非规则岩石节理峰值剪切试验与强度经验公式研究

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。