非规则岩石节理峰值剪切试验与强度经验公式研究

作     者：程坦 郭保华 孙杰豪 田世轩 孙崇轩 陈岩 CHENG Tan;GUO Baohua;SUN Jiehao;TIAN Shixuan;SUN Chongxuan;CHEN Yan

作者机构：河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学河南省煤炭安全生产协同创新中心河南焦作454000 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2022年第41卷第1期

页      面：93-105页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 080104[工学-工程力学] 0903[农学-农业资源与环境] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51904092) 河南省高校基本科研业务费专项资金(NSFRF180336) 河南省自然科学基金资助项目(202300410183) 

主　　题：岩石力学 岩石节理 峰值剪切强度 直剪试验 经验公式 

摘      要：为研究常法向应力下岩石节理的剪切强度特性,采用劈裂法制取不规则砂岩、花岗岩节理试样,在借助三维形貌扫描仪获取岩石节理形貌参数后,采用RDS-200岩石节理剪切试验系统,开展不同法向应力下岩石节理直剪试验,基于峰值剪胀角与法向应力、节理形貌和节理抗变形能力的关系,提出不规则岩石节理剪切强度经验公式。研究结果表明:整体上峰值剪切强度、峰值剪切位移和峰前剪切刚度随法向应力的增大而增大;初始剪胀角对峰值剪切强度的贡献随法向应力的增大而降低;由节理三维形貌参数轮廓面积比表征初始剪胀角大小,结合峰值剪胀角与法向应力呈负相关,与凸起抗变形能力呈正相关的分析,构造一个岩石节理峰值剪切强度经验公式,适用于描述不同类型岩石的2类剪切破坏模式。与已有岩石节理峰值剪切强度经验公式相比,新提出的岩石节理剪切强度经验公式预测效果较好,方便用于工程现场不规则岩石节理峰值剪切强度估计。