无锚杆锚固节理岩体的剪切力学特性分析

无锚试件节理面主要依靠素水泥浆液与节理面间的胶结力及节理两壁面间的摩擦力抵抗水平剪切力。研究加锚节理试件的抗剪力学特性,必须先研究未施加锚杆时,试件仅依靠节理面自身抗剪能力抵抗剪切位移时的变形与受力特征,进而与锚固试验结果作对比。

图3.11　无锚节理试件剪切应力-位移图(www.xing528.com)

图3.11为不同节理倾角的节理试件在无锚加固情况下的剪切应力-位移图,从图中的变化曲线可以看出:

不同节理倾角的剪切应力-位移曲线的趋势走向发展基本相似,都可划分成3个比较明显的阶段:第一阶段为线弹性变形阶段,该阶段的剪切应力随着位移的增加呈线性增长,节理面主要依靠试件与水泥浆之间的化学胶结力抵抗剪切作用,剪切位移较小,而强度上升速率迅速增大。第二阶段为应力跌落阶段,随着剪切试验的继续进行,位移不断增加,但是剪切应力达到峰值后出现跌落现象,出现此现象的主要原因是剪切试验所施加的剪切应力达到试件与水泥浆所提供的“胶结强度”,并伴随着二者之间的“化学胶结”发生破坏,从而无法继续抵抗剪切作用,出现剪切强度跌落现象。第三阶段为稳定阶段,曲线斜率变化幅度减小,趋于平缓,随着位移增加,应力基本保持平稳下降。当试件与水泥浆之间的“化学胶结”破坏后,节理面仅靠着界面之间的物理摩擦来抵抗剪切作用。从图中可以看出,节理倾角为45°的剪切强度最大,倾角为60°和30°时的强度相近,最小的节理倾角为0°,剪切强度随着节理倾角的变化的规律为45°＞60°＞30°＞0°。