Research Status and Prospects of Cyclic Shear Apparatus and Shear Mechanical Properties of Rock Mass Structural Planes

YIN Jinghan; SHENG Qian; CHEN Jian; ZHANG Maochu; CUI Zhen

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20231109002

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Research Status and Prospects of Cyclic Shear Apparatus and Shear Mechanical Properties of Rock Mass Structural Planes

更新时间：2024-11-04

- Research Status and Prospects of Cyclic Shear Apparatus and Shear Mechanical Properties of Rock Mass Structural Planes
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 44, Issue 5, Pages: 1202-1230(2024)
- 作者机构：
  
  1.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉 430071
  2.中国科学院大学，北京 100049
  3.长江设计集团有限公司，湖北武汉 4300101
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20231109002
  CLC： TU458
- Received：09 November 2023，
  
  Revised：2024-03-11，
  
  Published：15 October 2024
- 稿件说明：
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尹敬涵,盛谦,陈健等.岩体结构面循环剪切设备和剪切力学特性的研究现状及展望[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1202-1230.

YIN Jinghan,SHENG Qian,CHEN Jian,et al.Research Status and Prospects of Cyclic Shear Apparatus and Shear Mechanical Properties of Rock Mass Structural Planes[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1202-1230.
尹敬涵,盛谦,陈健等.岩体结构面循环剪切设备和剪切力学特性的研究现状及展望[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1202-1230. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231109002.

YIN Jinghan,SHENG Qian,CHEN Jian,et al.Research Status and Prospects of Cyclic Shear Apparatus and Shear Mechanical Properties of Rock Mass Structural Planes[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1202-1230. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231109002.

摘要

总结了岩体结构面在循环荷载作用下的力学特性若干重要问题的研究进展，包括4个方面：（1）岩体结构面表面形态信息；（2）岩体结构面循环剪切试验设备；（3）循环剪切试验影响因素；（4）结构面力学特性的描述与表征。在对现有研究成果进行评述的基础上指出了需要解决的问题和今后的发展方向。目前，结构面粗糙度描述缺乏统一的评判标准，在单向剪切中足以模拟地震动荷载的剪切设备仍有待进一步研发，且法向循环加载试验，特别是切向和法向循环荷载耦合剪切试验还有待研究，此外针对循环加载试验，仍缺乏一个完备的理论能够综合考虑所有影响因素；结构面的变形和强度公式如何选择也是一个较难解决的问题。研发新的动态、多自由度循环剪切设备，进行完备的循环剪切变形和强度公式研究是岩体结构面动态剪切问题研究的必由之路。希望本文可为今后的相关工作提供一定的参考和依据。

Abstract

The paper summarizes the research progress on several critical issues related to the mechanical properties of rock mass structural planes under cyclic loading

encompassing four main aspects: (1) morphological information on the surface of structural planes; (2) cyclic shear test apparatus for structural planes; (3) influencing factors of cyclic shear test; and (4) description and characterization of mechanical properties of structural planes. Based on the review of existing research results

the unsolved problems and future development directions are pointed out. At present

there is no unified criterion for describing roughness of structural planes

and the shear apparatus that sufficiently simulates seismic loads in unidirectional shear still needs further development. Furthermore

normal cyclic loading tests

particularly coupled tangential and normal cyclic loading shear tests

require further investigation. In addition

a comprehensive theoretical framework that considers all influencing factors for cyclic loading tests is still lacking. Selecting appropriate deformation and strength formulas for structural planes remains a challenging issue. Developing new dynamic

multi-degree-of-freedom cyclic shear apparatus and conducting comprehensive research on deformation and strength formulas for cyclic shear is essential for advancing the study of dynamic shear problems of rock mass structural planes. It is hoped that this paper will provide some reference and basis for future related work.

关键词

Keywords

references

Barton N . The shear strength of rock and rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1976 ， 13 （ 9 ）： 255 ‑ 279 .

Bandis S C ， Lumsden A C ， Barton N R . Fundamentals of rock joint deformation ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1983 ， 20 （ 6 ）： 249 - 268 .

孙广忠 . 论“岩体结构控制论” ［J］. 工程地质学报， 1993 （ 1 ）： 14 - 18 .

Sun G Z . On the theory of structure-controlled rockmass ［J］. Journal of Engineering Geology ， 1993 ， 1 （ 1 ）： 14 - 18 . （in Chinese）

唐辉明 . 工程地质学基础［M］. 北京：化学工业出版社， 2008 .

杜时贵，黄曼，罗战友，等 . 岩石结构面力学原型试验相似材料研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2010 ， 29 （ 11 ）： 2263 - 2270 .

Du S G ， Huang M ， Luo Z Y ， et al . Similar material study of mechanical prototype test of rock structural plane ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2010 ， 29 （ 11 ）： 2263 - 2270 . （in Chinese）

葛云峰，唐辉明，王亮清，等 . 天然岩体结构面粗糙度各向异性、尺寸效应、间距效应研究［J］. 岩土工程学报， 2016 ， 38 （ 1 ）： 170 - 179 .

