理论教育 岩体结构面剪切速率依存性机理解析

岩体结构面剪切速率依存性机理解析

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图7.21DJ与Df相对位置不同时的计算结果如表7.5所示,速率越大,Df和DJ的位置越接近,并且当摩擦抗力达到最大值时,JRC衰减量还不大,这样将二者组合得到的最终强度也表现得比较大。上述计算结果表明,结构面的速率依存性与结构面强度各组分的调动情况有着密切的关系。

岩体结构面剪切速率依存性机理解析

在不同加载速率条件下,采用JRCW模型计算以后发现,由于JRC抗力的衰减与裂隙发展或等效塑性变形直接相关,因此JRC抗力衰减临界变形DJ与剪切速率相关性不大,虽然DJ表现出了减小的趋势,但变化幅度较小。而摩擦抗力极限变形Df则随着剪切速率的增加而增加,其差值也越来越大(如表7.5中,Df-DJ)。如图7.21所示,DJ保持不变,改变Df,表示二者相对位置的改变,其计算结果与不同加载速率条件下的加载曲线效果类似。这表明加载速率的变化,改变了两部分抗力的相对调动时间,起裂应力以后,JRC抗力开始弱化,摩擦抗力开始启动,但是达到极限时的变形值却不尽相同,DJ和Df表示二者随塑性变形发展的快慢,二者数值越大,说明JRC抗力弱化和摩擦抗力达到稳定的过程越长,DJ和Df相对位置则决定了二者组合强度的高低,二者同时发生或JRC抗力衰减减小而摩擦强度很快达到稳定时,结构面表现出的强度就越大。如果JRC抗力完全衰减完毕,摩擦抗力还未达到稳定,那么二者的组合强度要比前者小得多,结构面的峰值也会变得不明显。

图7.21 DJ与Df相对位置不同时的计算结果(www.daowen.com)

如表7.5所示,速率越大,Df和DJ的位置越接近,并且当摩擦抗力达到最大值时,JRC衰减量还不大,这样将二者组合得到的最终强度也表现得比较大。如图7.21所示,Df=0.58mm时,变形最小,峰值强度时,JRC抗力衰减最少,摩擦强度调动最大,这时所表现出的强度也最大,这种现象也符合第3章中的声发射试验现象[53]。当加载速率较小时,累计撞击次数增加,这说明剪切速率较小时会产生较多的微裂隙,要达到同样强度,JRC抗力衰减较多,同时,这些微裂隙的产生,不利于垂直应力有效地施加在结构面的界面上,因而不利于摩擦抗力的调动,摩擦抗力的调动需要更多的Dp。上述计算结果表明,结构面的速率依存性与结构面强度各组分的调动情况有着密切的关系。

从不同剪切速率作用后的JRCresidual可知(表7.5),随着剪切速率的降低,JRCresidual具有减小的趋势,即剪切速率越小,越多裂隙的产生会对JRC产生较大弱化,进而导致JRCresidual减小,这种现象同样符合周辉[53]等所得到的声发射试验结果,即剪切速率越小,产生的裂隙越多,JRC被破坏得越完全,因而其衰减量越大,最后JRCresidual也就越小。

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