摘要：在调研已有循环剪切设备的基础上,为开展循环作用下结构面的力学性质研究,提出了协同夹持式循环剪切构型,详细介绍了所研制的岩体结构面循环剪切装置的主要功能、设备组成和技术指标,并开展了一系列岩体结构面的测试试验。该循环剪切装置主要包括试验装置、动力系统、控制和采集系统三部分,设备最大法向压缩应力为60 MPa,最大循环剪切应力为100 MPa,最大试样尺寸为150 mm×150 mm×150 mm;设备更多地考虑了结构面循环剪切测试的研究需要,可以对岩体结构面试样开展多项力学试验,包括结构面法向压缩试验、结构面法向循环加卸载试验、多种控制模式下的结构面单调剪切试验,变路径循环剪切试验等,试验数据采集平稳、曲线光滑,证明了研制设备的有效性和准确性。利用该装置对岩体结构面进行了多因素变量下的循环剪切试验,结果表明:结构面的循环剪切力学性质与法向应力、结构面粗糙度、剪切速率和循环次数密切相关,结合三维扫描仪,进行试样试验前和试验后的三维纹理扫描,建立三维数字地形,研究了结构面在循环剪切中的破坏过程和破坏模式。相关研究成果将为岩体结构面在循环荷载作用下的力学破坏机制与本构模型研究提供技术支撑。

摘要：基于现有结构面剪切力学特性研究中对简单几何形态结构面研究多,天然形态结构面研究少,力学性质演化研究多,几何形态演化研究少的研究现状,通过巴西劈裂试验制备近天然形态岩石结构面,并采用模拟材料批量复制劈裂结构面试样的方法,开展循环荷载作用下岩石劈裂结构面的剪切力学特性演化规律与影响因素研究,分析法向应力、循环剪切次数、岩壁强度以及结构面粗糙度对循环剪切作用下岩体结构面力学特性和形貌特征的影响。最终通过在黏着摩擦理论-Barton经验公式中引入与循环剪切次数Nd有关的负指数假定劣化参数,提出了岩体结构面循环剪切强度公式。研究结果表明:法向应力、岩壁强度、结构面粗糙度越大,结构面的最大剪应力越大;法向应力、循环剪切次数、结构面粗糙度越大,岩壁强度越小,则归一化粗糙度参数越小。提出的循环剪切强度公式较好地验证了试验结果,可为工程安全设计提供理论参考。

摘要：利用人工材料浇注含二阶起伏体的模拟岩石节理试样,进行常法向荷载循环剪切试验,研究节理剪切力学特性在循环剪切过程中的劣化规律。试验结果表明:二阶起伏体对节理循环剪切力学特性有重要影响,剪切强度、剪切刚度、剪胀角随剪切循环次数增大而衰减,衰减趋势随着二阶起伏度的增大而加快;法向应力、二阶起伏度较大时,二阶起伏体对剪切力学特性的影响主要体现在第1轮剪切循环中,在随后的剪切循环中影响不明显;法向应力、二阶起伏度较小时,二阶起伏体的影响在前几轮循环剪切过程中均有较清晰的体现。基于Hertz接触力学理论,提出了节理面微凸体球面接触细观模型,揭示了节理循环剪切宏观试验现象的力学机制。

摘要：对原状温州黏土进行了三轴不排水循环剪切试验,系统分析了黏土在循环剪切过程中应变和孔压的累积特性以及加载频率的影响。考虑到天然黏土不等向固结历史的影响,试验土样在循环剪切前均先K0固结至原位应力状态。研究表明,对于K0固结软黏土,以剪应变累积曲线出现拐点作为循环破坏标准较为合适,此拐点对应的单幅破坏峰值剪应变εs,tp大小基本恒定为3%,与加载频率、循环偏应力幅值等因素无关;循环荷载幅值一定时,荷载持续时间t对黏土的循环剪切性状起控制作用,可综合反映加载频率和振次的影响。根据黏性不排水循环累积效应与静力蠕变过程的相似性,按静力蠕变等效的思路,采用建立的各向异性弹黏塑性本构模型对其进行模拟分析,并通过试验验证了此流变等效方法的有效性。

摘要：采用室内大型剪切系统通过变剪切应变幅值条件下土工袋单元体系列循环剪切试验,研究了土工袋单元体的袋内材料填充率、竖向应力、剪切应变幅值等因素对其动力特性的影响。结果表明:在竖向应力为80 kPa时,袋内材料填充率越大土工袋减振效果越好,综合考虑施工效率等因素,建议采用90%作为土工袋单元体的最优填充率;竖向应力越大土工袋单元体的动剪切模量越大,水平剪切变形越大土工袋单元体的阻尼比越大;扰动较小时土工袋具有保持自身稳定的能力,扰动足够大时土工袋利用自身柔性提升阻尼,大量耗散振动能量。

摘要：对取自西沙群岛的珊瑚砂试样分别开展侧限压缩、三轴压缩、单向剪切和循环剪切4种试验,研究不同加载方式和应力水平下颗粒破碎及粒组转化关系,讨论珊瑚砂颗粒破碎优势区间的分布规律。提出通过颗粒破碎增长率来描述颗粒破碎程度随循环剪切次数的变化情况,发现随着循环次数的增加珊瑚砂颗粒破碎增长率由初始值迅速向0衰减,应力的升高会导致颗粒破碎增长率的衰减加快,颗粒破碎越快趋于稳定。提出当颗粒破碎增长率低于某很小值时视为颗粒破碎已经达到极限值,可在实际工程中将此极限破碎状态下珊瑚砂的力学参数用作设计上的极值,以此作为颗粒破碎影响下最不利或最有利情况。颗粒接触力较高但颗粒之间相对运动不充分的试样发生颗粒破碎后粒组转化缺乏规律性,充分的颗粒相对运动使得颗粒破碎后粒组转化呈现明显的相似性和规律性。粒组含量变化趋势在粒径0.25 mm处由波动变化转换到稳定增长,此阈值粒径随着颗粒之间接触力的增加而减小。颗粒破碎在整个粒径范围内并非均匀分布,而是存在典型的粒径增长区间和粒径丢失区间。在相同的粒径坐标模式下,典型破碎优势区间对应于颗粒级配曲线的转折区域。