人工结构面剪切试验及数值模拟分析

[目的]深入研究岩石结构面在剪切力学行为中三维形貌对抗剪强度的影响,揭示结构面的抗剪实质,为进一步认识结构面的性质提供依据.[方法]采用三维激光扫描仪和3D打印机完全重铸了人工制作的结构面试样,并且在室内进行5级法向应力下的直剪试验,记录下剪切前后的表面形貌.并且用FLAC 3D数值模拟软件模拟结构面在不同法向压力下的剪切力学运动,分析和总结剪切应力在结构面表面的分布规律.[结果]结构面的峰值抗剪强度与法向压力和结构面三维形貌有关,在同一剪切力作用下,法向应力越大,剪切接触面积越大,剪切应力的大小和范围都增大,结构面表面高处的小凸起体被大量剪断,而在较低处的小凸起体损坏区则不明显,表明较高处的结构面凸起体较容易被剪断.[结论]随着法向压力的增大,剪切应力的大小和范围都增大,区域并没有太明显的改变.