岩体结构面是弱面,对岩体的变形与破坏起着重要的控制作用。本文基于重庆南川甄子岩危岩体实地考察与治理工程实际,参考灰岩地区灰岩力学参数,通过室内三向应力状态压缩试验和数值模拟的方法,对含不同长度、倾角、数量的裂隙结构面类岩体试件共18种工况分析了其变形、破坏模式与力学特性:(1)对各工况在不同应力状态下的破坏模式进行了分析:单向应力作用下主要表现为脆性破坏,完整试件为剪切破坏,陡倾结构面试件为纵向劈裂状破坏;裂隙结构面较长时劈裂破坏面一定程度上受裂隙结构面控制。三向应力作用下围压值较小时出现剪切滑动“光滑面”;围压值较高时部分试件中部位置出现“锯齿型”的横断面。(2)根据应力-应变曲线特征发现:单向应力状态下应力-应变曲线具有明显的脆性破坏特征;围压作用下表现出脆性到塑性的过渡状态和塑性流动型。(3)基于摩尔库伦强度准则取得抗剪强度参数内摩擦角和粘聚力值。(4)随围压增高,试件峰值强度和残余强度值增高。引入峰值强度劣化系数和残余强度劣化系数′表征裂隙结构面几何因素对强度的削弱程度。(5)根据杨氏模量特征分析探讨了不同围压作用下裂隙几何因素的改变对试件变形特性的影响。(6)含陡倾结构面的各工况破坏前应变与围压呈正增长趋势;获得了破坏前应变与围压关系数学表达式;峰值前应变受裂隙结构面影响较大。(7)RFPA软件模拟结果与室内试验结果基本吻合。(a)观察分析模型试件破坏过程裂纹扩展情况:单裂隙试件的扩展角大小与结构面倾角呈线性关系。结构面长度越长出现上裂隙扩展线越晚,单裂隙比双裂隙更易出现扩展线。(b)对各模型试件的声发射现象进行了研究分析:随着加载的进行声发射活动逐渐活跃;含陡倾结构面模型试件的峰值声发射次数较大。单向应力下,加载初期出现第一个声发射平静期,持续时间随着倾角的增加而增加、随长度的减小而增加。三向应力作用下平静点值随围压增加呈直线增长;含陡倾结构面试件的初期瞬时声发射次数随围压的增加呈线性增加;进入残余变形区出现第二个声发射平静期。声发射特征图主要表现出“双峰”型、“三峰”型、“瘦高”型、“矮胖”型等四类图型。