第12期 金爱兵等：断续节理对岩体力学性能的影响 ·1363· 空间位置密切相关，不同倾角试件的破裂方式也不 工程应用.北京：科学出版社，2001) 相同.另外，由于试样尺寸小，岩桥长度和节理长度 2]Harrison J P,Hudson J A.Engineering Rock Mechanics.Oxford: 过大使得节理对试件力学性质的影响必然受到试样 Pergamon,2000 B]Gehle C,Kutter H K.Breakage and shear behavior of intermittent 侧面的限制，可能会导致宏观参数失真 rock joints.Int J Rock:Mech Min Sci,2003,40(5):687 3 模拟结果与试验结果对比分析 [4]He J D,Fan J W.The strength behavior of rock mass with a group of open intermittent joints.J Chengdu Univ Sci Technol,1990 前人通过相似性模拟试验以及室内压缩试验研 (6):57 究了断续节理对岩体力学性质的影响.相似性模型 (何江达，范景伟.含一组未闭合断续节理脆性岩体强度特 性.成都科技大学学报，1990(6)：57) 试验表明：岩桥的贯通方式是在翼裂纹产生发展后， 5] Fan J W,He J D.The strength behavior of rock mass containing 岩桥内部产生张性破坏的次生裂纹，随着裂纹的连 oriented and closed intermittent joints.Chin J Rock Mech Eng, 接贯通，岩桥被剪断切，节理面间距对贯通的形式 1992,11(2):190 也有较大的影响.压缩试验研究表明：节理面长 (范景伟，何江达.含定向闭合断续节理岩体的强度特性.岩 石力学与工程学报，1992,11(2)：190) 度的增加，导致岩样应力一应变曲线表现出明显的 6 Zhou X P,Zhang Y X,Wang J H,et al.Study on coalescence 延性破坏，曲线由单峰曲线变为多峰曲线，岩体的峰 mechanism of splitting failure of rock masses with intermittent 值强度和弹性模量也呈现逐渐降低的趋势：当节 joints under compression.Chin J Rock Mech Eng,2005,24(1): 理面长度相同时，岩体的峰值强度随节理面倾角 8) 减小而逐渐增大@.这与数值模拟结果基本一 (周小平，张永兴，王建华，等。断续节理岩体劈裂破坏的贯通 致.数值模拟结果显示：不同节理角度岩样的初始 机理研究.岩石力学与工程学报，2005,24(1)：8) ] Zhu W S,Chen WZ,Shen J.Simulation experiment and fracture 破裂方式不同.倾角为0°的节理岩体的破裂方式 mechanism study on propagation of echelon pattern cracks.Acta 与其他角度岩样的破裂方式不同，表现为翼裂纹 Mech Solida Sin,1998,19(4):355 的扩展和次生裂纹的延伸，中间岩桥没有被贯通. (朱维申，陈卫忠，申晋.雁形裂纹扩展的模型试验及断裂力 室内试验得出0°倾角岩样强度最大，而模拟结果 学机制研究.固体力学学报，1998,19(4)：355) 得出15°节理岩样的强度最大，这一点与室内试验 [8]Liu M Y,Xia CC.Research on rock mass containing discontinu- ous joints by direct shear test based on weakening mechanism of 的结果不同. rock bridge mechanical properties.Chin Rock Mech Eng,2010, 4结论 29(7):1467 (刘远明，夏才初.基于岩桥力学性质弱化机制的非贯通节理 (1)岩桥的破裂方式为翼裂纹扩展下的拉剪复 岩体直剪试验研究.岩石力学与工程学报，2010,29(7)： 合破坏，模型破裂大致经历了翼裂纹的扩展、次生裂 1467) 9]Xia CC,Xiao W M,Liu Y M.Study of mechanical model for 纹的延伸以及岩桥的贯通三个过程，而且表现出明 weakening process of discontinuous joint rock bridge.Chin Rock 显的蠕变特性以及延性破坏 Mech Eng,2010,29(8):1538 (2)岩桥长度的变化对峰值强度和弹性模量影 (夏才初，肖维民，刘远明.非贯通节理的岩桥弱化力学模型 响较小，相比岩桥长度，节理岩样的力学特性对节理 研究.岩石力学与工程学报，2010,29(8)：1538) 长度更加敏感 [10]Chen X,Liao Z H,Li D J.Experimental study of effects of joint (3)对于不同的节理倾角，岩石试件表现出不 inclination angle and connectivity rate on strength and deformation properties of rock masses under uniaxial compression.Chin J 同的初始破裂形式，0°倾角岩样的破裂方式为翼裂 Rock Mech Eng,2011,30(4):781 纹的扩展和次生裂纹的延伸，中间岩桥没有被贯通， (陈新，廖志红，李德建.节理倾角及连通率对岩体强度、变 15°倾角岩样的初裂强度和峰值强度最大. 形影响的单轴压缩试验研究.岩石力学与工程学报，2011， 30(4):781) 参考文献 [1]Liu D Y,Ye X M,Zhu F.The ultimates strength evaluation of [Zhu W S,Li S C,Chen W Z.Failure Mechanism and Anchoring rock mass containing intermittent joints.Chongging Jianzhu Effects of Jointed Rock and Engineering Applications.Beijing: Unim,1997,19(2):21 Science Press,2001 (刘东燕，叶晓明，朱凡.断续节理岩体强度评价及承载力预 (朱维申，李术才，陈卫忠.节理岩体破环机理和锚固效应及 测.重庆建筑大学学报，1997,19(2)：21第 12 期 金爱兵等: 断续节理对岩体力学性能的影响 空间位置密切相关，不同倾角试件的破裂方式也不 相同． 