灌水泥浆硬性结构面压剪强度特性与蠕变特性研究

以灌水泥浆的节理裂隙等灌浆硬性结构面为研究对象，利用三轴室等设备对灌浆节理裂隙进行压剪破坏试验和压剪蠕变破坏试验；分析灌浆节理裂隙的破坏机制和强度特性，建立压剪条件下灌浆节理裂隙的屈服准则；分析其蠕变特点，研究快速试验、客观推断灌浆节理裂隙长期强度的新方法，并由压剪蠕变试验结果推断灌浆节理裂隙的长期压剪强度；建立引入强度时效性的灌浆节理裂隙非线性粘弹塑性蠕变模型。研究成果具有创新性，将拓展和完善岩体的强度理论和流变理论体系，推动岩石力学理论向深度和广度发展，为有限元等数值方法计算分析灌浆岩体的破坏机制、稳定性和长期变形奠定基础，具有重要的理论价值；将促进合理利用固结灌浆或注浆在强度、蠕变方面的加固作用，有助于经济合理地解决工程设计难题，保障国家重大工程项目的安全，并推动固结灌浆或注浆加固技术的发展应用，具有重要的工程意义和经济意义。

针对灌浆节理的剪切强度特性与蠕变特性开展研究。利用数值试验、室内试验方法对于灌浆节理进行压剪破坏试验和蠕变破坏试验，对其变形特点、破坏特点和破坏机制进行了深入研究分析。利用激光扫描仪，对劈裂张开型节理面进行扫描，在此基础上将节理表面离散成三角网，提出了一种新的基于三维均方根抵抗角的节理面粗糙度分形描述方法，用于描述节理粗糙度的各向异性特性；以Barton提出的十条标准节理剖面线为研究对象，建立一种新的JRC计算公式，从而使JRC的估算公式不再依赖于离散间距。引入节理三维形貌参数，建立了节理峰值剪切强度准则，比Barton准则更好地反映节理面强度；建立了考虑三维形貌特征的充填水泥浆岩石节理峰值剪切强度模型，能比较好地反映灌浆节理峰值强度随形貌参数、灌浆充填度、法向应力以及灌浆强度与岩壁强度比等的影响。研究建立了客观推断岩块或节理的长期强度的新方法，用于灌浆节理长期强度的变化研究。提出流变瞬时强度概念，建立了描述岩块和节理面的非线性粘弹塑性流变破坏模型；针对灌浆节理，研究并提出了灌浆节理的非线性粘弹塑性流变破坏模型。