Ge Y F ， Tang H M ， Wang L Q ， et al . Anisotropy，scale and interval effects of natural rock discontinuity surface roughness ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2016 ， 38 （ 1 ）： 170 - 179 . （in Chinese）

黄曼，杜时贵，罗战友，等 . 基于多尺度直剪试验的岩石模型结构面抗剪强度特征研究［J］. 岩土力学， 2013 ， 34 （ 11 ）： 3180 - 3186 .

Huang M ， Du S G ， Luo Z Y ， et al . Study of shear strength characteristics of simulation rock structural planes based on multi-size direct shear tests ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2013 ， 34 （ 11 ）： 3180 - 3186 . （in Chinese）

沈明荣，张清照 . 规则齿型结构面剪切特性的模型试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2010 ， 29 （ 4 ）： 713 - 719 .

Shen M R ， Zhang Q Z . Experimental study of shear deformation characteristics of rock mass discontinuities ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2010 ， 29 （ 4 ）： 713 - 719 . （in Chinese）

崔国建，张传庆，韩华超，等 . CNL及CNS条件下结构面剪切特性试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2019 ， 38 （增2 ）： 3384 - 3392 .

Cui G J ， Zhang C Q ， Han H C ， et al . Experiment study on shear behavior of artificial joint under CNL and CNS boundary conditions ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2019 ， 38 （ Sup2 ）： 3384 - 3392 . （in Chinese）

胡伟，闵弘，陈健，等 . 大型原位直剪试验设备改进研制与应用［J］. 岩土力学， 2015 ， 36 （ 3 ）： 905 - 912 .

Hu W ， Min H ， Chen J ， et al . Improvement of a large scale in-situ direct shear test apparatus and its application ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2015 ， 36 （ 3 ）： 905 - 912 . （in Chinese）

李海波，冯海鹏，刘博 . 不同剪切速率下岩石节理的强度特性研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2006 ， 25 （ 12 ）： 2435 - 2440 .

Li H B ， Feng H P ， Liu B . Study on strength behaviors of rock joints under different shearing deformation velocities ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2006 ， 25 （ 12 ）： 2435 - 2440 . （in Chinese）

Muralha J ， Grasselli G ， Tatone B ， et al . ISRM suggested method for laboratory determination of the shear strength of rock joints： revised version ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2014 ， 47 ： 291 - 302 .

Qi S W ， Zheng B W ， Wu F Q ， et al . A New dynamic direct shear testing device on rock joints ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2020 ， 53 （ 10 ）： 4787 - 4798 .

许江，瞿佳美，刘义鑫，等 . 循环剪切荷载作用下充填物对结构面剪切特性影响试验研究［J］. 岩土力学， 2019 ， 40 （ 5 ）： 1627 - 1637 .

Xu J ， Qu J M ， Liu Y X ， et al . Influence of filling material on the behavior of joints under cyclic shear loading ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2019 ， 40 （ 5 ）： 1627 - 1637 . （in Chinese）

Sharma V M . In-situ characterization of rocks ［M］. Tokyo ： Balkema Publishers ， 2002 ： 200 - 310 .

夏才初，孙宗颀 . 节理表面形貌的室内和现场量测及其应用［J］. 勘察科学技术， 1994 （ 4 ）： 27 - 31 .

Xia C C ， Sun Z Q . Laboratory and field measurements of the superficial morphology of joints and their applications ［J］. Site Investigation Science and Technology ， 1994 （ 4 ）： 27 - 31 . （in Chinese）

Develi K ， Babadagli T ， Comlekci C . A new computer-controlled surface-scanning device for measurement of fracture surface roughness ［J］. Computers & Geosciences ， 2001 ， 27 （ 3 ）： 265 - 277 .

Xia C C ， Yue Z Q ， Tham L G ， et al . Quantifying topography and closure deformation of rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2003 ， 40 （ 2 ）： 197 - 220 .

Grasselli G ， Wirth J ， Egger P . Quantitative three-dimensional description of a rough surface and parameter evolution with shearing ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2002 ， 39 （ 6 ）： 789 - 800 .

Krohn C E ， Thompson A H . Fractal sandstone pores： automated measurements using scanning-electron-microscope images ［J］. Physical Review B ， 1986 ， 33 （ 9 ）： 6366 .

王金安，谢和平， Kwasniewski M A . 应用激光技术和分形理论测量和描述岩石断裂表面粗糙度［J］. 岩石力学与工程学报， 1997 ， 16 （ 4 ）： 61 - 68 .

Wang J A ， Xie H P ， Kwasniewski M A . Application of laser technique and fractal theory the measurement and characterization on roughness of rock fracture surfaces ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 1997 ， 16 （ 4 ）： 61 - 68 . （in Chinese）

周枝华，杜守继 . 岩石节理表面几何特性的三维统计分析［J］. 岩土力学， 2005 ， 26 （ 8 ）： 1227 - 1232 .

Zhou Z H ， Du S J . 3D statistic analysis of geometrical properties of a rock joint ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2005 ， 26 （ 8 ）： 1227 - 1232 . （in Chinese）

陈翔，李尤嘉，黄醒春，等 . 基于GIS三维统计的膏溶角砾岩断口几何特性研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2008 ， 27 （增2 ）： 3541 - 3546 .

