考虑方向性与应力状态的粉砂质泥岩节理面粗糙度系数研究

【目的】深入探究粉砂质泥岩节理面在不同剪切方向与应力状态条件下的粗糙度系数取值方法。【方法】利用粉砂质泥岩相似材料与3D打印技术制作节理面,并开展不同应力状态下的节理面直剪试验,同时基于Grasselli提出的节理面形貌参数考虑剪切方向性,对粉砂质泥岩节理面抗剪强度特性进行研究。【结果】受节理面起伏程度、剪切方向以及法向应力的影响,粉砂质泥岩节理面在剪切过程中的破坏类型有所不同,且通过试验结果反算得到的节理面粗糙度系数JRC较Barton等提出的JRC经验值偏大。本文提出了考虑方向性与应力状态的粉砂质泥岩节理面粗糙度系数JRC取值方法,该方法的预测值与反算值误差小于10%。【结论】节理面粗糙度系数与剪切方向的起伏形态有显著关系;随着法向应力的增加,JRC也增加但增加的速率逐渐下降;考虑节理面剪切方向以及法向应力的JRC取值方法可有效预测不同剪切方向与法向应力条件下的粉砂质泥岩节理面的抗剪强度。