法向卸荷條件下含單裂隙砂巖剪切強度與破壞特征試驗研究
摘要：在地下工程及邊坡開(kāi)挖和河谷下切等人為和自然因素作用下,巖體應力將沿至少某一個(gè)方向卸荷,造成復雜的巖體應力重新分布。這種卸荷易誘發(fā)巖體工程災變,其中法向應力卸荷誘發(fā)巖體剪切破壞尤為突出。采用法向應力逐漸卸荷而剪切應力保持恒定的直剪試驗方法,模擬開(kāi)挖卸荷誘發(fā)巖體剪切破壞的力學(xué)機制。研究法向應力卸荷條件下,裂隙與剪切方向的夾角(后面簡(jiǎn)稱(chēng)夾角)及應力水平對單裂隙砂巖試樣剪切變形、強度及破裂演化的影響規律。隨著(zhù)夾角從0°向180°增加,破壞模式依次表現為剪切破壞、張拉破壞、張剪混合破壞及剪切破壞的過(guò)渡。卸荷過(guò)程中法向位移和剪切位移均隨初始法向應力的增大逐漸增大,而隨初始剪應力的增大均逐漸減小。卸荷過(guò)程中法向位移隨夾角的增大呈現先減小后增大的變化,而剪切位移對夾角不敏感。破壞時(shí)法向應力卸荷量隨初始法向應力的增大逐漸增大,隨初始剪應力的增大逐漸減小,隨夾角的增大先減小后增大,夾角為60°時(shí)試樣最容易發(fā)生破壞。通過(guò)對破裂面的應力狀態(tài)分析,從力學(xué)機制的角度解釋了破壞模式與夾角的相關(guān)性。研究成果豐富了卸荷巖體力學(xué)基礎理論,為巖體工程開(kāi)挖災害防治提供理論支撐。
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