發(fā)布時(shí)間：2021-01-11 09:50

　　薄層充填巖石節(jié)理的抗剪強(qiáng)度特性既不同于非充填巖石節(jié)理,也不同于厚層充填巖石節(jié)理。為了研究薄層充填巖石節(jié)理的抗剪強(qiáng)度特性,首先對(duì)5條Barton標(biāo)準(zhǔn)剖面線進(jìn)行精細(xì)數(shù)字化處理,在此基礎(chǔ)上采用3D打印技術(shù)制作具有標(biāo)準(zhǔn)剖面線形貌特征的巖石節(jié)理面,然后采用水泥漿類巖石模型材料制備模擬巖石節(jié)理試件,再以石英砂為充填介質(zhì),制備充填度分別為0.00,0.25,0.50,0.75和1.00的薄層充填巖石節(jié)理試件,通過室內(nèi)直剪試驗(yàn)得到薄層充填巖石節(jié)理的全剪切曲線、剪脹曲線和剪切破壞特征,然后在此基礎(chǔ)上分析充填度和節(jié)理表面粗糙度對(duì)薄層充填巖石節(jié)理峰值抗剪強(qiáng)度、剪脹效應(yīng)和破壞特征的影響。結(jié)果表明:薄層充填巖石節(jié)理峰值抗剪強(qiáng)度和剪脹均隨著充填度的增加而降低,節(jié)理表面粗糙度對(duì)薄層充填巖石節(jié)理峰值抗剪強(qiáng)度的影響顯著程度也會(huì)隨充填度的增加而降低,同時(shí)薄層充填巖石節(jié)理剪切破壞特征也受到充填度和節(jié)理表面粗糙度的綜合影響。 

【文章來源】：巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2019,38(S2)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

打印巖石節(jié)理面Fig.1Rockjointsurfacepreparedby3Dprinting

redby3Dprinting制備人工模擬巖石節(jié)理試件時(shí)，采用如圖2(a)所示鋼制模型盒(平面尺寸為200mm×200mm)，模型盒上、下側(cè)擋板中間位置刻有寬度為5mm的凹槽。澆筑模型前先將巖石節(jié)理面板固定在凹槽內(nèi)，然后澆筑水灰比為0.44的水泥漿，24h后拆除試件四周側(cè)板及巖石節(jié)理面板，得到吻合模擬巖石節(jié)理試件(見圖2(b))，常溫條件下養(yǎng)護(hù)28d后備用。水泥漿模型材料的基本力學(xué)參數(shù)如表2所示。此次試驗(yàn)一共制備5組具有不同表面粗糙度的模擬巖石節(jié)理試件。(a)澆筑前(b)澆筑后圖2巖石節(jié)理試件的澆筑Fig.2Pouringofrockjointspecimens表2水泥漿基本力學(xué)參數(shù)Table2Basicmechanicalparametersofcementslurry黏聚力c/MPa內(nèi)摩擦角/(°)單軸抗壓強(qiáng)度c/MPa彈性模量E/MPa10.3527.8928.33140制備薄層充填巖石節(jié)理時(shí)擬采用0.00，0.25，0.50，0.75和1.00五種充填度。填充介質(zhì)選用粒徑為0.3～0.6mm的石英砂，通過直剪試驗(yàn)測(cè)得其內(nèi)摩擦角為36.76°。模擬巖石節(jié)理表面平均起伏差Δ可根據(jù)其剖面線，參照國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)關(guān)于巖體不連續(xù)面定量描述的建議方法[16]中提出的節(jié)理剖面線平均起伏差計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算得到(見圖3)。當(dāng)巖石節(jié)理表面平均起伏差已知時(shí)，充填介質(zhì)厚度t可根據(jù)充填度計(jì)算得到。為了精確控制巖石節(jié)理中充填介質(zhì)的厚度，充填時(shí)采用質(zhì)量控制法，即：先計(jì)算粗糙巖石節(jié)理面的表面積，再結(jié)合充填介質(zhì)厚度，可算出所需充填介質(zhì)體積，進(jìn)而得到所需充填介質(zhì)質(zhì)量。5組具有不同表面粗糙度的巖石節(jié)理試件表面幾何參數(shù)匯總?cè)绫?所示。為了精確控制充填介質(zhì)厚度，充填時(shí)，先將吻合模擬巖石節(jié)理試件上

部分水平平移t距離形成空隙，通過游標(biāo)卡尺在不同位置量測(cè)巖石節(jié)理試件上、下兩部分間的距離，確保巖石節(jié)理試件上、下表面間水平間距均勻；然后將鋼制模型盒的上、下側(cè)板固定在巖石節(jié)理試件兩側(cè)端部，將石英砂分次倒入空隙并用細(xì)鐵絲搗實(shí)，形成充填厚度為t的充填巖石節(jié)理試件。為了確保充填介質(zhì)不會(huì)從巖石節(jié)理試件四周漏出來，當(dāng)在節(jié)理空隙中填好石英砂后，先用透明膠帶沿節(jié)理空隙把充填巖石節(jié)理試件節(jié)理面四周密封起來，直剪試驗(yàn)過程中法向加載前將透明膠帶撕掉即可。最終制作完成的薄層充填巖石節(jié)理試件如圖4所示。1節(jié)理面平均起伏差：=1+222圖3粗糙巖石節(jié)理表面平均起伏差計(jì)算圖示[16]Fig.3Calculationofthemeanasperityheightofrockjoints[16]表35組巖石節(jié)理試件表面幾何參數(shù)Table3Surfacegeometryparametersoffivesetsofrockjoints試件編號(hào)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)剖面線節(jié)理表面平均起伏差Δ/mm節(jié)理表面積/mm21#57.98205202#610.96205693#712.19207494#812.93209035#912.4221019(a)充填前(b)充填后圖4充填巖石節(jié)理試樣制備過程Fig.4Preparationofinfilledrockjointspecimens

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于Barton標(biāo)準(zhǔn)剖面線精細(xì)數(shù)字化處理的巖石節(jié)理JRC計(jì)算新公式研究[J]. 李銳,肖維民.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(S1)



本文編號(hào)：2970552