软弱结构面表面形态与充填度的力学特性研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2010／18(1)．0127．05软弱结构面表面形态与充填度的力学特性研究高文龙①姜耀东①湛川②(①中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083)(②北京国电华北电力工程有限公司北京100120)摘要结构面的表面形貌是一个复杂的研究对象，但其对结构面的力学性质有着重要作用。目前关于软弱结构面非充分充填状态研究很少。在分析了结构面的起伏形态后，借助摩擦学理论对充填软弱物质的结构面力学性质进行了分析。同时研究了地下水和泥膜等对结构面强度的“污染”效应。通过

2、与试验资料的对比，得到研究成果有其合理性。关键词结构面表面形态不充分充填粘着摩擦中图分类号：P642文献标识码：ATHESTUDYoFSTRUCTURAL．PLANEBASEDoNAPPEARANCEANDBACKFILLINGSTATEGAOWenlong①JIANGYaodong①ZHANChuan②((~)SchoolofMechanics&civilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beifng)，Belting100083)((Ⅳ0砒ChinaPowerEngineering

3、(Beijing)Co．，LTD．Beng100120)AbstractDiscontinuityofstructural—plane’Sappearanceisacomplexresearchobject；however，ithasimportantaninfluencetothemechanicalproperties．Atthepresenttime，thestudyofincompletelybackfillingofstructural—planeisverypoor．Theadhesivefrictiontheoryisappliedt

4、oresearchthechangingcourseofstructuralplane，whichisbasedontheanalysisofincompletelybackfilling．KeywordsStructuralplane，Appearance，Incompletelybackfilling，Adherefriction伏度的控制J。正如上述研究所指出，软弱结构面的1引言力学性质受控于充填物质和两侧硬性结构面形态和强度，然而对于这种由两相物质组成的结构面的综合结构面对岩体力学性质有着控制性的影响，尤其性质的研究并不充分。充填物质对硬性

5、结构面来说是含有充填物的软弱结构面，而其影响主要取决于结充当的是润滑剂的作用，研究结构面在不充分充填构面的发育情况～。软弱结构面是岩体中具有一(充分充填指结构面力学性质完全受控于充填的软弱定厚度的软弱带，与上下两侧的岩体相比具有高压物质)作用下的受力机制和力学性能对于理解软弱结缩、低强度等特征，其往往控制着岩体的变形破坏机构面的稳定性和分析其工程稳定性有着重要意义，因理及稳定性。软弱结构面的力学性质受物质成分与为自然界的软弱结构面大部分是不充分充填的，目前充填度、地下水、软弱层两侧硬性结构面的形状和起关于这方面的研究很少，基于此本文试图对建立非充{

6、收稿日期：2009—11—20；收到修改稿日期：2009—12—03．第一作者简介：高文龙，主要从事岩土工程．Email：gaowl@ncpe．tom．caJournalofEngineeringGeology工程地质学报2010分充填的结构面的研究机制，借以为硬性结构面和软各交点之问的截距在测量长度内的平均值，反映弱结构面之间搭建起联系的桥梁。表面不规则的波长或间距，以及粗糙度的疏密程度。UUUu2结构面的表面形态分析几几几几几—JL—JLL—JL_JL一2．1结构面的形态描述八／—、＼／结构面表面是由许多不同形态地微凸峰和凹谷组成，其表面几何特

7、性对于非充填和非充分充填的^／、，／1结构面力学性质起着决定性影响。对其表面几何特征采用形貌参数来描述，最常用地表面形貌参数是图2不同起伏曲线的RRFig．2ValueofRandRqofdifferentruggedcurve8表面粗糙度，即取表面上某一个截面的外形起伏曲。线来表示。根据表示方法的不同可分为一维、二维和三维的形貌参数。在结构面的一维描述和工程影响方面已有众多2．1．1一维描述的研究人员进行了大量的工作，如粗糙度系数JRC一维形貌通常用起伏曲线的高度来表示，如图和巴顿分级等的提出。然而需要出的是：一维形貌1，它描绘沿截面方向()上起

8、伏高度的起伏变化。参数不能完善地说明表面几何特征。如图4所示，Z四种表面轮廓的R。值相同，但形貌却很不一致，甚至完全相反，