循环剪切下节理表面形貌及节理力学特性劣化规律研究

摘要

为研究岩石节理循环剪切破坏机理,对岩石节理进行3种不同的常法向荷载下的直剪试验,并对节理表面初始形貌以及剪切后的形貌采用高精度三维激光形貌扫描仪进行形貌测测试,分析节理表面形貌的劣化规律。结果表明,随着剪切次数的增加,节理表面最高点与最低点之间的垂直距离迅速减小,节理表面峰点被剪断,使得上、下节理面出现较多空隙。在节理剪切过程中,剪切荷载对节理表面形貌的劣化起主要作用,而对试件所施加的法向荷载越大则会增加节理表面形貌的劣化程度,通过对比循环剪切过程中形貌高度参数和混合参数可知,节理表面的劣化主要发生在第一次剪切过程。在循环剪切过程中,节理峰值剪切强度与残余强度均随剪切次数增加而减小,随着形貌特征的劣化,节理剪胀随着剪切次数的增加而减小。节理的闭合变形远大于完整岩石的在同等法向荷载下的变形值,而节理的法向闭合位移也随着循环次数的增加及节理表面形貌特征的劣化而逐步减小。