Chen X ， Li Y J ， Huang X C ， et al . Study on geometrical properties of fracture appearance in gypsum breccia base on 3D GIS statistic ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2008 ， 27 （ Sup2 ）： 3541 - 3546 . （in Chinese）

Jiang Y J ， Li B ， Tanabashi Y . Estimating the relation between surface roughness and mechanical properties of rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2006 ， 43 （ 6 ）： 837 - 846 .

李庆松，杜守继 . 经历剪切变形历史的岩石节理表面粗糙特性分析［J］. 岩土力学， 2004 ， 25 （ 6 ）： 850 - 855 .

Li Q S ， Du S J . Surface roughness analysis of rock joints under different shear deformation histories ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2004 ， 25 （ 6 ）： 850 - 855 . （in Chinese）

Huang S L ， Oelfke S M ， Speck R C . Applicability of fractal characterization and modelling to rock joint profiles ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1992 ， 29 （ 2 ）： 89 - 98 .

何秉顺，丁留谦，孙平 . 三维激光扫描系统在岩体结构面识别中的应用［J］. 中国水利水电科学研究院学报， 2007 ， 5 （ 1 ）： 43 - 48 .

He B S ， Ding L Q ， Sun P . The application of 3-D laser scanning technology in rock joint sets identification ［J］. Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research ， 2007 ， 5 （ 1 ）： 43 - 48 . （in Chinese）

Rojanski D ， Huppert D ， Bale H D ， et al . Integrated fractal analysis of silica： adsorption， electronic energy transfer， and small-angle x-ray scattering ［J］. Physical Review Letters ， 1986 ， 56 （ 23 ）： 2505 .

Khoshelham K ， Altundag D ， Ngan-Tillard D ， et al . Influence of range measurement noise on roughness characterization of rock surfaces using terrestrial laser scanning ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2011 ， 48 （ 8 ）： 1215 - 1223 .

Kulatilake P ， Balasingam P ， Park J ， et al . Natural rock joint roughness quantification through fractal techniques ［J］. Geotechnical & Geological Engineering ， 2006 ， 24 ： 1181 - 1202 .

Ficker T . Fractal properties of joint roughness coefficients ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2017 ， 94 ： 27 - 31 .

Magsipoc E ， Zhao Q ， Grasselli G . 2D and 3D Roughness Characterization ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2020 ， 53 （ 3 ）： 1495 - 1519 .

夏才初 . 工程岩体节理力学［M ］. 上海：同济大学出版社， 2002 .

Tatone B S A . Quantitative characterization of natural rock discontinuity roughness in-situ and in the laboratory ［M］. Toronto ： University of Toronto ， 2009 .

Sayles R S ， Thomas T R . The spatial representation of surface roughness by means of the structure function： a practical alternative to correlation ［J］. Wear ， 1977 ， 42 （ 2 ）： 263 - 276 .

El-Soudani S M . Profilometric analysis of fractures ［J］. Metallography ， 1978 ， 11 （ 3 ）： 247 - 336 .

Zhao J . Joint surface matching and shear strength part A： joint matching coefficient （JMC）［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 1997 ， 34 （ 2 ）： 173 - 178 .

Tse R ， Cruden D M . Estimating joint roughness coefficients ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1979 ， 16 （ 5 ）： 303 - 307 .

李坤，王卫华，严哲，等 . 岩石节理形貌粗糙度系数与分形维数及几个参数的关系分析［J］. 世界科技研究与发展， 2016 ， 38 （ 5 ）： 1029 - 1034 .

Li K ， Wang W H ， Yan Z ， et al . Analysis of relationship among rock joint surface roughness and fractal dimension including several parameters ［J］. WorldSci-Tech R & D ， 2016 ， 38 （ 5 ）： 1029 - 1034 . （in Chinese）

Maerz N H ， Franklin J A ， Bennett C P . Joint roughness measurement using shadow profilometry ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences &Geomechanics Abstracts ， 1990 ， 27 （ 5 ）： 329 - 343 .

Yu X ， Vayssade B . Joint profiles and their roughness parameters ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1991 ， 28 （ 4 ）： 333 - 336 .

Yang Z Y ， Lo S C ， Di C C . Reassessing the joint roughness coefficient （JRC） estimation using Z 2 ［J］. Rock mechanics and rock engineering ， 2001 ， 34 ： 243 - 251 .

Liu X G ， Zhu W C ， Yu Q L ， et al . Estimation of the joint roughness coefficient of rock joints by consideration of two-order asperity and its application in double-joint shear tests ［J］. Engineering Geology ， 2017 ， 220 ： 243 - 255 .

陈世江，朱万成，王创业，等 . 考虑各向异性特征的三维岩体结构面峰值剪切强度研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2016 ， 35 （ 10 ）： 2013 - 2021 .

Chen S J ， Zhu W C ， Wang C Y ， et al . Peak shear strength of 3D rock discontinuities based on anisotropic properties ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2016 ， 35 （ 10 ）： 2013 - 2021 . （in Chinese）

Mandelbrot B . How long is the coast of Britain？ Statistical self-similarity and fractional dimension ［J］. Science ， 1967 ， 156 （ 3775 ）： 636 - 638 .

