岩体不是均匀的,内含许许多多的结构面,工程岩体的失稳和破坏通常都是由岩体内部结构面的张开、闭合和扩展贯通所引起。非贯通结构面岩体由节理和岩桥组成,节理的破坏和岩桥的破坏共同组成非贯通结构面岩体的破坏。节理和岩桥对非贯通结构面岩体的变形和强度特性各自发挥什么作用,节理和岩桥变形破坏、发展有什么规律,以及岩桥对剪切破坏面强度有何影响,这些问题至今仍没有得到很好地解决。工程中一般采用Jennings加权平均强度准则计算值作为非贯通结构面峰值抗剪强度,实际上,试验测得的峰值抗剪强度往往比Jennings加权平均强度准则预测值小。这是由于Jennings预测值是按岩桥未破损情况考虑的,实际上非贯通结构面达到峰值抗剪强度时岩桥已经破损,岩桥破损对非贯通结构面抗剪强度究竟有何影响目前研究还不是很深入。因此,深入研究非贯通结构面贯通破坏机制并建立抗剪强度模型在理论研究和实际应用上都具有十分重要的意义。该文以室内模型试验为载体,研究线连通型非贯通结构面和面连通型非贯通结构面的变形和强度特性,研究非贯通结构面破坏机制及破坏模式,分析岩桥力学性质弱化并建立抗剪强度模型。该文所做的主要工作和研究成果如下:(1)综合考虑相似材料的选取原则,以32.5R复合型矿渣硅酸盐水泥作为胶结材料,以连续级配的中粗砂作为集料,以减水剂、复合早强剂作为添加剂配制了类岩石材料。(2)依据线连通率和面连通率概念,将非贯通结构面分为线连通型非贯通结构面和面连通型非贯通结构面两种类型,并设计了4种不同连通率的线连通型和面连通型非贯通结构面。(3)总结了制作非贯通结构面模型试样的方法,分析了各种方法的优缺点,最终选择先利用水泥砂浆制作组合小块体,再将组合小块体紧密结合之后在外面二次浇筑水泥砂浆这个方法来制作模型试样。(4)研究了非贯通结构面试样整个剪切过程的变形和强度特性。根据法向变形曲线,试样中的节理在法向应力作用下会完全压密,节理和岩桥共同承担剪力。进一步分析切向变形曲线发现,随着切向位移的增加,初始阶段,切向应力几乎以线弹性的方式增加,当剪切应力接近峰值时,曲线呈小幅度放缓,直到达到峰值剪应力,试样整体破裂,剪应力迅速下降至某一数值便基本稳定下来,只在一个小范围内波动。可以将切向变形曲线分为4个阶段:线弹性阶段、峰值阶段、峰后阶段和残余强度阶段。当剪切应力达到峰值抗剪强度后,剪应力迅速降低,说明试样具有很明显的脆性破坏特征。(5)对非贯通结构面进行力学分析,研究岩桥破坏机制,将岩桥微元破坏方式分为拉张破坏和剪切破坏,修正了lajtai岩桥拉张破坏理论,新的岩桥拉张破坏理论可以更好的解释岩桥的初裂和张拉裂纹的扩展。(6)结合岩桥微元的两种破坏方式,根据试样剪切过程中裂纹出现的位置和裂纹性质,将非贯通结构面破坏模式分为拉剪复合型和直接剪切型。分析非贯通结构面破坏模式的影响因素,发现节理连通率对试样的破坏模式影响较大。随着连通率减小,试样破坏模式由直接剪切型转为拉剪复合型。(7)将实测抗剪强度参数与Jennings加权平均值对比分析,发现Jennings加权值大于实测值,印证了岩桥力学性质弱化概念。发现等效粘聚力弱化程度较大,等效内摩擦角弱化程度较小。且随着连通率减小,试样岩桥等效粘聚力弱化程度加大。(8)对岩桥的粘聚力进行一定折减,得到新的非贯通结构面抗剪强度模型。对修正后的强度模型进行验证,发现公式预测值与试验数据成果平均误差为5.2%,最大误差为9.4%,吻合性较好。