1)

ΔU=viΔt,

Δθ3=(ω2-ω1)Δt,

(2)

(3)

(4)

(a) 顆粒接觸示意

(b) 粘結(jié)力鏈分解圖1 平行粘結(jié)示意Fig.1 Parallel bond model in PFC

新的力和力矩分別由式(5)、(6)計算得出.

(5)

(6)

作用在粘結(jié)上的最大法向應(yīng)力和切向應(yīng)力為

(7)

在粗糙節(jié)理模型建立時,首先生成由顆粒組成的矩形.模型的整體尺寸為:100 mm(長)×100 mm(寬).矩形中的剛性顆粒由程序隨機生成,強度分布符合威布爾函數(shù),其中顆粒最小半徑為0.2 mm,顆粒半徑放大系數(shù)為1.66.模型中其余細觀參數(shù)如表1中所示.PFC模型由顆粒與顆粒粘結(jié)組成.顆粒通過粘結(jié)而形成塊體,顆粒類似于天然巖石中的礦物顆?；蚧炷林械墓攘Ｎ镔|(zhì).

表1 顆粒細觀參數(shù)Tab.1 Microscopic parameters for rock mass

平行粘結(jié)模型中,顆粒接觸關(guān)系如圖1(a)所示,顆粒是模型的主要框架,屬于剛體,接觸模量、接觸剛度比屬于顆粒固有性質(zhì).而平行粘結(jié)類似于天然巖石中的黏性礦物及混凝土中的水泥一樣充斥于顆粒物質(zhì)的空隙中.其中粘結(jié)半徑系數(shù)、粘結(jié)法向強度、粘結(jié)切向強度均是平行粘結(jié)內(nèi)部參數(shù).粘結(jié)半徑為1表示顆粒兩側(cè)的粘結(jié)鍵長度等于顆粒直徑.

表1中所示參數(shù)是根據(jù)實際巖石試樣(泥質(zhì)灰?guī)r)的宏觀強度參數(shù)標定后得到的.由于巖石在加載初期內(nèi)部微裂隙受壓閉合而導(dǎo)致應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)非線性增長,所以試樣的彈性模量為曲線直線段斜率.從圖2(a)不難看出,數(shù)值計算結(jié)果在峰值強度及彈性模量方面與實驗結(jié)果吻合良好.圖2(b)、2(c)中所示為數(shù)值模型最終破壞模式與實際巖石試樣單軸加載破壞狀態(tài).

(a) 應(yīng)力-應(yīng)變曲線

(b) 數(shù)值模擬試件破壞形態(tài)(c) 真實試件破壞形態(tài)圖2 單軸加載下完整試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線對比Fig.2 Comparison of stress-strain curves and failure mode with numerical model and real sample under uniaxial compression

顯然,數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果一致.PFC作為一款數(shù)值算法,其計算過程中材料及邊界條件均是理想化的,因此和所有數(shù)值算法一樣無法模擬出真實巖石中峰值前出現(xiàn)的軟化現(xiàn)象.在數(shù)值模擬中峰前曲線基本屬于線性或類線性,而真實試樣中存在泥質(zhì)和較軟的伴生礦物,在加載初期會出現(xiàn)一定的軟化現(xiàn)象,從而導(dǎo)致圖2(a)中所示的情況.其次,在標定細觀參數(shù)時,所取的是切線彈性模量,即應(yīng)力-應(yīng)變曲線直線段的斜率,從而在圖2(a)中可以看到,數(shù)值曲線峰前段的斜率和實驗結(jié)果中直線段斜率相同,峰值強度相同,峰值應(yīng)變不同.

利用Barton JRC標準輪廓線(圖3(a))為參照,生成不同粗糙程度的節(jié)理模型.PFC中需要利用FISH語言自編程序來實現(xiàn)該指令.具體過程為:先將不同粗糙度的巴頓輪廓線轉(zhuǎn)化為坐標,這一過程中為了保證輪廓線的準確度,將每條輪廓線分成100段;通過編程讀取每一段前后坐標值,之后導(dǎo)入PFC中,生成與輪廓線相似的彎曲墻體;利用墻與顆粒接觸的原理,識別接觸點并記錄下接觸點所屬顆粒的ID值;將與輪廓線墻體相接觸的顆粒找出并進行重新標記.從而,生成了不同粗糙度的充填節(jié)理模型.