Xie H P ， Zhu J B ， Zhou T ， et al . Conceptualization and preliminary study of engineering disturbed rock dynamics ［J］. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources ， 2020 ， 6 ： 1 - 14 .

Lee Y H ， Carr J R ， Barr D J ， et al . The fractal dimension as a measure of the roughness of rock discontinuity profiles ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1990 ， 27 （ 6 ）： 453 - 464 .

夏才初 . 岩石结构面的表面形态特征研究［J］. 工程地质学报， 1996 ， 4 （ 3 ）： 71 - 78 .

Xia C C . A study on the surface morphological feathers of rock structural faces ［J］. Journal of Engineering Geology ， 1996 ， 4 （ 3 ）： 71 - 78 . （in Chinese）

戚国庆，盛金昌，速宝玉 . 用人工神经网络预测岩石节理的抗剪强度［J］. 河海大学学报（自然科学版）， 2001 ， 29 （ 3 ）： 107 - 110 .

Qi G Q ， Sheng J C ， Su B Y . Predicting the shears strength of rock mass by using artificial neuron network ［J］. Journal of Hohai University ， 2001 ， 29 （ 3 ）： 107 - 110 . （in Chinese）

王卫华，李坤，严哲，等 . 基于BP神经网络方法研究岩石节理形貌粗糙度系数［J］. 世界科技研究与发展， 2016 ， 38 （ 3 ）： 518 - 521 .

Wang W H ， Li K ， Yan Z ， et al . Roughness coefficient of rock joints based on BP neural network ［J］. World Sci-Tech R & D ， 2016 ， 38 （ 3 ）： 518 - 521 . （in Chinese）

Jiang Y ， Xiao J ， Tanabashi Y ， et al . Development of an automated servo-controlled direct shear apparatus applying a constant normal stiffness condition ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2004 ， 41 （ 2 ）： 275 - 286 .

Li H B ， Feng H P ， Liu B ， et al . Experimental studies on mechanical properties of rock joints under dynamic loading ［J］. Key Engineering Materials ， 2006 ， 326 ： 1709 - 1712 .

Jaber J ， Conin M ， Deck O ， et al . Investigation of the mechanical behavior of 3D printed polyamide-12 joints for reduced scale models of rock mass ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2020 ， 53 （ 6 ）： 2687 - 2705 .

Crawford A M ， Curran J H . The influence of shear velocity on the frictional resistance of rock discontinuities ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1981 ， 18 （ 6 ）： 505 - 515 .

Zandarin M T ， Alonso E ， Olivella S . A constitutive law for rock joints considering the effects of suction and roughness on strength parameters ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2013 ， 60 ： 333 - 344 .

Saiang D ， Malmgren L ， Nordlund E . Laboratory tests on shotcrete-rock joints in direct shear， tension and compression ［J］. Rock mechanics rock engineering ， 2005 ， 38 （ 4 ）： 275 - 297 .

Esaki T ， Du S ， Mitani Y ， et al . Development of a shear-flow test apparatus and determination of coupled properties for a single rock joint ［J］. International journal of rock mechanics mining sciences ， 1999 ， 36 （ 5 ）： 641 - 650 .

李婷，姜谙男，张峰瑞，等 . 高温作用后类岩石结构面剪切力学特性研究［J］. 实验力学， 2022 ， 37 （ 4 ）： 488 - 496 .

Li T ， Jiang A N ， Zhang F R ， et al . Study on shear mechanical properties of rocklikediscontinuities after high temperatur ［J］. Journal of Experimental Mechanics ， 2022 ， 37 （ 4 ）： 488 - 496 . （in Chinese）

周家乐 . 岩石-砂桨异性结构面剪切特征研究［D］. 南昌：南昌大学， 2021 .

Zhou J L . Study on shear characteristics of rock-mortar heterogeneous structural plane ［D］. Nanchang ： Nanchang University ， 2021 . （in Chinese）

Cuisiat F D E ， Hyett A J ， Hudson J A . Numerical investigation of the boundary conditions effect on rock joint behaviour ［C］∥ International Symposium on Rock Joints . Netherlands ： A .A. Balkema， Rotterdam ， 1990 ： 611 - 616 .

Olsson R ， Barton N . An improved model for hydromechanical coupling during shearing of rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2001 ， 38 （ 3 ）： 317 - 329 .

Indraratna B ， Haque A ， Aziz N . Laboratory modelling of shear behaviour of soft joints under constant normal stiffness conditions ［J］. Geotechnical & Geological Engineering ， 1998 ， 16 （ 1 ）： 17 - 44 .

Rao K S ， Shrivastava A K ， Singh J . Development of an automated large scale direct shear testing machine for rock ［C］∥ IGC2009 . Guntur ： Indian Geotechnical Society ， 2009 ： 238 - 244 .

Shrivastava A K ， Rao K S . Shear behaviour of rock joints under CNL and CNS boundary conditions ［J］. Geotechnical Geological Engineering ， 2015 ， 33 ： 1205 - 1220 .

