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作者：刘学伟;雷俊强;刘滨;姚文杰;白纪成;刘泉声;
单位：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室;湖北工业大学土木建筑与环境学院;平顶山天安煤业股份有限公司一矿;武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室;
摘要：工程中广泛存在的复合层状围岩的软弱层几何特征(倾角和厚度)对岩体稳定性的影响至关重要。为研究软弱层厚度及倾角对复合层状岩体的力学行为影响,首先,开展了含不同软弱层倾角(0°、30°、45°、60°)和厚度(1、2、3、4 cm)的复合层状岩体试样的单轴压缩试验,试验结果表明,随着软弱层倾角增加,试样的峰值强度和弹性应变能密度逐渐下降,但下降幅度随厚度的增加而降低,同时试样破坏模式由非层理面内张拉或整体破坏转为层理内滑移破坏;随着软弱层厚度的增加,试样的峰值强度逐渐减小,试样的破坏模式由沿层理面滑移转为层理面滑移与轴向劈裂的组合破坏模式。其次,通过最大信息系数分析表明,软弱层的厚度和倾角分别为试样力学特性与能量特性的主控制因素。最后,基于能量理论分析并结合峰前弹性应变能比和耗散能比,发现软弱层的不同倾角和厚度导致能量释放模式不同,进而影响试样的破坏模式和强度特征。研究结果揭示了软弱层对复合层状围岩的重要影响规律,对类似岩体的稳定性分析具有实际的参考价值。
关键词：复合层状岩石;软弱层;几何关系;力学特征;能量特性
基金资助：国家自然科学基金资助项目(U22A20234); 湖北省重点研发计划资助项目(2023BCB121)