如圖3(b)所示為PFC中生成的JRC為14～16的粗糙充填節(jié)理模型.模型中顏色較淺的顆粒代表巖石,中間顏色較深部分的顆粒代表充填物質(zhì).圖3(b)中右邊部分為放大區(qū)域,顆粒球心間的連線即為接觸鍵,而球外側(cè)的線條代表平行粘結(jié).節(jié)理顆粒與圍巖間的虛線輪廓為充填物質(zhì)與圍巖的接觸面.改變節(jié)理處顆粒的強度參數(shù)值與充填物質(zhì)-圍巖接觸面粘結(jié)強度值來對充填節(jié)理剪切荷載下的力學(xué)性質(zhì)進行研究與分析.雖然完整模型中的顆粒是隨機生成的,但是不同粗糙度的節(jié)理面是后期指定生成的,所以前后兩次生成的節(jié)理面一致,不對計算結(jié)果產(chǎn)生影響.

(a) Barton JRC標準輪廓線(b) JRC為14^16的充填節(jié)理模型圖3 Barton JRC標準輪廓線與充填節(jié)理模型Fig.3 Barton JRC standard profile and the filled joint model

1.2 直剪試驗?zāi)M

PFC中通常采用移動控制墻來進行加載,圖4為本文中的直剪示意圖.

圖4 直剪示意圖Fig.4 Direct shear diagram for this study

墻體2為法向加載墻,模擬過程中該墻通過伺服機制對模型施加恒定的法向荷載.在離散元計算程序中,由伺服機制獲得的法向荷載并非完全恒定,而是在極小值的誤差范圍內(nèi)跳動,相比于所施加的法向荷載而言,該誤差完全可以忽略不計.之后,程序通過加載墻5進行切向加載,此時墻體3運動方向和速率與墻5保持一致且剪切速率保持為0.03 mm/(106step),而墻1、4及6保持固定.

2 計算結(jié)果與分析

2.1 充填節(jié)理剪切力學(xué)性質(zhì)與破壞分析

本試驗中對節(jié)理模型施加1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 MPa 5種不同的法向荷載.不同法向荷載下充填節(jié)理模型將表現(xiàn)出不同的力學(xué)性質(zhì)與破壞程度.圖5為JRC為14～16的充填節(jié)理試樣在法向荷載為1 MPa和3 MPa下,剪應(yīng)力、法向位移以及裂紋累計數(shù)的變化情況.

從圖5中可看出:兩種不同法向荷載下,充填節(jié)理模型力學(xué)性質(zhì)存在一些差異,整體來看,隨著剪切位移不斷增加,節(jié)理剪切應(yīng)力首先呈現(xiàn)出類線性增長趨勢;當剪切應(yīng)力達到峰值時,繼續(xù)加載,剪切應(yīng)力出現(xiàn)明顯的下降趨勢,并最終在達到一定值后基本保持穩(wěn)定;雖然剪切應(yīng)力保持在一定的范圍,但仍然存在一定的波動,這一現(xiàn)象也與實際剪切曲線相吻合[6];在剪切力未達到峰值之前,隨著剪切位移不斷增加,剪切應(yīng)力增長明顯,而法向位移并未出現(xiàn)明顯的增長趨勢;剪切應(yīng)力達到峰值后,隨著剪切位移的增加,剪切應(yīng)力急劇下降,而法向位移一直處于增長趨勢,同時微裂紋的積累與法向位移呈現(xiàn)出類似的增長趨勢;隨著剪切應(yīng)力的波動,法向位移依然存在一定的增長,而微裂紋增長在剪切殘余階段基本保持穩(wěn)定.

(1) 剪切應(yīng)力(2) 豎向位移(3) 微裂紋數(shù)量(a) 法向荷載1 MPa(1) 剪切應(yīng)力(2) 豎向位移(3) 微裂紋數(shù)量(b) 法向荷載3 MPa圖5 不同法向荷載下剪切應(yīng)力、法向位移、裂紋數(shù)量與剪切位移的關(guān)系Fig.5 Shear stress, normal displacement, and number of micro-cracks vs. shear displacement under different normal stresses

圖6為JRC為14～16和18～20的充填節(jié)理破壞情況.圖中節(jié)理面附近聚集了大量的微裂紋,其中黑色裂紋代表拉伸型裂紋,紅色細線代表剪切型裂紋.