Moradian Z ， Gravel C ， Fathi A ， et al . Developing a high capacity direct shear apparatus for the large scale laboratory testing of rock joints ［C］∥ EUROCK2013 . Poland ： International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2013 ： 315 - 320 .

Cui Z ， Sheng Q ， Zhang M C ， et al . A new direct shear apparatus for rock joints specialized in cyclic loading ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2021 ， 54 （ 8 ）： 4321 - 4327 .

Homand F ， Belem T ， Souley M . Friction and degradation of rock joint surfaces under shear loads ［J］. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics ， 2001 ， 25 （ 10 ）： 973 - 999 .

Hans J ， Boulon M . A new device for investigating the hydro-mechanical properties of rock joints ［J］. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics ， 2003 ， 27 （ 6 ）： 513 - 548 .

Konietzky H ， Frühwirt T ， Luge H . A new large dynamic rockmechanical direct shear box device ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2012 ， 45 （ 3 ）： 427 - 432 .

Pellet F L ， Keshavarz M ， Boulon M . Influence of humidity conditions on shear strength of clay rock discontinuities ［J］. Engineering Geology ， 2013 ， 157 ： 33 - 38 .

Ferrero A M ， Migliazza M ， Tebaldi G . Development of a new experimental apparatus for the study of the mechanical behaviour of a rock discontinuity under monotonic and cyclic loads ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2010 ， 43 （ 6 ）： 685 - 695 .

Indraratna B ， Haque A ， Aziz N . Shear behaviour of idealized infilled joints under constant normal stiffness ［J］. Geotechnique ， 1999 ， 49 （ 3 ）： 331 - 355 .

Kim D Y ， Chun B S ， Yang J S . Development of a direct shear apparatus with rock joints and its verification tests ［J］. Geotechnical Testing Journal ， 2006 ， 29 （ 5 ）： 365 - 373 .

Barla G ， Barla M ， Martinotti M E . Development of a new direct shear testing apparatus ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2010 ， 43 ： 117 - 122 .

夏才初，钱鑫，桂洋，等 . 多功能岩石节理全剪切-渗流耦合试验系统研制与应用［J］. 岩石力学与工程学报， 2018 ， 37 （ 10 ）： 2219 - 2231 .

Xia C C ， Qian X ， Gui Y ， et al . A novel multi-functional shear-flow coupled test system for rock joints and its application ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2018 ， 37 （ 10 ）： 2219 - 2231 . （in Chinese）

江权，李力夫，冯夏庭，等 . 大型多功能高压岩石结构面剪切伺服试验系统及功能测试分析［J］. 岩土力学， 2020 ， 41 （ 9 ）： 3159 - 3169 .

Jiang Q ， Li L F ， Feng X T ， et al . High pressure shearing servo test system for rock joint with multi modes and corresponding function test analysis ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2020 ， 41 （ 9 ）： 3159 - 3169 . （in Chinese）

姚孟迪，荣冠，侯迪，等 . 节理三维形貌与抗剪强度相关性研究［J］. 水电能源科学， 2013 ， 31 （ 12 ）： 163 - 166，162 .

Yao M D ， Rong G ， Hou D ， et al . Estimation of vertical limiting bearing capacity of single pile basedon bayes generalization theory in small sample case ［J］. Water Resources and Power ， 2013 ， 31 （ 12 ）： 163 - 166，162 . （in Chinese）

Zheng B W ， Qi S W ， Huang X L ， et al . An advanced shear strength criterion for rock discontinuities considering size and low shear rate ［J］. Applied Sciences ， 2020 ， 10 （ 12 ）： 4095 .

杜时贵，罗战友，黄曼，等 . 多尺度岩体结构面直剪试验仪的研制与应用［C］∥ 第三届全国水工岩石力学学术会议论文集 . 上海：中国岩石力学与工程学会， 2010 ： 5 .

Du S G ， Luo Z Y ， Huang M ， et al . Development and application of multi-scale direct shear test instrument for rock joint ［C］∥ National Conference on Hydraulic Rock Mechanics . Shanghai ： China Society for Rock Mechanics and Engineering ， 2010 ： 5 . （in Chinese）

Jacobsson L ， Flansbjer M ， Larsson J . Direct shear tests on large natural and artificially induced rock fractures in a new laboratory equipment ［C］∥ Proceedings of the 15th ISRM Congress . Salzburg ： International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2023 ： ISRM-15CONGRESS-2023- 452 .

Zhang Q ， Li X ， Bai B ， et al . Development of a direct-shear apparatus coupling with high pore pressure and elevated temperatures ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2019 ， 52 （ 9 ）： 3475 - 3484 .

Lee H S ， Cho T F . Hydraulic characteristics of rough fractures in linear flow under normal and shear load ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2002 ， 35 （ 4 ）： 299 - 318 .

Zhou J Q ， Chen Y F ， Tang H ， et al . Disentangling the simultaneous effects of inertial losses and fracture dilation on permeability of pressurized fractured rocks ［J］. Geophysical Research Letters ， 2019 ， 46 （ 15 ）： 8862 - 8871 .

Zhou J Q ， Chen Y F ， Wang L ， et al . Universal relationship between viscous and inertial permeability of geologic porous media ［J］. Geophysical Research Letters ， 2019 ， 46 （ 3 ）： 1441 - 1448 .

