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作为一种天然地质材料,岩体内部存在大量裂隙节理,节理对岩体强度以及变形特性有着控制影响,尤其是充填节理由于充填材料的软弱特性,更是对岩体稳定性有着重要影响。而充填节理的动态剪切特性则是近来岩体工程响应和安全性评价的关注的重要的问题,因此本文通过实验对不同速率下的充填节理变形特性以及强度特征进行分析,研究了充填节理的动态力学特征以及对剪切波传播的影响。具体研究工作如下: (1)首先采用RMT试验机对充填节理进行低速率下的剪切试验,研究了不同厚度不同法向压力下的剪切速率的影响。结果发现,剪切速率较大时,充填节理的剪切刚度明显偏大。剪切速率对充填节理的剪切强度影响较小,对应力位移全曲线的作用主要体现在曲线的初始阶段。对于平直节理,厚度对剪切强度和剪切刚度影响较小,节理的内摩擦角与充填厚度基本无关。 (2)基于应力波传播理论,自行研制了节理剪切装置,并对实验装置进行了校核实验,证明得到的是平面剪切波且传播过程中衰减可以忽略。采用该实验装置对两种材料下的人工充填节理进行了不同厚度不同法向压力的试验研究,并分析了充填节理对剪切波传播规律的影响。研究结果表明,随着法向压力增加,透射系数呈现双曲线形式增加,据此推测对于特定属性的节理,透射系数存在上限值。由于充填材料的弱化作用,充填节理的透射系数明显小于无充填节理的透射系数。两种材料下,厚度的影响均不明显。 (3)基于一维应力波传播理论以及均匀化假定将实验所得的入射波和透射进行分析得到节理的剪切位移关系。无充填节理与充填节理在不同法向压力下得到的应力位移关系均符合线性模型,定义剪切刚度为该线性线的斜率。剪切刚度与法向压力有线性正相关关系。厚度对剪切刚度影响可以忽略。与低速率下的剪切实验结果对比发现,剪切速率与剪切刚度同样有着正相关关系。剪切刚度与透射系数的关系与已有理论相比,吻合较好。 (4)采用离散元软件UDEC研究了充填节理对一维剪切应力波传播规律的影响。考虑了充填材料的滑移特性,当出现滑移时,结果透射波幅幅值与节理的强度以及波阻抗相关,与入射波波幅以及充填节理的厚度无关。