结构面剪切破坏特性和其在滑移型岩爆研究中的应用.pdf

第34 卷 第X 期 岩石力学与工程学报 Vol.34 No.X 2015 年 X 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering XX. ，2015 结构面剪切破坏特性及其在滑移型 岩爆研究中的应用 周 辉，孟凡震，张传庆，杨凡杰，卢景景 ( 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071) 摘要：从锦屏二级水电站深埋隧洞施工中发现结构面的剪切滑移可能诱发极强岩爆，因此为研究结构面对滑移型 岩爆的控制机制，利用水泥砂浆作为模型材料制作了 3 种不同起伏高度的不规则锯齿形结构面并进行了直剪试验， 研究了不同起伏高度、剪切速率和法向压力下的结构面的强度特征和破坏机制，并对现场的滑移型岩爆进行了初 步的机制分析。研究结果表明，每种起伏高度的结构面的峰值抗剪强度和残余强度均随法向压力增大而增大；随 着起伏高度的增加，结构面的抗剪强度、内摩擦角逐渐增加；随着剪切速率增加结构面抗剪强度具有先增加后减 小的趋势；不同工况下结构面的破坏机制可归纳为锯齿的滑移错断机制、结构面上下盘的拉伸断裂机制和上盘前 端下盘后端的冲击断裂机制，结构面的起伏高度越大、法向应力越高，冲击断裂的规模越大；现场结构面的应力 集中程度、结构面面壁凸台的尺寸、强度和位置等决定了滑移型岩爆发生的等级、爆坑深度。 关键词：结构面滑移；直剪试验；岩爆机制；起伏高度；滑移错断；冲击断裂 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2015)00 –0000 –00 THE SHEAR FAILURE CHARACTERISTIC OF THE STRUCTURAL PLANE AND ITS APPLICATION IN THE STUDY OF SLIP ROCKBURST ZHOU Hui ，MENG Fanzhen ，ZHANG Chuanqing ，YANG Fanjie ，LU Jingjing (State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics ，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071 ，China) Abstract ：It is revealed that extremely intense rockburst may be caused by shear slip of structural plane during excavation of the deeply buried tunnels of Jinping II Hydropower Station，so to study the controlling mechanism of structural plane to the slip burst，irregular serrated structural planes with three different asperity heights were made of cement mortar which is used as model material and direct shear tests were performed to investigate strength characteristics and failure mechanisms of structural planes at various asperity height ，shearing velocity and normal stress，and mechani