王刚，蒋宇静，王渭明，等 . 新型数控岩石节理剪切渗流试验台的设计与应用［J］. 岩土力学， 2009 ， 30 （ 10 ）： 3200 - 3208 .

Wang G ， Jiang Y J ， Wang W M ， et al . Development and application of an improved numeric control shear-fluid coupled apparatus for rock joint ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2009 ， 30 （ 10 ）： 3200 - 3208 . （in Chinese）

Gui Y ， Xia C C ， Ding W Q ， et al . Hydraulic characteristics of rough joints under coupled shear-flow conditions： an experimental study ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2020 ， 53 （ 7 ）： 3341 - 3352 .

田平，何昌荣 . 热水条件下透辉石的摩擦本构特征［J］. 地球物理学报， 2020 ， 63 （ 12 ）： 4440 - 4450 .

Tian P ， He R C . An experimental study of frictional constitutive properties of diopside under hydrothermal condition ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2020 ， 63 （ 12 ）： 4440 - 4450 . （in Chinese）

雷蕙如 . 水热条件下花岗岩脆塑性转化带的摩擦实验研究［D］. 北京：中国地震局地质研究所， 2022 .

Lei H R . Friction properties of brittle-ductile transition with a granite gouge at hydrothermal cond ［D］. Beijing ： Institute of Geology， China Earthquake Administration ， 2022 . （in Chinese）

Rong G ， Yang J ， Cheng L ， et al . Laboratory investigation of nonlinear flow characteristics in rough fractures during shear process ［J］. Journal of Hydrology ， 2016 ， 541 ： 1385 - 1394 .

许江，刘义鑫，尹光志，等 . 煤岩剪切–渗流耦合试验装置研制［J］. 岩石力学与工程学报， 2015 ， 34 （增1 ）： 2987 - 2995 .

Xu J ， Liu Y X ， Yin G Z ， et al . Development of shear-flow coupling test device for coal rock ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ Sup1 ）： 2987 - 2995 . （in Chinese）

刘洋 . 龙门山断层带浅钻花岗岩中断层泥的摩擦本构参数研究［D］. 北京：中国地震局地质研究所， 2017 .

Liu Y . Frictional properties of natural fault gouges from drilled cores in the Longmenshan fault zone cutting granitic rock ［D］. Beijing ： Institute of Geology， China Earthquake Administration ， 2017 . （in Chinese）

张慧婷 . 中性麻粒岩高温流变的实验研究［D］. 北京：中国地震局地质研究所， 2015 .

Zhang H T . Experimental study on the rheology of intermediate granulite at high temperature ［D］. Beijing ： Institute of Geology， China Earthquake Administration ， 2015 . （in Chinese）

姚胜楠 . 斜长石在下地壳温度及多种正应力条件下的摩擦滑动［D］. 北京：中国地震局地质研究所， 2015 .

Yao S N . Frictional sliding of plagioclase gouge under diferent normal stresses and lower-crust temperature conditions ［D］. Beijing ： Institute of Geology， China Earthquake Administration ， 2015 . （in Chinese）

焦裕，周永胜，张雷，等 . 流体对石灰岩断层摩擦滑动影响的实验研究［J］. 地球物理学报， 2019 ， 62 （ 1 ）： 159 - 171 .

Jiao Y ， Zhou Y S ， Zhang L ， et al . Experimental study on the effect of fluid to friction sliding of limestone fault gouge ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2019 ， 62 （ 1 ）： 159 - 171 . （in Chinese）

刘世民，张雷，何昌荣 . 高压流体条件下叶蛇纹石摩擦特性及其对俯冲带慢滑移事件的启示［J］. 地球物理学报， 2023 ， 66 （ 4 ）： 1334 - 1347 .

Liu S M ， Zhang L ， He C R . Frictional properties of antigorite under high pore fluid pressure and implications for slow-slip events in subduction zones ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2023 ， 66 （ 4 ）： 1334 - 1347 . （in Chinese）

何邦超，张雷 . 水热条件下白云石的摩擦滑动稳定性实验研究以及对潜在地震风险的启示［J］. 中国煤炭地质， 2023 ， 35 （ 9 ）： 48 - 53 .

He B C ， Zhang L . Experimental study on frictional sliding stability of dolomite under hydrothermal conditions and implications for potential earthquake risk ［J］. Coal Geology of China ， 2023 ， 35 （ 9 ）： 48 - 53 . （in Chinese）

刘洋，何昌荣 . 龙门山断层带浅钻花岗岩中断层泥的摩擦本构参数［J］. 地震地质， 2017 ， 39 （ 5 ）： 917 - 933 .

Liu Y ， He C R . Frictional properties of a natural fault gouge from drilled cores in the Longmenshan fault zone cutting granitic rock ［J］. Seismology and Geology ， 2017 ， 39 （ 5 ）： 917 - 933 . （in Chinese）

刘洋，艾婷，张朝鹏，等 . 基于MTS 815岩石力学试验机的直接剪切测试夹具设计［J］. 实验科学与技术， 2020 ， 18 （ 5 ）： 85 - 90 .

