三种倾角结构面对岩体变形破坏特征影响研究.pdfVIP

第47卷 第 5期 人 民 长 江 Vo1．47．No．5 2016年 3月 Yangtze River MaE．， 2016 文章编号：1001—4179(2016)05—0076—05 三种倾角结构面对岩体变形破坏特征影响研究 何 春 灿，胡 新 丽，谭 福 林，章 涵，金 林，夏 鹏 (中国地质大学(武汉)工程学院，湖北 武汉 430074) 摘要 ：以山西朔州麻家梁煤矿砂岩 以及张集煤矿 闪长岩为例 ，将岩样加工成 6O。，75。，9O。三种倾角结构面的 岩样 ，并对加工后 的结构面进行水泥填充 ，进而研 究3种倾角结构面对岩体力学特性与破坏形态的影响 。单 轴压缩试验与数值模拟试验结果表明：随着倾角的增大，两种岩性岩样单轴抗压强度都呈现上升的趋势，同条 件下的闪长岩岩样单轴抗压强度要小于砂岩岩样单轴抗压强度 ；结构面倾角为 6O。与75。的岩样主要从顶部 与侧面结构面附近萌生裂隙开始发生破坏 ，随着加载应力不断增大，岩体顶部应力集 中部分将 出现破碎并使 岩体完全破坏 ，而结构面倾角为 90。的岩样主要是 由于岩体顸部萌生 出大量竖 向扩张劈裂隙使岩体发生破 坏 。 关 键 词 ：结构面 ；压缩试验 ；数值模拟 ；变形破坏 中图法分类号 ：P642 文献标志码 ：A DOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．05．017 试件进行 了单轴循环荷载与静载组合条件下的力学特 1 研究背景 性试验 ，研究得出随着裂 隙倾角 的增大 ，变形能先减 在地下工程施工过程 中，大量施工操作导致原岩 小后增大 ，峰值强度先降低后增加 的结论 ；肖桃李 地应力释放 以及重分布，使岩体 中某些部位产生应力 等通过对结构面强度理论的分析和总结 ，从理论上验 集 中现象，应力分布不均导致原岩 中结构面如节理 、断 证了压应力状态下节理岩体中结构面的剪切破坏和岩 层 、裂隙的增长与扩 张，如此蔓延发散 ，容易导致原有 石的剪切破坏 ，建立了饱和岩体结构面剪切破坏 的强 破坏面的持续扩张与贯通，最后致使整个岩体发生破 度准则 ；何沛田等从岩石在单轴压应力状态下的性 坏。岩体中存在的产状不同的结构面对工程施工影响 态和岩石工程问题的应用 出发 ，论述了黑灰色钙质页 很大 ，不同倾角对岩体变形破坏形式又有所差异，因此 岩岩块层理结构面夹角 0对其破坏特征 、强度和变形 研究不同倾角结构面对岩体变形破坏特征的影响具有 的影响 ；McconaughyDT、CookeMM L、LiYP等提 十分重要的意义。 出了交互层状岩体会在界面处最先萌生裂纹 的观点， 目前 ，已有不少研究探讨 了拥有不同倾角裂 隙岩 裂纹进一步扩张引起大范围裂隙从而使岩体发生破 体的力学特性 ：何忠明等通过研究层状岩体在单轴压 坏 ；刘伟等开展 了含倾斜夹层盐岩岩样 的单轴 、三 缩情况下 的变化 ，发现随着结构面倾角的增大，层状岩 轴压缩试验 ，揭示了倾斜层状盐岩体变形与破坏特征 体的压缩强度呈先减小后增大的趋势 ；冒海军等通 及其机制 ；孟召平等研究了沉积结构面对岩体力学 过研究含单组结构面的板岩岩体抗压强度随结构面方 性质 的影响，提出在沉积岩体垂直于结构面的方 向上 ， 位的变化情况 ，提出当结构面倾角在 51．7。左右时，板 容易产生张性破坏 ，而在沿结构面方向上 ，更容易产生 岩 的抗压强度取得最小值 ，并以此为中心 向两个方向