岩石破裂面的摩擦特性研究.pdf

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1、第3O卷第2期矿冶工程V01．3O№22010年04月MININGANDM哐TALLURGICALENGDEEIUNGApril2010岩石破裂面的摩擦特性研究①袁果，胡江春(1．湖南大学，湖南长沙410082；2．中原工学院，河南郑州450007)摘要：研究了自然状态和接触面掺泥两种情况下的砂岩、泥岩破裂面及其互层接触的摩擦特性。结果表明，在自然状态下，砂岩、泥岩的接触面的力一位移曲线具有相同形态，都能很快达到峰值强度；当接触面掺泥时，砂岩和泥岩的粘聚力和内摩擦角都有不同程度的降低，其中粘聚力下降尤其明显，与自然状态下相比，

2、其剪切应力和摩擦位移关系曲线发生了变化，剪应力与摩擦位移关系曲线也有不同，但是粘滑现象明显渐弱。关键词：岩石破裂面；摩擦性能；强度指标中图分类号：TU458文献标识码：A文章编号：0253—6099(2010)02—0025—03ResearchontheFrictionPropertiesofRockFracturePlaneYUANGuo，HUJiang．chun(1．HunanUniversity，Changsha410082，Hunan，China；2．ZhongyuanUniversityofTechnology，Z

3、hengzhou450007，Henan，China)Abstract：Frictionpropertieswerestudiedwhilesandstoneandmudstonefractureplanecontactedwithitsinterbedbothinthenaturalstateandontheconditionofmudblended．Resultsshowthatthestress—displacementcurvesobtainedfortheinterfaceofsandstoneandmudstone

4、havethesameshapeinthenaturalstate，bothreachingthepeakstrengthveryquickly．Andthecohesionandinnerfrictionangleallreducedtosomeextentwhiletheinterbedblendedwithmud，withthecohesionreducedmarkedly．Inthissituation，thestress—displacementcurveschanged，andwerequitedifferentf

5、romthoseinnaturalstate，withthestick—slipphenomenonsignificantlyweakened．Keywords：rockfractureplane；frictionproperties；strengthindex在岩石力学中，摩擦对各种尺度的岩体都有影响：块状、含植物径叶，平坦状断口。中砂岩为灰白色、石微观尺度上，假定摩擦是在微细的格里菲斯(Griffith)英为主，长石次之，含条带状黑色泥质及煤线，质较硬，裂缝的相对表面上；宏观尺度上，岩石的摩擦试验主要分选中等。是研究岩石破

6、裂面的表面形态uJ、摩擦的本构关1．1试件制备系J、摩擦强度．5以及摩擦强度与接触面表面形试验时首先测出破裂面面积，然后用水泥砂浆浇态的关系-3,5]。迄今为止，确定岩石破裂面的表面形注成标准件。将试件放入模具的水泥砂浆中，破裂面态和摩擦强度的关系仍然是个难题，运用分形几何可尽量与模具盒上平面平行，且高出水泥面5mm左右。以定量表示岩石表面形态和摩擦强度的关系¨．6J，但待试件的下半块水泥凝固后脱模，将试件翻转180。，是没有得到广泛承认和推广。用同样的方法浇注另半块。整个试件脱模后放入养护本文分别进行了自然状态和接触面掺泥两

7、种情况箱保养3周左右。下的摩擦试验，对摩擦试验中的现象进行了分析和讨1．2试验设备、原理及方法论，旨在进一步研究岩石破裂面随着中间加层成分的将试件放人xYJ一1型直剪仪的剪力盒中，加法变化而表现的力学行为，为研究复杂情况下岩体工程向应力，每块试件的法向应力分别为0．2、0．4、0．6、稳定性奠定基础。0．8MPa，试验过程中伺服控制系统可保持法向应力为一稳定恒值。剪切加载速率用等位移控制在0．5～1室内摩擦试验1mm／min，试件的总位移量控制在5～7mm。第一级样品为砂质泥岩和中砂岩，其中砂质泥岩深灰色、法向应力下剪完后卸下

8、剪力及法向应力，将试件复位①收稿日期：2009·l1—12作者简介：袁果(1964一)，女，湖南长沙人，副教授，主要从事土木工程、工程图学、计算机图形学等领域的教学和科研工作。矿冶工程第3O卷至初始位置，再进行下一级法向应力下的摩擦试验。加载在恒定速率下继续，则再次开始无规则