Liu Y ， Ai T ， Zhang C P ， et al . Design of direct shear test fixture based on the MTS 815 rock mechanics test system ［J］. Experiment Science and Technology ， 2020 ， 18 （ 5 ）： 85 - 90 . （in Chinese）

罗丽，何昌荣 . 热水条件下斜长石和辉石断层泥的摩擦滑动研究［J］. 地震地质， 2009 ， 31 （ 1 ）： 84 - 96 .

Luo L ， He C R . Frictionalsliding of pyroxene and plagioclase gouges under hydrothermal conditions ［J］. Seismologyand Geology ， 2009 ， 31 （ 1 ）： 84 - 96 . （in Chinese）

兰彩云，何昌荣，姚文明，等 . 热水条件下角闪石断层泥的摩擦滑动性质：与斜长石断层泥的对比［J］. 地球物理学报， 2010 ， 53 （ 12 ）： 2929 - 2937 .

Lan C Y ， He C R ， Yao W M ， et al . Frictional sliding of hornblende gouge as compared with plagioclase gouge under hydrothermal conditions ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2010 ， 53 （ 12 ）： 2929 - 2937 . （in Chinese）

刘贵，周永胜 . 花岗岩剪切变形与矿物成分变化的高温高压实验［J］. 地质通报， 2020 ， 39 （ 11 ）： 1840 - 1849 .

Liu G ， Zhou Y S . An experimental study of shear deformation and mineral composition changes of granite under the condition of high temperature and high pressure ［J］. Geological Bulletin of China ， 2020 ， 39 （ 11 ）： 1840 - 1849 . （in Chinese）

Zhao J ， Feng X T ， Wang J R ， et al . A multifunctional shear apparatus for rocks subjected to true triaxial stress and high temperature in real-time ［J］. Journal of Rock Mechanics Geotechnical Engineering ， 2024 ， 16 （ 9 ）： 3524 - 3543 .

李晓慧 . 龙门山断裂带金河磷矿剖面断层泥的低速至高速摩擦性质研究［D］. 北京：中国地震局地质研究所， 2018 .

Li X H . Low- to high-velocity frictional properties of the Longmenshan fault gouges retrieved from the Jinhe shallow drilling cores ［D］. Beijing ： Institute of Geology， China Earthquake Administration ， 2018 . （in Chinese）

覃伟峰 . 断层摩擦滑动中的力—化学效应对其动态弱化的影响［D］. 北京：中国地震局地质研究所， 2023 .

Qin W F . Mechanochemical changes of fault-zone materials during shear deformation： implications for dynamic fault weakening ［D］. Beijing ： Institute of Geology， China Earthquake Administration ， 2023 . （in Chinese）

陈洋，吴亮，陈明，等 . 高应力岩体爆破卸荷过程中应变率及应变能特征［J］. 爆炸与冲击， 2019 ， 39 （ 10 ）： 60 - 70 .

Chen Y ， Wu L ， Chen M ， et al . Characteristics of strain rate and strain energy during blasting unloading of high stress rock mass ［J］. Explosion and Shock Waves ， 2019 ， 39 （ 10 ）： 60 - 70 . （in Chinese）

马胜利，姚路，嶋本利彦，等 . 岩石高速摩擦实验的进展［J］. 地震地质， 2014 ， 36 （ 3 ）： 814 - 824 .

Ma S L ， Yao L ， Toshihiko S ， et al . Progress in high-velocity frictional experiments on rocks at state key laboratory of earthquake dynamics ［J］. Seismologyand Geology ， 2014 ， 36 （ 3 ）： 814 - 824 . （in Chinese）

Liu Y X ， Xu J ， Yin G Z ， et al . Development of a new direct shear testing device for investigating rock failure ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2017 ， 50 （ 3 ）： 647 - 651 .

瞿佳美 . 循环荷载作用下结构面剪切特性试验研究［D］. 重庆：重庆大学， 2018 .

Qu J M， Experimental study on shear characteristics of rock joints under cyclic loading ［D］. Chongqing ： Chongqing University ， 2018 . （in Chinese）

Dang W G ， Tao K ， Huang L C ， et al . A new multi-function servo control dynamic shear apparatus for geomechanics ［J］. Measurement ， 2022 ， 187 ： 110345 .

Lee H S ， Park Y J ， Cho T F ， et al . Influence of asperity degradation on the mechanical behavior of rough rock joints under cyclic shear loading ［J］. International journal of rock mechanics mining sciences ， 2001 ， 38 （ 7 ）： 967 - 980 .

许江，陈奕安，焦峰，等 . 循环荷载条件下充填厚度对结构面剪切力学特性影响试验研究［J］. 采矿与安全工程学报， 2021 ， 38 （ 1 ）： 146 - 156 .

Xu J ， Chen Y A ， Jiao F ， et al . Experimental study on the influence of filling thickness on shearmechanical properties of structural plane under cyclic loading ［J］. Joumnal of Mining and Safety Engineering ， 2021 ， 38 （ 1 ）： 146 - 156 . （inChinese）

朱小明，李海波，刘博 . 循环剪切荷载作用下含二阶起伏体模拟岩石节理力学特性研究［J］. 岩土力学， 2014 ， 35 （ 2 ）： 371 - 379 .

