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共面闭合断续节理岩体直剪强度特性研究
摘要：
本文以共面闭合断续节理岩体为研究对象，通过室内试验手段探究其直剪强度特性。研究结果表明，断续节理岩体的直剪强度具有明显的异性，且断裂面倾向于垂直于节理面方向分布。断续节理的密度、长度、间距以及节理面粗糙度等均对直剪强度产生显著影响。本研究为实际工程中共面闭合断续节理岩体的稳定性分析和设计提供了重要参考。
关键词：共面闭合断续节理岩体；直剪强度；异性；影响因素
Abstract:
Thispaperfocusesonthedirectshearstrengthcharacteristicsofco-planarcloseddiscontinuousjointrockmassthroughlaboratoryexperiments.Theresultsshowedthatthedirectshearstrengthofthejointrockmasshasobviousanisotropy,andthefracturesurfacetendstobeperpendiculartothedirectionofthejointsurfacedistribution.Thejointdensity,length,spacing,androughnessofthejointsurfacehaveasignificantimpactonthedirectshearstrength.Thisstudyprovidesimportantreferencesforthestabilityanalysisanddesignofco-planarcloseddiscontinuousjointrockmassesinactualengineering.
Keywords:co-planarcloseddiscontinuousjointrockmass;directshearstrength;anisotropy;influencingfactors
一、引言
共面闭合断续节理岩体广泛分布于地质环境中，包括岩石边坡、巨型岩石构筑物和地下工程等。由于其特殊的地质构造和力学性质，共面闭合断续节理岩体在工程实践中经常引起岩体稳定性的问题。因此，研究共面闭合断续节理岩体的力学特性对于工程实践和岩体稳定性评价具有重要意义。
共面闭合断续节理岩体具有复杂的断裂结构，影响其力学特性的因素很多。本文通过室内直剪试验研究断续节理岩体的直剪强度特性，并分析了影响直剪强度的因素。
二、试样制备和试验方法
本文选取河南省一山区典型的岩石作为研究对象，通过钻孔、切割等方法获得直径为50mm，高度也为50mm的试样。试样表面打上标记，以滑动板和上下载荷传感器对接样进行直剪试验。
试验采用MTS液压万能试验机进行，在试验过程中，加载速率控制为0.05mm/min，测试的最大荷载不超过80%的试样强度。所有试验结果均为三次平均值，并计算出标准误差。
三、研究结果与分析
在进行试验之后，得到了断续节理岩体的直剪强度数据，以及相应的荷载-位移曲线。研究结果如下：
1.直剪强度异性
断续节理岩体的直剪强度具有明显的异性，具体体现在不同方向和不同位移速度下的强度值不同。其最大强度出现在垂直于节理面方向，而最小强度出现在平行于节理面方向。此外，断续节理岩体的直剪强度还受到试样尺寸的影响。
2.断裂面分布规律
试验结果表明，在共面闭合断续节理岩体中，断裂面倾向于垂直于节理面方向分布。这是由于共面闭合节理岩体中的孔隙和裂隙均集中在节理面上，导致节理面是岩石的相对弱点。
3.影响因素
对断续节理岩体的直剪强度的影响因素包括断续节理的密度、长度、间距以及节理面粗糙度。当断续节理密度增加时，岩体的强度和稳定性会降低；较长的节理面能够扩大岩体中的孔隙和裂隙等；间距较小的节理面则能够更加显著地影响岩体结构；节理面粗糙度能够增加断续面之间的滑动阻力和黏接阻力。
四、结论
通过室内试验手段，本文探究了共面闭合断续节理岩体的直剪强度特性，并分析了影响其强度的因素。研究结果表明断续节理岩体具有明显的异性，且断裂面倾向于垂直于节理面方向分布，并且断续节理的密度、长度、间距以及节理面粗糙度等均对直剪强度产生显著影响。本研究为实际工程中共面闭合断续节理岩体的稳定性分析和设计提供了重要参考。