| 基于纳米划痕试验的砂岩结构面宏-微观摩擦系数关系研究 |
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| 引用本文： | 郑爽,雍睿,杜时贵,何智海,钟祯,章莹莹,眭素刚.基于纳米划痕试验的砂岩结构面宏-微观摩擦系数关系研究[J].岩土力学,2023(4):1022-1034. |
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| 作者姓名： | 郑爽 雍睿 杜时贵 何智海 钟祯 章莹莹 眭素刚 |
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| 作者单位： | 1.绍兴文理学院土木工程学院312000;2.宁波大学岩石力学研究所315211;3.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司650000; |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(No.42177117)；浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室开放研究基金(No.ZJRMG-2018-Y-03)。 |
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| 摘 要： | 基本摩擦系数是影响岩体结构面抗剪强度的重要参数。常规室内试验方法所确定的基本摩擦系数往往受矿物成分、温度等因素影响，为系统揭示结构面的基本摩擦性质，分别研究了砂岩宏观摩擦系数与微观摩擦系数，并建立了两者的关系。首先，通过X射线衍射、纳米压痕试验确定砂岩矿物组分与力学参数。其次，采用倾斜试验、直剪试验开展摩擦系数的宏观尺度研究，对规格为10 cm×10 cm×5 cm的平直结构面试样开展直剪试验，分别施加1、2、3、8、12 MPa的恒定法向应力，研究表明，摩擦系数随法向应力增加呈对数降低趋势，随剪切速率增加呈对数增长趋势。再次，采用纳米划痕试验开展摩擦系数的微观尺度研究，研究表明，低荷载条件下，长石矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后保持不变的趋势，石英矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后增加的趋势；此外，随着剪切速率的增加，两种矿物的摩擦系数在低荷载条件下呈增长的趋势，在高荷载条件下基本保持稳定。最后，基于摩擦系数的宏-微观摩擦系数试验结果，采用速度-状态摩擦（RSF）定律建立红砂岩基本摩擦系数与矿物摩擦系数的线性回归方程，并通过直剪试验验证了该经验关系的可靠性，其误差范围为0.17...
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| 关 键 词： | 摩擦系数 微观尺度 直剪试验 纳米划痕 RSF定律 |
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