岩桥力学性质弱化及对非贯通节理岩体强度影响研究

The rock bridge mechanical properties weakening have very important influence on strength criterion to rock mass containing discontinuous joint. Through physical model test and numerical simulation test, this research study on weakening mechanism and weakening model to the rock bridge mechanical properties, also researches method to test the weakening degree, and improve the strength criterion. Firstly, through direct shear experiments to rock mass containing discontinuous joints and the mechanical properties tests to the rock bridge before and after these experiments, the weakening mechanism to the rock bridge is researched. Secondly, numerical simulation tests are done to deeply research the weakening microscopic mechanism. With the macro phenomenon and microscopic mechanism, the weakening model is improved deeply. Then, based on the mechanical properties tests and weakening mechanism, to test the rock bridge mechanical properties weakening degree is researched. Finally, based on the Jennings Theory, Lajtai Rock Bridge Theory and their revised theories, with the rock bridge mechanical properties weakening, the strength criterion of rock mass containing discontinuous joint is improved. In a word, by deeply and systematically researching the properties weakening, the strength criterion of rock mass containing discontinuous joint is further modified, and the research direction is broadened. The research results have important theoretical and application value for rock engineering.

岩桥力学性质弱化对非贯通节理岩体强度有非常重要的影响。通过物理模型试验和数值模拟试验，研究岩桥力学性质弱化机理、弱化模型，研究岩桥力学性质弱化度的测量方法，完善非贯通节理岩体强度准则。首先，基于岩桥力学性质弱化，进行非贯通节理岩体直剪试验和试验前后岩桥力学性质测试，研究岩桥力学性质弱化机理。其次，进行数值模拟试验，进一步研究岩桥力学性质弱化细观机理，并完善岩桥力学性质弱化模型。再次，基于岩桥力学性质测试和细观破坏机理，研究岩桥力学性质弱化度侧测量方法。最后，在Jennings方法、Lajtai岩桥理论及修正理论基础上，通过考虑岩桥力学性质弱化，完善非贯通节理岩体强度准则。总之，通过深入研究岩桥力学性质弱化，完善了非贯通节理岩体强度理论，拓展了非贯通节理岩体研究方向。岩桥力学性质弱化对非贯通节理岩体强度影响研究对岩体工程具有重要的理论意义和应用价值。

尽管许多研究发现非贯通节理岩体的抗剪强度与岩桥力学性质弱化有着密切的联系，但是，岩桥力学性质弱化没有得到深入研究。Jennings方法、Lajtai理论都没有考虑岩桥力学性质弱化对非贯通节理岩体强度的影响。. 首先，进行不同连通率、不同节理表面形貌、不同法向应力下的非贯通节理岩体模型试验研究。其次，进行不同连通率、不同节理表面形貌、不同法向应力下的非贯通节理岩体细观数值模拟试验。第三，对不同阶段非贯通节理岩体直剪试验后岩桥力学性质弱化进行了测试。第四，在研究了非贯通节理岩体破坏模式和抗剪强度准则。. 提出了非贯通节理岩体岩桥力学性质弱化测试方法。该测试方法原理明确,操作简单，数据可靠，能正确测试非贯通节理岩体岩桥力学性质弱化程度。.提出了非贯通节理岩体岩桥力学性质弱化机理，完善了非贯通节理岩体岩桥力学性质弱化模型。在直剪条件下作用下，在非贯通节理岩体形成拉应力带。随着剪切应力增大，拉应力带发生旋转，拉应力带倾向和带宽不断变化。非贯通节理岩体岩桥岩桥内部微元最小主应力达到抗拉强度时，发生张拉破坏且没有形成可见的裂隙，但使岩桥力学性质逐渐降低。当内部破坏点增加到一定程度时，岩桥力学性质发生弱化。随着剪切应力增大，拉应力带发生旋转，拉应力带倾向和带宽不断变化。拉应力带的范围就是岩桥力学性质弱化区域。. 依据岩桥的岩桥破坏原因和形态，提出非贯通节理岩体岩体的破坏模式分为四种。以Jennings方法、Lajtai 理论为基础，与非贯通节理岩体破坏模式相对应，考虑岩桥力学性质弱化，提出非贯通节理岩体的修改的抗剪强度准则。. 非贯通节理岩体岩桥力学性质弱化机理和破坏模式能合理解释试验现象。按非贯通节理岩体修正强度准则计算的抗剪强度与试验值吻合。非贯通节理岩体修正理论和强度准则可促进非贯通节理岩体理论和工程应用研究。