【摘 要】
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为了研究岩石不连续面的拉剪力学行为，采用自主研制的拉剪装置开展天然灰岩层面在法向拉应力作用下的直剪试验，分析了剪切应力-位移曲线、层面断裂形态及强度特征。拉剪应力作用下断裂面无摩擦粉碎区和局部崩裂。随法向拉应力的增加，剪切强度呈非线性减小。进一步，采用PFC模拟研究了锯齿状层面起伏特征对其拉剪破裂及强度特性的影响。随法向拉应力的增大，剪切裂纹减少而拉伸裂纹增多。当起伏角较小时，裂纹沿锯齿层面产生；
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.41807279）； 河北省自然科学基金（No.E2019202336）； 天津市自然科学基金（No.20JCQNJC00980）～～；
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为了研究岩石不连续面的拉剪力学行为，采用自主研制的拉剪装置开展天然灰岩层面在法向拉应力作用下的直剪试验，分析了剪切应力-位移曲线、层面断裂形态及强度特征。拉剪应力作用下断裂面无摩擦粉碎区和局部崩裂。随法向拉应力的增加，剪切强度呈非线性减小。进一步，采用PFC模拟研究了锯齿状层面起伏特征对其拉剪破裂及强度特性的影响。随法向拉应力的增大，剪切裂纹减少而拉伸裂纹增多。当起伏角较小时，裂纹沿锯齿层面产生；当起伏角较大时，裂纹在锯齿面和锯齿内均有发生。可将锯齿状层面破坏分为沿锯齿面拉伸-剪切破裂、沿锯齿面拉伸-拉剪破裂和锯齿面-锯齿混合破裂3种模式，并具体分析了各模式的损伤演化。随起伏角增大，锯齿状层面的剪切强度先减小后增大，在起伏角为30°时达到最小值；随法向拉应力的增大，剪切强度近似线性减小，可采用Mohr-Coulomb准则进行描述，其摩擦角和黏聚力随起伏角的增加而减小。剪切强度、摩擦角和黏聚力随起伏角的变化规律主要受破裂模式的控制。随着层面黏结强度的增加，从锯齿面破裂逐渐转变为锯齿面-锯齿混合破裂。当层面黏结强度达到一定值以后，拉剪强度不再增加，主要受锯齿的岩石强度控制。
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