另外，由于试样尺寸小，岩桥长度和节理长度 过大使得节理对试件力学性质的影响必然受到试样 侧面的限制，可能会导致宏观参数失真． 3 模拟结果与试验结果对比分析 前人通过相似性模拟试验以及室内压缩试验研 究了断续节理对岩体力学性质的影响． 相似性模型 试验表明: 岩桥的贯通方式是在翼裂纹产生发展后， 岩桥内部产生张性破坏的次生裂纹，随着裂纹的连 接贯通，岩桥被剪断［7］，节理面间距对贯通的形式 也有较大的影响［11］． 压缩试验研究表明: 节理面长 度的增加，导致岩样应力--应变曲线表现出明显的 延性破坏，曲线由单峰曲线变为多峰曲线，岩体的峰 值强度和弹性模量也呈现逐渐降低的趋势; 当节 理面长度相同时，岩体的峰值强度随节理面倾角 减小而逐渐增大［10］． 这与数值模拟结果基本一 致． 数值模拟结果显示: 不同节理角度岩样的初始 破裂方式不同． 倾角为 0°的节理岩体的破裂方式 与其他角度岩样的破裂方式不同，表现为翼裂纹 的扩展和次生裂纹的延伸，中间岩桥没有被贯通． 室内试验得出 0°倾角岩样强度最大，而模拟结果 得出 15°节理岩样的强度最大，这一点与室内试验 的结果不同． 4 结论 ( 1) 岩桥的破裂方式为翼裂纹扩展下的拉剪复 合破坏，模型破裂大致经历了翼裂纹的扩展、次生裂 纹的延伸以及岩桥的贯通三个过程，而且表现出明 显的蠕变特性以及延性破坏． ( 2) 岩桥长度的变化对峰值强度和弹性模量影 响较小，相比岩桥长度，节理岩样的力学特性对节理 长度更加敏感． ( 3) 对于不同的节理倾角，岩石试件表现出不 同的初始破裂形式，0°倾角岩样的破裂方式为翼裂 纹的扩展和次生裂纹的延伸，中间岩桥没有被贯通， 15°倾角岩样的初裂强度和峰值强度最大． 参 考 文 献 ［1］ Zhu W S，Li S C，Chen W Z． Failure Mechanism and Anchoring Effects of Jointed Rock and Engineering Applications． Beijing: Science Press，2001 ( 朱维申，李术才，陈卫忠． 节理岩体破坏机理和锚固效应及 工程应用． 北京: 科学出版社，2001) ［2］ Harrison J P，Hudson J A． Engineering Rock Mechanics． Oxford: Pergamon，2000 ［3］ Gehle C，Kutter H K． Breakage and shear behavior of intermittent rock joints． Int J Rock Mech Min Sci，2003，40( 5) : 687 ［4］ He J D，Fan J W． The strength behavior of rock mass with a group of open intermittent joints． J Chengdu Univ Sci Technol，1990 ( 6) : 57 ( 何江达，范景伟． 含一组未闭合断续节理脆性岩体强度特 性． 成都科技大学学报，1990( 6) : 57) ［5］ Fan J W，He J D． The strength behavior of rock mass containing oriented and closed intermittent joints． Chin J Rock Mech Eng， 1992，11( 2) : 190 ( 范景伟，何江达． 含定向闭合断续节理岩体的强度特性． 岩 石力学与工程学报，1992，11( 2) : 190) ［6］ Zhou X P，Zhang Y X，Wang J H，et al． Study on coalescence mechanism of splitting failure of rock masses with intermittent joints under compression． Chin J Rock Mech Eng，2005，24( 1) : 8) ( 周小平，张永兴，王建华，等． 断续节理岩体劈裂破坏的贯通 机理研究． 岩石力学与工程学报，2005，24( 1) : 8) ［7］ Zhu W S，Chen W Z，Shen J． Simulation experiment and fracture mechanism study on propagation of echelon pattern cracks． Acta Mech Solida Sin，1998，19( 4) : 355 ( 朱维申，陈卫忠，申晋． 雁形裂纹扩展的模型试验及断裂力 学机制研究． 固体力学学报，1998，19( 4) : 355) ［8］ Liu M Y，Xia C C． Research on rock mass containing discontinu￾ous joints by direct shear test based on weakening mechanism of rock bridge mechanical properties． Chin J Rock Mech Eng，2010， 29( 7) : 1467 ( 刘远明，夏才初． 基于岩桥力学性质弱化机制的非贯通节理 岩体直剪试验研究． 岩石力学与工程学报，2010，29 ( 7 ) : 1467) ［9］ Xia C C，Xiao W M，Liu Y M． Study of mechanical model for weakening process of discontinuous joint rock bridge． Chin J Rock Mech Eng，2010，29( 8) : 1538 ( 夏才初，肖维民，刘远明． 非贯通节理的岩桥弱化力学模型 研究． 岩石力学与工程学报，2010，29( 8) : 1538) ［10］ Chen X，Liao Z H，Li D J． Experimental study of effects of joint inclination angle and connectivity rate on strength and deformation properties of rock masses under uniaxial compression． Chin J Rock Mech Eng，2011，30( 4) : 781 ( 陈新，廖志红，李德建． 节理倾角及连通率对岩体强度、变 形影响的单轴压缩试验研究． 岩石力学与工程学报，2011， 30( 4) : 781) ［11］ Liu D Y，Ye X M，Zhu F． The ultimates strength evaluation of rock mass containing intermittent joints． J Chongqing Jianzhu Univ，1997，19( 2) : 21 ( 刘东燕，叶晓明，朱凡． 断续节理岩体强度评价及承载力预 测． 重庆建筑大学学报，1997，19( 2) : 21 ·1363·