從圖6中可看出:不論JRC為14～16還是18～20的充填節(jié)理,在法向荷載為3 MPa時節(jié)理面損傷程度較大;不論拉伸裂紋還是剪切型裂紋,較高法向荷載下的分布都更為密集.此現(xiàn)象主要是當法向荷載較低時,節(jié)理模型在剪切作用下出現(xiàn)較為明顯的剪脹現(xiàn)象,從而節(jié)理面附近區(qū)域在剪切過程中主要表現(xiàn)為摩擦破壞.充填物在剪切過程中產(chǎn)生變形導(dǎo)致顆粒粘結(jié)斷裂.同時,代表充填物質(zhì)的顆粒在剛度和強度上都遠小于巖石.因此,剪切過程中節(jié)理面間的充填物也將在一定程度上起到“潤滑”的作用,節(jié)理面滑移也更為明顯.隨著法向荷載的增大,節(jié)理模型法向移動受到更大的限制,即使軟弱充填物質(zhì)能增進節(jié)理剪切作用下的滑動程度,但較高法向荷載下節(jié)理面間的吻合系數(shù)較高,從而剪切荷載下節(jié)理面主要表現(xiàn)為剪斷與摩擦的復(fù)合式破壞.

圖7為JRC為14～16與18～20的充填節(jié)理在不同法向荷載下的細觀粘結(jié)力分布情況.圖中的黑色區(qū)域代表壓應(yīng)力,紅色部分表示剪切應(yīng)力.

從圖7中可以發(fā)現(xiàn),不同粗糙度的充填節(jié)理在剪切過程中的接觸點位置明顯不同.JRC為14～16的充填節(jié)理接觸點主要集中在模型右側(cè),該處的巖石節(jié)理面吻合度較高,此處最先產(chǎn)生破壞.相比于14～16的節(jié)理面,JRC為18～20的節(jié)理面接觸位置分布處于左側(cè).當法向荷載為3 MPa時,JRC為14～16的節(jié)理接觸位置并未發(fā)生明顯變化,只是在法向荷載較大時,接觸面積和接觸程度明顯增加,此現(xiàn)象從圖7(b)所示的力鏈分布規(guī)律中也能看出.與14～16的節(jié)理類似,法向荷載較大時,JRC為18～20的節(jié)理面接觸程度更大,壓應(yīng)力與剪應(yīng)力分布區(qū)域明顯增加,且接觸位置與分布更為均勻,模型中節(jié)理面上存在多個接觸點.在剪切作用下,接觸點附近的巖石將被剪斷,之后隨著充填物一起產(chǎn)生摩擦作用.

(a) JRC為14^16(b) JRC為18^20圖6 法向荷載為1MPa和3MPa下的節(jié)理損傷情況Fig.6 Joint morphology damage at normal stresses of 1 MPa and 3 MPa

(a) JRC為14^16(b) JRC為18^20圖7 法向荷載為1 MPa和3 MPa下的細觀粘結(jié)力分布Fig.7 Distribution of bond stress at normal stresses of 1 MPa and 3 MPa

2.2 宏細觀參數(shù)分析

為了研究巖石節(jié)理間充填物性質(zhì)及JRC對充填節(jié)理力學(xué)性質(zhì)的影響,進行3種不同因素下的節(jié)理模型直剪數(shù)值實驗.影響因素包括:JRC、充填節(jié)理顆粒強度、充填物與巖石接觸面強度.其中JRC分為2～4、6～8、10～12、14～16和18～20共5個區(qū)間.在顆粒流中,顆粒的強度參數(shù)包括粘結(jié)強度、顆粒摩擦因數(shù).而本文中的節(jié)理顆粒強度比是代表節(jié)理充填物顆粒的剛度、粘結(jié)強度、摩擦因數(shù)與代表完整巖樣的顆粒所對應(yīng)的強度參數(shù)的比值.本文中5種節(jié)理顆粒強度摩擦因數(shù)比分別為:0.15、0.30、0.45、0.60、0.75.接觸面是指充填物質(zhì)與圍巖接觸面,而接觸面粘結(jié)強度為節(jié)理顆粒與圍巖顆粒間的粘結(jié)強度與完整巖樣顆粒間粘結(jié)強度的比值.不同組內(nèi)的相關(guān)細觀參數(shù)如表2所示.

表2 各工況組內(nèi)的影響因素及數(shù)值Tab.2 Factors influencing the simulation cases

節(jié)理模型中原巖的細觀參數(shù)是根據(jù)實際巖石宏觀力學(xué)性質(zhì)進行標定的.充填物質(zhì)的強度則是根據(jù)原巖參數(shù)不斷弱化確定的,進行這一設(shè)置主要是考慮到實際工程當中節(jié)理間的充填物可能是低粘結(jié)的類砂質(zhì)碎屑,也有可能是完整的侵入巖體,只是相比之下強度稍弱.所以進行數(shù)值模擬時，基于原巖強度參數(shù)對節(jié)理處顆粒參數(shù)進行弱化處理,且弱化處理過程中將粘結(jié)及摩擦因數(shù)進行同等弱化.

