王佩新等：单压下节理密度及顿角对类岩石试件强度及变形的影响 ·497 2.2节理密度及节理倾角对单轴压缩强度的影响 1.0r 为便于度量节理密度及节理倾角对节理岩体强度 的影响，将含节理的类岩石试件的单轴压缩峰值强度 0.8 与完整模型试件的单轴压缩峰值强度的比值σ/σc 0.6 作为当量峰值强度网.本文对各个类型试件的单轴 峰值强度进行整理和统计，并分别绘出图4和图5.其 0.4 一5条节理 10条节理 中，图4反映了不同节理密度的当量峰值强度随节理 一15条节理 条数的变化规律，图5反映了不同节理倾角的当量峰 02 一20条节理 ◆一30条节理 值强度随节理倾角的变化规律.从这两幅图都可以看 出，当量峰值强度都小于1，说明节理的存在弱化了岩 25 45 75 90 节理倾角/) 石的强度 从图4可见，节理岩体的模拟试件的节理密度对 图5当量峰值强度随节理倾角的变化曲线 当量峰值强度的影响与节理倾角的大小有关：节理条 Fig.5 Variation of unified peak strength with joint inelination angle 数从5条到10条时，当量峰值强度随节理条数的增加 拟合曲线的斜率随节理条数（即节理密度）的变 而减小，减少的幅度与节理倾角有关：节理倾角越小， 化见图6，可以发现拟合曲线的斜率随节理密度的增 下降速度越快：节理条数从10条到30条时，节理倾角 大基本上是增大的，反映出随节理密度的增加，当量峰 为25°和90时，随节理条数的增加而缓慢下降：而节 值强度的变化速率加快.特别是在节理条数从5条增 理倾角为45°和75时，其当量峰值强度随节理密度的 加到10条时，变化速率加快了52.78%，其后，在10到 增加而缓慢上升 20条时，变化速率较为缓慢，在20条时当量峰值强度 1.0 增长速率达到最大，随后变化速率基本持平.这也反 映出节理密度的增加，加快了当量峰值强度的响应速 0.8 度，但当节理密度提高到一定程度时(15条)，其响度 0.6 速度变化不大 0.4 一250 0.2 45 4-750 一90° -0 1520 25 30 节理条数 图4当量峰值强度随节理密度的变化曲线 Fig.4 Variation of unified peak strength with joint density 10 1520 2530 从图5可见，当量峰值强度随节理倾角的增大而 节理条数 增大.从图中可以看出当量峰值强度随倾角变化的曲 图6拟合曲线斜率随节理密度变化曲线 线线性关系明显，因此对其进行线性拟合，得到的拟合 Fig.6 Variation of the slope of the fitting line with joint density 曲线参数如表2. 表2试件当量强度与节理倾角的拟合参数 从图4可以看出节理条数从5条增加到10条时， Table2 Fitting parameters of the function between unified peak strength 25°、45°及75°倾角试件当量峰值强度分别降低了 and joint inclination angle under different joint densities 0.168、0.197和0.107.但当节理条数从10条增长到 30条时，其当量峰值强度在节理倾角为25°的试件中 节理条数 斜率，a/10-3 藏距，b R2 降低了0.0718，即节理条数从10条增长到30条时，其 4.13 0.418 0.890 强度削弱了7.18%：在节理倾角为45°和75°时，其强 10 6.31 0.164 0.903 度分别增强了11.3%和13.9%.说明节理密度在刚 15 6.27 0.182 0.961 开始增加时对试件峰值强度影响较大，节理密度的继 20 6.64 0.157 0.962 续增加对峰值强度的降低（或增加）将趋于平缓，试件 强度趋于稳定.从图5可以看出在节理密度一致的情 30 6.59 0.173 0.810 况下，节理倾角从25°增大到90°时其当量峰值强度增王佩新等: 单压下节理密度及倾角对类岩石试件强度及变形的影响 2. 2 节理密度及节理倾角对单轴压缩强度的影响 为便于度量节理密度及节理倾角对节理岩体强度 的影响，将含节理的类岩石试件的单轴压缩峰值强度 与完整模型试件的单轴压缩峰值强度的比值 σJC /σC 作为当量峰值强度［12］． 本文对各个类型试件的单轴 峰值强度进行整理和统计，并分别绘出图 4 和图 5． 其 中，图 4 反映了不同节理密度的当量峰值强度随节理 条数的变化规律，图 5 反映了不同节理倾角的当量峰 值强度随节理倾角的变化规律． 从这两幅图都可以看 出，当量峰值强度都小于 1，说明节理的存在弱化了岩 石的强度． 从图 4 可见，节理岩体的模拟试件的节理密度对 当量峰值强度的影响与节理倾角的大小有关: 节理条 数从 5 条到 10 条时，当量峰值强度随节理条数的增加 而减小，减少的幅度与节理倾角有关: 节理倾角越小， 下降速度越快; 节理条数从 10 条到 30 条时，节理倾角 为 25°和 90°时，随节理条数的增加而缓慢下降; 而节 理倾角为 45°和 75°时，其当量峰值强度随节理密度的 增加而缓慢上升． 图 4 当量峰值强度随节理密度的变化曲线 Fig． 4 Variation of unified peak strength with joint density 从图 5 可见，当量峰值强度随节理倾角的增大而 增大． 从图中可以看出当量峰值强度随倾角变化的曲 线线性关系明显，因此对其进行线性拟合，得到的拟合 曲线参数如表 2． 表 2 试件当量强度与节理倾角的拟合参数 Table 2 Fitting parameters of the function between unified peak strength and joint inclination angle under different joint densities 节理条数 斜率，a /10 － 3 截距，b Ｒ2 5 4. 13 0. 418 0. 890 10 6. 31 0. 164 0. 903 15 6. 27 0. 182 0. 961 20 6. 64 0. 157 0. 962 30 6. 59 0. 173 0. 810 图 5 当量峰值强度随节理倾角的变化曲线 Fig． 5 Variation of unified peak strength with joint inclination angle 拟合曲线的斜率随节理条数( 即节理密度) 的变 化见图 6，可以发现拟合曲线的斜率随节理密度的增 大基本上是增大的，反映出随节理密度的增加，当量峰 值强度的变化速率加快． 特别是在节理条数从 5 条增 加到 10 条时，变化速率加快了 52. 78% ，其后，在 10 到 20 条时，变化速率较为缓慢，在 20 条时当量峰值强度 增长速率达到最大，随后变化速率基本持平． 这也反 映出节理密度的增加，加快了当量峰值强度的响应速 度，但当节理密度提高到一定程度时( 15 条) ，其响度 速度变化不大． 图 6 拟合曲线斜率随节理密度变化曲线 Fig． 6 Variation of the slope of the fitting line with joint density 从图 4 可以看出节理条数从 5 条增加到 10 条时， 25°、45°及 75° 倾角试件当量峰值强度分别降低了 0. 168、0. 197 和 0. 107． 但当节理条数从 10 条增长到 30 条时，其当量峰值强度在节理倾角为 25°的试件中 降低了 0. 0718，即节理条数从 10 条增长到 30 条时，其 强度削弱了 7. 18% ; 在节理倾角为 45°和 75°时，其强 度分别增强了 11. 3% 和 13. 9% ． 说明节理密度在刚 开始增加时对试件峰值强度影响较大，节理密度的继 续增加对峰值强度的降低( 或增加) 将趋于平缓，试件 强度趋于稳定． 从图 5 可以看出在节理密度一致的情 况下，节理倾角从 25°增大到 90°时其当量峰值强度增 · 794 ·