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松散岩堆体力学特性的影响因素及变化规律研究

岩堆体；正交试验；力学特性；交互作用

针对隧道穿越岩堆体所面临的稳定性差、易滑塌等问题，以某铁路项目为工程背景，对松散岩堆体的力学特性进行深入研究。通过调研与统计分析，选取填充土含量、含水率、岩块粒径与埋深作为影响因素，采用三轴正交试验分析各因素对岩堆体力学特性的影响，进一步研究了各因素之间的交互作用对于岩堆体力学特性影响的显著性，并利用PFC^3D软件对试验结果进行验证分析。结果表明：（1）在垂直压力作用下，填充土含量增加，土颗粒增加并翻滚至岩块空隙中找到新平衡使岩土颗粒排列更加紧密，岩堆体抗压强度先减小后增加；岩块间的摩擦、咬合作用承担了剪切力，抗剪强度无明显变化。（2）含水率对岩堆体强度指标均有极显著影响，且含水率和填充土含量的交互作用的影响显著。（3）岩块粒径对岩堆体抗剪强度影响显著，但对抗压强度的影响不显著；岩块粒径与填充土含量、含水率的交互作用对岩堆体的抗压强度均有显著影响；岩块粒径与填充土含量的交互作用对岩堆体抗剪强度无显著影响。抗剪强度随着岩块粒径的增大呈现出先减小后增加后再减小的变化规律。（4）埋深对岩堆体强度指标也均有极显著影响。埋深增加，岩块发生翻滚和滑移导致岩块之间的重新排列，使其结构密实程度增加，局部咬合更为紧密，其抗压强度先减小后增加，抗剪强度一直增加。通过数值模拟结果与三轴试验结果进行对比验证，误差仅为0.92%，且破坏模式相同，证明了室内试验的可靠性以及分析和结论的正确性。