根據(jù)表2中A組所示的細觀參數(shù)對充填節(jié)理力學(xué)性質(zhì)開展研究,主要分析節(jié)理粗糙程度對峰值剪切強度及剪切強度參數(shù)的影響.圖8為不同JRC影響下的節(jié)理剪切力學(xué)性質(zhì),由圖8(a)可以看出:隨法向荷載不斷增加,節(jié)理的峰值剪切強度呈線性增長,與室內(nèi)實驗結(jié)果相似[6];在同等法向荷載下,隨著節(jié)理JRC的不斷增加,節(jié)理模型的峰值剪切強度呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢;隨著節(jié)理粗糙度的不斷增大其抗剪強度也不斷增大.圖8(b)為節(jié)理抗剪強度參數(shù)隨著JRC的演化情況,隨節(jié)理JRC不斷增大,抗剪強度參數(shù)Cj(粘聚力)和φj(內(nèi)摩擦角)均呈增大的趨勢,與黃飄[17]試驗結(jié)果的規(guī)律相同,相比而言Cj值的增長幅度較小,在JRC值超過12后,φj值出現(xiàn)明顯的增長.

根據(jù)表2中B組進行數(shù)值計算可以得出節(jié)理間充填物強度對其力學(xué)性質(zhì)的影響,圖9為充填物強度對節(jié)理剪切力學(xué)性質(zhì)的影響情況.與圖8類似,圖9(a)為不同法向荷載下的節(jié)理峰值剪切強度.不同的充填強度比下,隨著法向荷載增大,各組節(jié)理峰值剪切強度呈線性變化.當節(jié)理所處法向荷載一定時,隨充填物強度的增加其峰值剪切強度也出現(xiàn)明顯的增長趨勢.節(jié)理充填強度比為0.15時峰值剪切強度最小,0.75時最大.圖9(b)為不同充填強度對節(jié)理抗剪強度參數(shù)Cj和φj的影響.隨充填物強度比的增加,粘結(jié)力出現(xiàn)了明顯的增長,從0.15時的0.92 MPa增長至0.75時的4.3 MPa.由此可見,充填物強度比對節(jié)理面剪切粘結(jié)力存在較大的影響.隨著充填強度比的增加,節(jié)理的抗剪強度參數(shù)φj呈先下降后增加的趨勢.

當節(jié)理強度比為0.3時,節(jié)理面的φj處于最低值.隨著充填強度比的不斷增加,與參數(shù)值Cj一樣,內(nèi)摩擦角φj同樣呈明顯的增長趨勢.表2中C組所示即為改變接觸面粘結(jié)強度時各個參數(shù)的分布和變化情況.其中接觸面強度是變量,而JRC固定為2～4,節(jié)理顆粒強度比定為 0.3.

圖10中為充填物與巖石接觸面粘結(jié)情況對峰值剪切應(yīng)力及抗剪強度參數(shù)的影響.隨著法向荷載的不斷增長,JRC為2～4的節(jié)理面峰值剪切應(yīng)力明顯增長.反觀接觸面粘結(jié)強度對峰值剪切強度的影響,當法向荷載較小時,不同接觸面的粘結(jié)強度比下峰值剪切強度差距較大,可見較低法向荷載下接觸面粘結(jié)強度比對峰值剪切應(yīng)力的影響較大.當法向荷載較大時,接觸面粘結(jié)強度對峰值剪切應(yīng)力的影響程度明顯降低.主要是由于法向荷載較大時上下節(jié)理面被充分壓縮,接觸程度較大,剪切荷載作用下剪切應(yīng)力主要受到粗糙度的控制和影響.

(a) 法向荷載對峰值強度的影響(b) JRC對粘聚力的影響(c) JRC對內(nèi)摩擦角的影響圖8 JRC對節(jié)理力學(xué)性質(zhì)的影響Fig.8 Influence of JRC value on the mechanical properties of the fill joint

(a) 法向荷載對峰值強度的影響(b) 充填體強度比對粘聚力的影響(c) 充填體強度比對內(nèi)摩擦角的影響圖9 節(jié)理充填物強度比對節(jié)理力學(xué)性質(zhì)的影響Fig.9 Influence of the filling strength ratio on the mechanical properties of the fill joint

(a) 法向荷載對峰值強度的影響(b) 接觸面粘結(jié)強度比對粘聚力的影響(c) 接觸面粘結(jié)強度比對內(nèi)摩擦角的影響圖10 接觸面強度比對節(jié)理力學(xué)性質(zhì)的影響Fig.10 Influence of the interface strength ratio on the mechanical properties of the fill joint

從圖10(b)可以看出,節(jié)理面抗剪強度參數(shù)Cj隨接觸面粘結(jié)的增加同樣呈增長的趨勢,而抗剪強度參數(shù)φj隨接觸面粘結(jié)強度增大而減小,與Cj的變化規(guī)律相反.由此可見,充填節(jié)理接觸面粘結(jié)強度對節(jié)理抗剪強度參數(shù)存在不同程度的影響.

