受控于结构面的岩体定向剪切蠕变特性研究

作     者：耿文燕 杨涛 纪李志 谢江伟 

作者机构：西南交通大学土木工程学院 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：直接剪切蠕变试验 数值分析 破坏荷载 破坏前的稳态蠕变速率 

摘      要：高陡边坡在高地应力作用下经过长期蠕变变形积累，易沿滑面发生失稳破坏，而滑动面的蠕变性质受控于结构面。为了探明结构面与剪切面夹角、间距对于岩体定向剪切蠕变特性的影响，本文设计了结构面剪切蠕变试验，对Barton标准剖面线第二条（JRC=3）结构面开展一定法向力作用下的直剪试验与直剪蠕变试验，以确定其力学性能与蠕变力学性能。对室内试验得到的蠕变曲线进行分析拟合得到结构面蠕变本构模型及初步参数，进一步基于数值分析对水平结构面试件模型进行直剪蠕变数值试验，修正得到结构面最终本构参数。以此参数对不同夹角、间距的结构面岩体模型在不同荷载条件下进行数值分析，对其破坏荷载、破坏前一级稳态蠕变速率等蠕变力学性质进行研究，研究表明：对于单结构面岩体，结构面与剪切面夹角小于14°时，剪切面蠕变由结构面控制，剪切破坏基本沿结构面破坏；对于多结构面岩体，当结构面间距大于50mm之后，可以不考虑其对于蠕变的影响；提出了剪切面上的结构面密度概念，得到了剪切面上结构面密度与破坏荷载的拟合公式；而破坏前的稳态蠕变速率对工程实际有着重要意义，它不仅与结构面特征有关系，也与破坏荷载有关，且破坏荷载的影响更大。