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沿节理面的剪切滑移是工程岩体的主要破坏模式,声发射技术可以对节理面破坏过程中的裂纹开展和能量释放进行监测,因此在实验室内研究节理面的剪切力学行为和声发射特性具有一定的工程意义。本文以人工浇筑的规则锯齿形水泥砂浆节理面试件为研究对象,采用YZW-30微机控制电动应力式岩石直剪仪和DS2全信息声发射信号分析仪进行节理面直剪过程的声发射试验,研究法向应力和起伏角度对于节理面剪切力学行为和声发射特性的影响,主要研究成果有:(1)对于起伏角度较小的节理面,破坏模式主要为磨损破坏,对于起伏角度较大的节理面,主要发生剪断破坏;法向应力较低时,破坏只在节理面的齿尖发生,随着法向应力的增加,破坏逐渐扩展至整个锯齿面,节理面的剪切强度逐渐增加,剪切过程中的剪胀现象逐渐减弱;随着起伏角度的增大,节理面的剪切强度、粘聚力和内摩擦角逐渐增大。(2)分别用Patton和Ladanyi提出的节理面抗剪强度模型对试验中的剪切强度进行拟合,对于起伏角度较小的节理面,其破坏主要是因为上下节理面之间的摩擦造成的,更适用于Patton提出的双直线抗剪强度模型;随着节理面起伏角度的增加,节理面的破坏不仅需要考虑节理面之间的摩擦效应,还需要考虑锯齿自身的强度,Ladanyi抗剪强度模型更能反映其破坏原因。(3)节理面仅在发生剪切破坏的前后出现明显的声发射信号,其余大部分阶段信号较少;声发射累计振铃计数和累计能量曲线表现出相同的变化趋势,分为“平静期”、“缓慢上升期”和“急剧上升期”三个阶段,可以用来预测节理面岩体是否会发生剪切破坏;随着法向应力的增加,出现峰值声发射信号的时间点延后,累计振铃计数和累计能量有减小的趋势;随着起伏角度的增加,声发射累计振铃和累计能量曲线急剧上升段的斜率增大,累计振铃计数和累计能量的峰值也增大。(4)采用PFC2D对规则节理面的直剪试验进行数值模拟,从细观角度给出节理面破坏过程中的裂纹演化过程,其模拟结果与室内试验结果吻合度较好。用PFC2D模拟不规则节理面的直剪过程,结果表明:随着法向应力的增加,其剪切强度逐渐增大,到达峰值剪切强度所经历的时间增加,剪胀现象逐渐减弱;不规则节理面的剪切强度和法向应力的关系与Braton提出的JRC-JCS抗剪强度模型拟合度较好。