除前述的幾種影響因素外,充填厚度也對充填節(jié)理剪切力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生極為重要的影響.表2中的D組即為5種不同充填厚度下的直剪模擬方案.此組模擬方案當中,節(jié)理粗糙度選為JRC處于10～12的節(jié)理面.節(jié)理顆粒強度比為0.3,接觸面粘結(jié)強度比為1.0.充填厚度作為唯一變量,分別為 0.4、1.4、3.0、4.0 mm以及5.0 mm.

圖11中為不同充填厚度下的節(jié)理峰值剪切強度、抗剪強度參數(shù)以及粘結(jié)破壞數(shù)量分布規(guī)律.

從圖11(a)中看出:隨著法向荷載不斷增加,各充填厚度下的節(jié)理峰值抗剪強度依然呈線性變化;隨著充填厚度的增加,節(jié)理峰值抗剪強度越小;充填厚度為0.4 mm時,各法向荷載下的峰值抗剪強度處于最大值,而厚度為5 mm時均處于最小值;隨著充填厚度的增加,峰值抗剪強度并未線性遞減.

圖11(b)中所示為充填厚度的變化對抗剪強度參數(shù)的影響.隨著充填厚度的增加,節(jié)理面抗剪強度參數(shù)存在明顯的劣化趨勢.節(jié)理面抗剪強度參數(shù)Cj與φj均隨著充填厚度的增加而減小.節(jié)理面抗剪強度參數(shù)Cj與填厚度呈類線性關(guān)系,而φj呈非線性遞減的關(guān)系.充填節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)受充填厚度的影響較大,還要考慮到節(jié)理面起伏度的影響.對于JRC為10～12的模型而言,當充填厚度為5 mm 時,充填度大于100%,此時隨著充填厚度的增加節(jié)理強度主要受充填體本身強度的影響.因此,圖11中不論是峰值強度還是抗剪強度參數(shù)Cj與φj,當充填厚度從4 mm增加至5 mm時,強度參數(shù)變化程度不如前面幾種厚度變化顯著.

(a) 法向荷載對峰值強度的影響(b) 充填體厚度對粘聚力的影響(c) 充填體厚度對內(nèi)摩擦角的影響圖11 充填體厚度對節(jié)理力學(xué)性質(zhì)的影響Fig.11 Influence of filling thickness on the mechanical properties of the fill joint

3 結(jié) 論

利用二維離散元程序建立不同粗糙程度的巖石充填節(jié)理模型,分析JRC、充填強度、接觸面粘結(jié)強度、充填厚度等參數(shù)對節(jié)理剪切強度的影響,主要結(jié)論如下:

(1) 法向荷載較大時,上下節(jié)理面接觸點分布較為均勻,節(jié)理峰值抗剪應(yīng)力更大,節(jié)理面損傷程度也愈發(fā)明顯.

(2) 隨著JRC的增加,節(jié)理峰值剪切強度明顯增長,而當法向荷載較大時,這種影響將被放大.節(jié)理面抗剪強度參數(shù)Cj隨著JRC的增加呈類線性增長,而φj隨著JRC的增大呈非線性增長.

(3) 節(jié)理峰值剪切應(yīng)力隨節(jié)理充填物的強度增加而增大.隨充填物強度比的增加,粘結(jié)力Cj出現(xiàn)明顯的增長趨勢,隨著充填強度比的增加,節(jié)理的抗剪強度參數(shù)φj呈先下降后增加.

(4) 法向荷載較小時,接觸面粘結(jié)強度比對剪切強度的影響較大;當法向荷載較大時,接觸面粘結(jié)強度對剪切強度的影響程度明顯降低.抗剪強度參數(shù)Cj隨接觸面粘結(jié)強度的增加呈現(xiàn)增長的趨勢,而抗剪強度參數(shù)φj隨著接觸面粘結(jié)強度增大而減小.

(5) 充填厚度對節(jié)理剪切力學(xué)特性存在明顯的影響,隨著充填厚度的增加,峰值強度、抗剪強度參數(shù)Cj和φj逐漸減小.當充填厚度增加至一定值后,充填節(jié)理剪切力學(xué)性質(zhì)主要受充填體本身的強度影響.

致謝:中南大學(xué)“創(chuàng)新驅(qū)動計劃”項目(2016CX019);深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點實驗室開放基金項目(SKLGDUEK1405).

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