·500· 工程科学学报，第39卷，第4期 张拉破坏，主要发生在缓倾角节理(25°)及垂直 为45°+34°/2=62)，位于45°与75°中间.此时的剪 倾角节理上.发生在缓倾角节理的主要原因是由于缓 切面与节理面接近平行，沿节理面剪切滑移破坏，其抗 倾角节理的有效剪力？不足于驱动平行于节理方向的 压峰值强度尽管不高，但比张拉破坏峰值强度更高，弹 剪切破坏，而受节理面间的摩擦阻力作用，侧边岩桥承 性变形时节理也出现闭合，应变较大，其弹性模量更 受超过其抗拉强度的横向拉应力，此时就会发生张拉 高.由于受贯通面及节理面摩擦作用影响，往往具有 破坏，出现劈裂现象，每裂开一层，试件达到一个峰值， 较大的残余强度. 由于受到轴向应力的挤压，内部受到破坏，峰值越来越 对于复合破坏，主要发生在倾角为45°和75°的节 小，直至完全破坏，应力一应变曲线表现为多峰值曲 理试件和节理条数较多（≥15条）的缓倾角节理试件 线.由于岩石的抗拉强度较小，其曲线峰值强度相对 上(25).复合破坏存在3种情况：第一种是以张拉破 较小.因为弹性变形时，预制张开节理出现闭合，应变 坏为主，出现剪切裂纹，见图1l(a)和图(c),由于节理 相对较大，其弹性模量相对较小，其试件性质表现为延 密度较大，使得其分支裂纹达到极限长度ln=h/sina 性.而发生在垂直倾角节理的张拉破坏，主要是由于 (α为节理倾角，h为上下两节理中心的间距)变小，缓 侧边岩桥端部垂直轴向应力的支裂纹的产生及相互贯 倾角的有效剪力可以驱动沿节理面的剪切破坏，但由 通导致的整体张拉破坏.其峰值强度相对于完整试件 于有效剪力较小，主要以张拉破坏为主：第二种是以剪 变化较小是由于密集短柱的受压承载力与平板受压承 切破坏为主，见图11(b),此时的破坏形式先产生剪切 载力相差不大.在弹性变形阶段时，其轴向应力方向 裂纹，贯穿整个试件，但由于节理面和贯通面的不平整 不存在节理闭合现象，对应应变稍小，弹性模量较大， 使得剪切面摩擦力过大，在剪切面附近形成纵向拉伸 其试件表现为脆性破坏，这与Jaeger等6切研究成果 裂纹，发生张拉破坏，张拉破坏的发生又推动了剪切面 致. 的滑移，直至试件最终破坏：第三种是张拉破坏及剪切 对于剪切破坏，主要发生在倾角为45°和75°的节 破坏共同作用，二者破坏作用不分主次.对于复合破 理试件上.根据完整岩石试件破坏的剪切面倾角B一 坏，其峰值强度相对较高，弹性变形时节理出现闭合， 般等于45°+山/2左右（该完整试件的剪切面倾角B约 应变较大，弹性模量较大. (a (b) (c) (d④ 图11节理条数为20时试件不同节理倾角的破坏图.(a)25:(b)45°：(c)75:(d)90° Fig.11 Failure of specimens with 20 joints with different joint inclination angles:(a)25:(b)45:(c)75:(d)90 系统研究了节理密度与节理倾角的双重因素共同作用 3结论 下对应力一应变曲线及单轴压缩强度和弹性模量的影 通过预制张开节理类岩石试件的单轴压缩试验，响.从试验结果可以得到以下几点结论工程科学学报，第 39 卷，第 4 期 张拉破坏，主要发生在缓倾角节理( 25°) 及垂直 倾角节理上． 发生在缓倾角节理的主要原因是由于缓 倾角节理的有效剪力 τ 不足于驱动平行于节理方向的 剪切破坏，而受节理面间的摩擦阻力作用，侧边岩桥承 受超过其抗拉强度的横向拉应力，此时就会发生张拉 破坏，出现劈裂现象，每裂开一层，试件达到一个峰值， 由于受到轴向应力的挤压，内部受到破坏，峰值越来越 小，直至完全破坏，应力--应变曲线表现为多峰值曲 线． 由于岩石的抗拉强度较小，其曲线峰值强度相对 较小． 因为弹性变形时，预制张开节理出现闭合，应变 相对较大，其弹性模量相对较小，其试件性质表现为延 性． 而发生在垂直倾角节理的张拉破坏，主要是由于 侧边岩桥端部垂直轴向应力的支裂纹的产生及相互贯 通导致的整体张拉破坏． 其峰值强度相对于完整试件 变化较小是由于密集短柱的受压承载力与平板受压承 载力相差不大． 在弹性变形阶段时，其轴向应力方向 不存在节理闭合现象，对应应变稍小，弹性模量较大， 其试件表现为脆性破坏，这与 Jaeger 等［16--17］研究成果 一致． 对于剪切破坏，主要发生在倾角为 45°和 75°的节 理试件上． 根据完整岩石试件破坏的剪切面倾角 β 一 般等于 45° + ψ/2 左右( 该完整试件的剪切面倾角 β 约 为 45° + 34° /2 = 62°) ，位于 45°与 75°中间． 此时的剪 切面与节理面接近平行，沿节理面剪切滑移破坏，其抗 压峰值强度尽管不高，但比张拉破坏峰值强度更高，弹 性变形时节理也出现闭合，应变较大，其弹性模量更 高． 由于受贯通面及节理面摩擦作用影响，往往具有 较大的残余强度． 对于复合破坏，主要发生在倾角为 45°和 75°的节 理试件和节理条数较多( ≥15 条) 的缓倾角节理试件 上( 25°) ． 复合破坏存在 3 种情况: 第一种是以张拉破 坏为主，出现剪切裂纹，见图 11( a) 和图( c) ，由于节理 密度较大，使得其分支裂纹达到极限长度 lm = h / sin α ( α 为节理倾角，h 为上下两节理中心的间距) 变小，缓 倾角的有效剪力可以驱动沿节理面的剪切破坏，但由 于有效剪力较小，主要以张拉破坏为主; 第二种是以剪 切破坏为主，见图 11( b) ，此时的破坏形式先产生剪切 裂纹，贯穿整个试件，但由于节理面和贯通面的不平整 使得剪切面摩擦力过大，在剪切面附近形成纵向拉伸 裂纹，发生张拉破坏，张拉破坏的发生又推动了剪切面 的滑移，直至试件最终破坏; 第三种是张拉破坏及剪切 破坏共同作用，二者破坏作用不分主次． 对于复合破 坏，其峰值强度相对较高，弹性变形时节理出现闭合， 应变较大，弹性模量较大． 图 11 节理条数为 20 时试件不同节理倾角的破坏图． ( a) 25°; ( b) 45°; ( c) 75°; ( d) 90° Fig． 11 Failure of specimens with 20 joints with different joint inclination angles: ( a) 25°; ( b) 45°; ( c) 75°; ( d) 90° 3 结论 通过预制张开节理类岩石试件的单轴压缩试验， 系统研究了节理密度与节理倾角的双重因素共同作用 下对应力--应变曲线及单轴压缩强度和弹性模量的影 响． 从试验结果可以得到以下几点结论． · 005 ·