【摘 要】
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在岩体结构中节理裂隙普遍存在,节理的存在会一定程度降低岩体的强度,而节理面的粗糙度又直接影响节理面力学特性,从而对岩体强度和变形等力学特性产生影响。因此,开展不同节理粗糙度对岩石力学特性影响的研究具有一定理论与实际指导意义。基于此,本文预制了不同节理起伏角（15°、30°、45°和60°）和不同节理倾角（30°、45°和60°）的规则粗糙度节理砂岩以及自然劈裂后的非规则粗糙度节理砂岩试样,用不同起
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在岩体结构中节理裂隙普遍存在,节理的存在会一定程度降低岩体的强度,而节理面的粗糙度又直接影响节理面力学特性,从而对岩体强度和变形等力学特性产生影响。因此,开展不同节理粗糙度对岩石力学特性影响的研究具有一定理论与实际指导意义。基于此,本文预制了不同节理起伏角（15°、30°、45°和60°）和不同节理倾角（30°、45°和60°）的规则粗糙度节理砂岩以及自然劈裂后的非规则粗糙度节理砂岩试样,用不同起伏角的节理面来表征不同节理粗糙度,节理起伏角15°、30°、45°和60°对应的粗糙度系数（JRC）分别为6、15、26和40。对规则粗糙度节理砂岩进行围压20MPa下的三轴压缩试验和不同法向应力（18MPa、15MPa、12MPa、9MPa和6MPa）的剪切试验,并通过理论公式结合三维激光扫描计算出非规则粗糙度节理砂岩的理论剪切强度,最后对非规则粗糙度节理砂岩进行剪切试验,来探讨节理砂岩在不同粗糙度下的强度、变形和破坏特征。通过研究,取得的主要成果如下:（1）对于规则粗糙度节理砂岩的三轴压缩试验,当节理倾角为60°时,节理面的破坏形式为滑移剪切破坏,节理倾角降低至45°和30°时,节理砂岩发生斜向剪切破坏。在定节理倾角变粗糙度的情况下,随着节理粗糙度的增加,节理砂岩三轴压缩强度与弹性模量均呈现先增长后降低的规律,且粗糙度系数为15时的节理砂岩三轴压缩强度最大;在定节理粗糙度变节理倾角的情况下,则表现出随着节理倾角的增加,节理砂岩三轴压缩强度呈逐渐降低、而弹性模量呈逐渐增加的规律,且30°倾角时的节理砂岩三轴压缩强度最大。（2）对于规则粗糙度节理砂岩的剪切试验,在法向应力18MPa、15MPa和12MPa下且在节理粗糙度系数为26和40时,节理面锯齿角会首先发生剪断破坏,随着剪切位移的增大锯齿角呈现出磨碎破坏的形态;在法向应力9MPa和6MPa下且节理粗糙度系数为6和15时,节理面锯齿角主要表现为齿尖的磨损破坏,同时有少部分锯齿发生剪断破坏。在定粗糙度变法向应力的情况下,随着法向应力的增加,节理砂岩峰值剪切强度均呈逐渐上升的规律;在定法向应力变粗糙度的情况下,随着节理粗糙度的增加,节理砂岩峰值剪切强度呈先上升后下降的规律。同一粗糙度的节理砂岩,当法向应力减小时,剪切刚度也逐渐减小;节理粗糙度越大,每组砂岩的平均剪切刚度呈现逐渐减小的规律。（3）对非规则粗糙度节理砂岩的节理面进行扫描后,根据每个节理面的高程求出节理面的粗糙度系数（JRC）,根据JRC值计算出非规则粗糙度节理砂岩的理论剪切强度,通过与室内非规则节理砂岩剪切试验结果对比,两者强度值较吻合。粗糙度在一定范围内时,岩石的剪切强度会随着节理粗糙度的增大而增加,同时,节理面基本摩擦角越大,节理面粗糙度系数（JRC）越大。
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