砂巖剪切破壞特性及其斷裂面形貌特征試驗研究.pdf

1、在邊坡治理、水力開發(fā)、隧道施工、礦山開采等工程中，巖體因受剪切荷載作用發(fā)生節(jié)理貫通破壞是其主要破壞形式之一。眾所周知，巖石的剪切破壞特征受各種因素的影響，如巖石的種類、尺寸、含水率、加載速率、法向應(yīng)力等。而在實際工程應(yīng)用中，地應(yīng)力及其分布特征對巖體的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的影響。此外，由于地表降水或地下水的存在，研究其對巖體剪切破壞特征的影響能為實際工程應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。因此，本文以砂巖為研究對象，利用自主研發(fā)的煤巖剪切-滲流耦合試驗

2、裝置和三維立體掃描儀對其剪切破壞過程中的力學(xué)特性及斷裂面形貌特征進(jìn)行了試驗研究，探討了不同法向應(yīng)力、不同含水狀態(tài)和不同孔隙水壓作用下砂巖的剪切力學(xué)特性及斷裂面形貌特征，取得了以下研究成果：
　　(1)隨著法向應(yīng)力的增加，砂巖抗剪強(qiáng)度及其相應(yīng)的峰值剪切變形增大，峰值法向變形減??；法向應(yīng)力越大，由于法向應(yīng)力的限制，砂巖表面裂紋擴(kuò)展的范圍更窄，次級裂紋發(fā)育更少，斷裂面高度分布呈現(xiàn)更優(yōu)的高斯分布特征，所形成的剪切斷裂面起伏度和粗糙度減小。

3、
　　(2)受水軟化作用、潤滑作用和水楔作用的影響，隨著相對含水率的增加，砂巖抗剪強(qiáng)度、峰值剪切變形和峰值法向變形均減小，表面裂紋分布越平直，生成次級裂紋更少，剪切斷裂面的粗糙度和起伏度有降低趨勢。
　　(3)孔隙水壓能有效地降低礦物顆粒之間的粘結(jié)力，弱化砂巖的抗剪強(qiáng)度，且孔隙水壓越高，弱化效果越強(qiáng)，致使砂巖的抗剪強(qiáng)度越低，峰值法向變形和峰值剪切變形越小，斷裂面的粗糙度系數(shù)越低，斷裂面越平整。
　　(4)通過對砂巖試件