岩石剪切渗流耦合试验系统的主要目的是在法向应力作用下，严格分析节理岩体在剪切力作用下的力学行为。这种专门的测试设备对于量化环境退化——特别是冻融循环造成的退化——以及节理连贯性等几何因素如何降低岩石界面的结构完整性至关重要。
该系统充当诊断工具，超越了简单的强度测试；它将岩石节理的物理退化与剪切强度、刚度和摩擦角的量化下降相关联。
应力作用下的力学行为分析
模拟实际加载条件
该系统的核心功能是复制岩体在现场所经历的条件。通过施加法向应力同时诱导剪切，该试验模拟了隧道、边坡或基础中的岩石节理所承受的实际覆盖或约束压力。
绘制应力和位移图
该测试的一个关键输出是建立剪切应力和水平位移之间的关系。这些数据使工程师能够直观地了解节理在破坏前的变形情况，从而清晰地描绘出岩石的延展性或脆性。
量化关键力学参数
该系统专门针对三个重要的性能指标：剪切强度、剪切刚度和摩擦角。准确测量这些参数对于预测建在节理岩体中的工程结构的安全系数至关重要。
评估环境损害和节理几何形状
冻融循环的影响
该系统的一个主要应用是涉及冻融循环的研究。它评估反复冻融对节理表面微观结构的损害程度，从而导致力学性能下降。
评估节理连贯性
岩石节理很少是连续的；它们具有不同程度的连贯性（节理穿过岩体的程度）。该系统允许研究人员模拟不同连贯性水平下的剪切性能，以了解节理连续性如何影响整体稳定性。
理解权衡
变量相互作用的复杂性
虽然该系统提供了全面的数据，但分离特定变量可能具有挑战性。由于它将机械应力与渗流（由系统名称暗示）和环境损害（冻融）耦合在一起，因此区分哪个因素是导致破坏的主要原因需要细致的实验设计。
样品制备的敏感性
对节理连贯性等变量的测试需要精确的样品制备。人工节理或连贯性水平的创建方式存在细微的不一致性可能会引入结果的变异性，从而可能扭曲剪切应力和位移之间的相关性。
为您的目标做出正确选择
此测试系统不适用于一般指标测试；它适用于复杂岩石力学问题的保真度表征。
- 如果您的主要关注点是环境耐久性：使用此系统来精确量化在特定次数冻融循环后损失的剪切强度。
- 如果您的主要关注点是结构稳定性：关注剪切刚度和摩擦角数据，以优化用于边坡或隧道设计的数值模型。
最终，该系统弥合了理论岩石力学与节理岩体环境风化物理现实之间的差距。
总结表：
| 测量参数 | 工程意义 | 环境因素的影响 |
|---|---|---|
| 剪切强度 | 确定破坏前的最大承载能力 | 因冻融循环和节理连贯性而降低 |
| 剪切刚度 | 表明节理的刚度和变形抗力 | 因风化损害微观结构而退化 |
| 摩擦角 | 计算边坡和隧道安全系数的关键 | 根据节理表面粗糙度和饱和度而变化 |
| 应力-位移 | 绘制岩体的延性和破坏剖面图 | 根据围压和节理连续性而变化 |
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参考文献
- Yinge Zhu, Shuai Zhang. Research on Mechanical Properties of Rock Mass with Tiny Cracks under FTCs Conditions. DOI: 10.3390/sym16020234
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
