法向卸荷条件下非贯通节理岩体剪切力学特性试验研究

摘要

实际中较多处于压剪应力状态的岩体在开挖后的受力路径为法向应力卸荷。鉴于此，通过相似材料制备不同粗糙度JRC的非贯通节理试样，开展了法向应力σ逐渐减小的卸荷直剪试验，并与常规直剪试验进行了对比。试验结果显示，两种应力路径下试样在破坏和强度特征等方面的变化规律均有所不同：随着JRC的逐渐增加，法向卸荷下试样破坏表现出更强的张拉特性，常规直剪下试样则表现出更强的剪切破坏特性；无论是法向卸荷还是常规直剪，试样的强度均随JRC的增大而增大，但法向卸荷主要体现在φ值的增加上，而常规直剪则主要表现为c值的增加。其主要原因在于，法向卸荷下是σ逐渐减小，因此试样的爬坡效应更加明显。常规直剪则是剪应力τ逐渐增大，从而啃断效应更加明显。实际工程中应结合岩体受力路径获取强度参数，若按常规直剪试验强度参数推导法向卸荷下试样的强度，其值将远大于试样的实际强度，从而偏于不安全。最后基于Jennings强度准则提出了考虑岩桥弱化与JRC影响的修正模型，模型预测结果与试验值误差在10%以内，表明建立的模型可较好地用于法向卸荷下非贯通节理岩体强度的预测。