非充填巖石節(jié)理的動態(tài)剪切力學行為實驗研究進展1)

袁 偉李建春 ,?,2) 李 星 ,?

*(東南大學土木工程學院，南京 211189)

?(東南大學未來地下空間研究院，南京 211189)

節(jié)理是巖體中廣泛存在的軟弱結(jié)構(gòu)面，根據(jù)充填物的有無，節(jié)理被分為充填節(jié)理和非充填節(jié)理[1]。在地應(yīng)力和動態(tài)擾動載荷（如開挖卸荷、地震、巖石爆破等）的作用下，巖體可能發(fā)生沿節(jié)理面的剪切滑移，從而引發(fā)巖體滑坡、滑移型巖爆、洞室頂板冒落等災(zāi)害[2-5]。因此，深入認識巖石節(jié)理的剪切力學行為對工程地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防與控制具有重要意義。獲取準確的節(jié)理動態(tài)剪切強度和變形參數(shù)是認識巖石節(jié)理剪切力學行為的基礎(chǔ)，也是評估工程巖體的滑移穩(wěn)定性和進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。

相較于地應(yīng)力的長期性和穩(wěn)定性，動態(tài)擾動載荷具有持續(xù)時間短、幅值變化快等特征。在動態(tài)擾動載荷的作用下，巖石節(jié)理的滑移速率非恒定且變化范圍廣[6]。并且由于載荷的循環(huán)往復(fù)作用，節(jié)理面的漸進磨損特征顯著[7]。因此，動態(tài)擾動條件下巖石節(jié)理的剪切滑移過程與機制更為復(fù)雜。此外，巖石節(jié)理總是受到法向壓力的作用。節(jié)理的賦存環(huán)境不同，其法向邊界可能不同，而確定合適的法向邊界條件是保證節(jié)理剪切力學參數(shù)測試結(jié)果準確性的前提。巖石節(jié)理的法向邊界主要被簡化為恒定法向載荷（constant normal load，CNL）、恒定法向剛度（constant normal stiffness，CNS）和動態(tài)法向載荷（dynamic normal load，DNL）[8-10]。其中，CNL 邊界適用于未錨固邊坡和淺部低地應(yīng)力環(huán)境，CNS 邊界適用于錨固邊坡和深部高地應(yīng)力環(huán)境，DNL 邊界則適用于擾動載荷存在沿節(jié)理法向的分量情況，它與CNS 邊界下法向壓力隨法向變形的被動線性變化不同。……