水-应力作用下软岩细观结构摩擦接触分析

作     者：周翠英 李伟科 向中明 黎杰明 ZHOU Cui-ying;LI Wei-ke;XIANG Zhong-ming;LI Jie-ming

作者机构：中山大学工学院广东广州510275 中山大学岩土工程与信息技术研究中心广东广州510275 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2015年第36卷第9期

页      面：2458-2466页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0815[工学-水利工程] 0901[农学-作物学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目 面上项目(No.41030747 No.41372302) 国家自然科学基金仪器专项(No.41227002) 广东省自然科学基金重点项目(No.S2011020001229) 

主　　题：软岩 水-应力作用 细观结构 摩擦接触 遇水破坏 

摘      要：针对我国南方地区红层软岩变形破坏特点,在典型软岩细观结构显微观察试验基础上,概化出其细观结构模型,据此探讨软岩骨架颗粒摩擦接触关系,包括直接和间接摩擦接触两种关系:(1)直接摩擦接触分为静摩擦接触和动摩擦接触两个过程考虑,静摩擦接触中的最大静摩擦系数会随着实际接触面积、法向荷载、停留时间增大而增大;动摩擦接触中的动摩擦系数则随着速度突然增大而增大。(2)间接摩擦接触作用主要体现在黏土矿物的抗剪强度上,其主要由充填其间的黏土矿物颗粒间的摩擦系数和黏结强度决定。在此基础上,研究水对软岩骨架颗粒摩擦的弱化作用:水的弱化作用主要体现在对骨架颗粒接触应力的改变和黏土矿物本身的弱化效应,具体表现为水作用下骨架颗粒与黏土矿物间的接触应力降低、黏土矿物的黏聚力和内摩擦角减小。这一弱化效应将有效降低软岩骨架颗粒间的摩擦力,从而造成软岩结构强度降低,使得破坏过程更容易发生。以上分析可以在一定程度上反映软岩三轴压缩试验过程。