动载作用下节理岩体双向剪切行为与摩擦机制演化实验研究

本研究通过双向剪切实验揭示了动态法向荷载（DNL）对岩石节理摩擦行为的调控机制，发现振幅（Δσn）和频率（f）的增大会显著降低剪切应力响应，促使摩擦机制从凹凸体-岩屑耦合摩擦向断层泥摩擦转变，为地震诱发断层滑移灾害预测提供了实验依据。

　　

剪切强度和摩擦参数

图5展示了Δσ_n和f对剪切行为的影响。与恒定法向荷载（CNL）条件相比，σ_n的振动显著增加了达到峰值剪切强度τ_p所需的相对剪切位移d_s。如图5(a)所示，当f=0.1 Hz时，在Δσ_n=0条件下达到τ_p所需的d_s为2 mm，而在Δσ_n=1 MPa时增加至3.4 mm。粗糙节理的剪切强度主要由凹凸体的互锁效应主导。在CNL条件下，局部应力集中导致……

双向加载对剪切强度的影响

天然地震涉及断层两壁的双向滑移。为更真实模拟这一地质过程，本研究采用双向剪切装置，驱动上下剪切单元反向运动，再现天然断层的双向滑移，避免固定半侧单向剪切固有的不对称边界效应。大量实验和数值研究表明，单向剪切试验……

结论

本研究在动态法向荷载（DNL）条件下对具有相同表面形貌的砂岩节理样本进行了双向剪切试验。系统研究了振动振幅Δσ_n和频率f对剪切行为及损伤形貌的影响。此外，详细探讨了DNL对剪切机制转变的影响。

结果表明，动态法向应力增加了达到峰值剪切应力所需的相对剪切位移……