周辉等（2015）［53］对不同剪切速率条件下结构面的声发射进行了研究，如图3.16所示，随着剪切速率的增大，破坏时的声发射累积能量、累计撞击数、能量率以及撞击率均依次减小［图3.16（b）］，在同样法向应力条件下，剪切速率较慢时，累计撞击数较多，这表明速率越小，结构面单位时间内或单位荷载内发生的破裂数越多，同时，结构面齿形越多，上述现象表现得越明显。许江等［139］对完整砂岩采用位移控制方式进行直剪试验得出“剪切速率越小，累计撞击数越多”的结论，与上述试验的结论具有较好的一致性。

上述文献表明，结构面从开始加载直至破坏的过程是内部裂隙发展和损伤不断累积的过程，剪切速率较小时，结构面“突起物”内部有充足的时间孕育扩展，在裂纹扩展过程中遇到障碍物时，还会在障碍物处朝不同方向萌生出更多的翼裂纹，造成结构面内部产生较多裂纹，发出的撞击数和能量值越多，在剪切过程中较多裂隙的发生和扩展导致剪切刚度减小，相应的剪切变形增大，并且由于裂隙的产生，剪切过程中所表现出的黏聚力降低，其峰值强度值也随之降低，从能量的角度来看，这时结构面有足够的时间以裂隙发生、扩展的方式释放能量，而储存在结构面中的能量减少，由于储存的能量较少，破坏时脆性性质并不明显，剪切曲线的应力降较小。当剪切速率很大时，试件内部裂纹不能得到充分的扩展，发出的撞击数和能量值较少，储存在结构面中的能量较多，试样破坏时表现得较为剧烈，剪切曲线应力降较大，并且能够快速地形成贯通的裂隙，并表现出了脆性破坏的特征。

因此，结构面力学特性具有速率依存性的主要原因是结构面内部裂隙的扩展及裂隙扩展的时间效应。结合不同JRC和不同法向应力下的结构面剪切速率依存性试验可知，JRC或法向应力越大，剪切过程中剪齿效应越明显，结构面的剪切速率依存性越明显，剪切过程中剪断结构面之间的“突起物”越多。重复剪切试验结果也同样证明了上述结论。结构面剪切过程中的“突起物”越多，结构面中储存的能量也就越多，结构面中裂隙可发展的“空间”也就越大，结构面力学特性的速率依存性也就越强。(www.daowen.com)

图3.16　不同剪切速率条件下结构面剪切过程中声发射参数变化规律［53］