土石混合料–基岩接触面剪切力学特性及剪切带变形特征研究 |
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引用本文: | 杨忠平,刘浩宇,李进,李绪勇,刘新荣.土石混合料–基岩接触面剪切力学特性及剪切带变形特征研究[J].岩石力学与工程学报,2023(2):292-306. |
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作者姓名: | 杨忠平 刘浩宇 李进 李绪勇 刘新荣 |
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作者单位: | 1. 重庆大学土木工程学院;2. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室;3. 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆) |
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基金项目: | 重庆市自然科学基金面上项目(cstc2021jcyj-msxmX0558);;国家自然科学基金资助项目(42177125,41972266)~~; |
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摘 要: | 土石混合料–基岩接触面剪切力学特性因受多种因素影响而极其复杂,其中,界面细观形态是影响剪切力学特性及剪切带变形特征的重要因素之一。基于大型叠环单剪试验以及PFC2D数值模拟,揭示基岩界面细观形态对土石混合料–基岩界面剪切力学特性和剪切带特征以及演化规律的影响。结果表明:接触面抗剪强度随粗糙度增大而增大;粗糙度为表观黏聚力主要控制因素,当粗糙度由8.9增至11.5时,表观黏聚力提高95.3%;粗糙度对界面摩擦角的影响作用较小,界面摩擦角在27°上下波动。界面细观形态凹槽结构在一定倾斜角度内可发生“自锁”效应,凹槽内土石形成锁固体,锁固体可增大接触面抗剪强度,控制剪切带沿其外轮廓发展,出现“绕石”现象。平缓界面处块石具有“滞后效应”,易与周边土石形成强度远小于锁固体的“类锁固体”,控制剪切带绕其外轮廓与基岩界面分岔发展,使剪切带出现“包石”现象。基于能量变化,将剪切过程分为3个阶段:剪密阶段:应变能与摩擦能快速增长;线性增加阶段:应变能与摩擦能增长速率比例近似保持9∶1;应变硬化阶段:应变能占比持续下降,但仍占据主导地位。
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关 键 词: | 土力学 土石混合体 粗糙度 界面形态 剪切带 数值模拟 |
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