第12期 金爱兵等：断续节理对岩体力学性能的影响 ·1361· 随岩桥长度的增加分别为129.8、125.8、126.0、 2.2节理长度的影响 129.6和130.8MPa,岩样的弹性模量变化也不大， 固定岩桥长度为1.0cm,倾角45°，围压30MPa, 可见断续节理的存在使得岩样的峰值强度降低，但 分析节理长度对试件力学性质的影响.图3为节理 是岩桥长度的变化却不会对峰值强度和弹性模量产 长度为0.8cm岩样微破裂变化图，图4为不同节理 生较大影响. 长度岩样应力一应变曲线.按节理长度从小到大的 180m 顺序，岩样最终微破裂个数分别为2879、2970、 2574、2417和3642 150 不同节理长度岩样的最终破裂情况同前节所述 基本一致，也是以拉破裂为主.由于篇幅限制，仅以 0.8cm节理长度岩样的破裂过程来进行分析.从岩 90 。一完整试样 ◆-0.50cm 样的整个破裂过程来看，节理面端部首先出现拉破 4-0.75cm 60 -1.00cm 裂，翼裂纹不断扩展，并且节理面相邻端部翼裂纹以 -1.25cm 1.50cm 一定夹角相交，岩桥被贯通，同时次生裂纹也不断增 6 多，最终导致岩样出现一条与节理面方向基本一致 应变mm 的宏观裂纹，如图3所示.但是，节理长度大的岩样 图2不同岩桥长度岩样应力一应变曲线 比节理长度小的岩样更早出现微破裂，这一点也可 Fig.2 Stressstrain curves of rock samples containing different 以在图4中得到验证，即同应力水平，节理长度大的 lengths of rock bridges 岩样应变较大. b (ch d 图30.8cm节理长度岩样微破裂变化.(a)36000步：(b)40000步：(c)45000步：(d)54000步：(c)63000步：()78000步 Fig.3 Micro-fracture change in a rock sample with the joint length of 0.8 cm:(a)36000 steps;(b)40000 steps;(c)45000 steps:(d)54000 steps:(e)63000 steps:(f)78000 steps 180 长度的增加逐渐降低，将图4与图2对比可知，相对 于岩桥来讲，断续节理岩样的力学特性对节理长度 150 更加敏感 2.3倾角的影响 固定岩桥长度1cm,节理长度1cm,围压 90 一。一完整试样 。-0.7cm 30MPa,分析倾角对试件力学性质的影响.图5为 -0.8cm 不同倾角岩样初始微破裂图，图6为0°倾角岩样的 平-0.9em ←-1.0cm 破裂过程，图7为不同倾角岩样应力一应变曲线图， 3 图8为初裂强度和峰值强度随倾角的变化 应变/mm 从岩样的初始破裂情况来看，当倾角大于等于 图4不同节理长度岩样应力一应变曲线 45°时，岩样的破裂形式为节理面端部首先出现拉破 Fig.4 Stress-strain curves of rock samples containing different joint 裂，翼裂纹不断延伸，节理面相邻端部翼裂纹以一定 lengths 夹角相交，岩桥被贯通，如图5所示；当角度小于 从图4中可以看出，随节理长度的增加，岩样表 45时，随着倾角的降低，岩样的初破裂模式明显转 现出明显的蠕变特性和延性破坏.应力一应变曲线 变，0°和30°岩样的初始破裂是从2号节理面端部开 在峰后表现出上下波动的趋势，模拟结果与文 始的，而15°岩样中1号节理面附近的微破裂较 献0]室内试验得出的结论一致.峰值强度随节理 严重.第 12 期 金爱兵等: 断续节理对岩体力学性能的影响 随岩 桥 长 度 的 增 加 分 别 为 129. 8、125. 8、126. 0、 129. 6 和 130. 8 MPa，岩样的弹性模量变化也不大， 可见断续节理的存在使得岩样的峰值强度降低，但 是岩桥长度的变化却不会对峰值强度和弹性模量产 生较大影响． 图 2 不同岩桥长度岩样应力--应变曲线 Fig． 2 Stress-strain curves of rock samples containing different lengths of rock bridges 2. 2 节理长度的影响 固定岩桥长度为 1. 0 cm，倾角 45°，围压30 MPa， 分析节理长度对试件力学性质的影响． 图 3 为节理 长度为 0. 8 cm 岩样微破裂变化图，图 4 为不同节理 长度岩样应力--应变曲线． 按节理长度从小到大的 顺序，岩样最终微破裂个数分别为 2 879、2 970、 2 574、2 417 和 3 642． 不同节理长度岩样的最终破裂情况同前节所述 基本一致，也是以拉破裂为主． 由于篇幅限制，仅以 0. 8 cm 节理长度岩样的破裂过程来进行分析． 从岩 样的整个破裂过程来看，节理面端部首先出现拉破 裂，翼裂纹不断扩展，并且节理面相邻端部翼裂纹以 一定夹角相交，岩桥被贯通，同时次生裂纹也不断增 多，最终导致岩样出现一条与节理面方向基本一致 的宏观裂纹，如图 3 所示． 但是，节理长度大的岩样 比节理长度小的岩样更早出现微破裂，这一点也可 以在图 4 中得到验证，即同应力水平，节理长度大的 岩样应变较大． 图 3 0. 8 cm 节理长度岩样微破裂变化． ( a) 36 000 步; ( b) 40 000 步; ( c) 45 000 步; ( d) 54 000 步; ( e) 63 000 步; ( f) 78 000 步 Fig． 3 Micro-fracture change in a rock sample with the joint length of 0. 8 cm: ( a) 36 000 steps; ( b) 40 000 steps; ( c) 45 000 steps; ( d) 54 000 steps; ( e) 63 000 steps; ( f) 78 000 steps 图 4 不同节理长度岩样应力--应变曲线 Fig． 4 Stress-strain curves of rock samples containing different joint lengths 从图 4 中可以看出，随节理长度的增加，岩样表 现出明显的蠕变特性和延性破坏． 应力--应变曲线 在峰后表现出上下波动的趋势，模 拟 结 果 与 文 献［10］室内试验得出的结论一致． 峰值强度随节理 长度的增加逐渐降低，将图 4 与图 2 对比可知，相对 于岩桥来讲，断续节理岩样的力学特性对节理长度 更加敏感． 2. 3 倾角的影响 固定 岩 桥 长 度 1 cm，节 理 长 度 1 cm，围 压 30 MPa，分析倾角对试件力学性质的影响． 图 5 为 不同倾角岩样初始微破裂图，图 6 为 0°倾角岩样的 破裂过程，图 7 为不同倾角岩样应力--应变曲线图， 图 8 为初裂强度和峰值强度随倾角的变化． 从岩样的初始破裂情况来看，当倾角大于等于 45°时，岩样的破裂形式为节理面端部首先出现拉破 裂，翼裂纹不断延伸，节理面相邻端部翼裂纹以一定 夹角相交，岩桥被贯通，如图 5 所示; 当角度小于 45°时，随着倾角的降低，岩样的初破裂模式明显转 变，0°和30°岩样的初始破裂是从 2 号节理面端部开 始的，而 15° 岩样中 1 号节理面附近的微破裂较 严重． ·1361·