Zhu X M ， Li H B ， Liu B . Study of mechanical characteristics of simulated rock joints with second-order asperity under cyclic shear loading ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2014 ， 35 （ 2 ）： 371 - 379 . （in Chinese）

刘日成，尹乾，杨瀚清，等 . 恒定法向刚度边界条件下三维粗糙节理面循环剪切力学特性［J］. 岩石力学与工程学报， 2021 ， 40 （ 6 ）： 1092 - 1109 .

Liu R C ， Yin Q ， Yang H Q ， et al . Cyclic shear mechanical properties of 3D rough joint surfaces under constant normal stiffness（CNS） boundary conditions ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2021 ， 40 （ 6 ）： 1092 - 1109 . （in Chinese）

Cui Z ， Sheng Q ， Leng X L . Analysis of S wave propagation through a nonlinear joint with the continuously yielding model ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2017 ， 50 （ 1 ）： 113 - 123 .

Cui Z ， Sheng Q ， Leng X L ， et al .. Analysis of the seismic performance of a rock joint with a modified continuously yielding model ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2017 ， 50 （ 10 ）： 2695 - 2707 .

Mirzaghorbanali A ， Nemcik J ， Aziz N . Effects of shear rate on cyclic loading shear behaviour of rock joints under constant normal stiffness conditions ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2014 ， 47 （ 5 ）： 1931 - 1938 .

Stein R S . The role of stress transfer in earthquake occurrence ［J］. Nature ， 1999 ， 402 （ 6762 ）： 605 - 609 .

Dang W G ， Konietzky H ， Frühwirt T . Direct shear behavior of a plane joint under dynamic normal load （DNL） conditions ［J］. Engineering Geology ， 2016 ， 213 ： 133 - 141 .

Dang W G ， Konietzky H ， Frühwirt T . Direct shear behavior of planar joints under cyclic normal load conditions： effect of different cyclic normal force amplitudes ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2017 ， 50 （ 11 ）： 3101 - 3107 .

Dang W G ， Chen X F ， Li X Y ， et al . A methodology to investigate fluid flow in sheared rock fractures exposed to dynamic normal load ［J］. Measurement ， 2021 ， 185 ： 110048 .

Cui G J ， Zhang C Q ， Zhou H ， et al . Development and application of multifunctional shear test apparatus for rock discontinuity under dynamic disturbance loading ［J］. Rock Soil Mechanics ， 2022 ， 43 （ 6 ）： 8 .

郭印同，赵克烈，孙冠华，等 . 周期荷载下盐岩的疲劳变形及损伤特性研究［J］. 岩土力学， 2011 ， 32 （ 5 ）： 1353 - 1359 .

Guo Y T ， Zhao K L ， Sun G H ， et al . Experimental study of fatigue deformation and damage characteristics of salt rock under cyclic loading ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2011 ， 32 （ 5 ）： 1353 - 1359 . （in Chinese）

Bagde M N ， Petroš V . Waveform effect on fatigue properties of intact sandstone in uniaxial cyclical loading ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2005 ， 38 （ 3 ）： 169 - 196 .

Liu E L ， Huang R Q ， He S M . Effects of frequency on the dynamic properties of intact rock samples subjected to cyclic loading under confining pressure conditions ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2012 ， 45 （ 1 ）： 89 - 102 .

Liu E L ， He S M ， Xue X ， et al . Dynamic properties of intact rock samples subjected to cyclic loading under confining pressure conditions ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2011 ， 44 （ 5 ）： 629 - 634 .

Liu E L ， He S M . Effects of cyclic dynamic loading on the mechanical properties of intact rock samples under confining pressure conditions ［J］. Engineering Geology ， 2012 ， 125 ： 81 - 91 .

Meng F ， Wong L N Y ， Zhou H ， et al . Shear rate effects on the post-peak shear behaviour and acoustic emission characteristics of artificially split granite joints ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2019 ， 52 （ 7 ）： 2155 - 2174 .

Atapour H ， Moosavi M . Some Effects of shearing velocity on the shear stress-deformation behaviour of hard–soft artificial material interfaces ［J］. Geotechnical and Geological Engineering ， 2013 ， 31 （ 5 ）： 1603 - 1615 .

Atapour H ， Moosavi M . The Influence of shearing velocity on shear behavior of artificial joints ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering ， 2014 ， 47 （ 5 ）： 1745 - 1761 .

倪卫达，唐辉明，刘晓，等 . 考虑结构面震动劣化的岩质边坡动力稳定分析［J］. 岩石力学与工程学报， 2013 ， 32 （ 3 ）： 492 - 500 .

Ni W D ， Tang H M ， Liu X ， et al . Dynamic stability analysis of rock slope considering vibration deterioration of structural planes under seismic loading ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2013 ， 32 （ 3 ）： 492 - 500 . （inChinese）

Dong S ， Zhang H ， Peng Y ， et al . Method of calculating shear strength of rock mass joint surface considering cyclic shear degradation ［J］. Scientific Reports ， 2022 ， 12 （ 1 ）： 9406 .

Wang G ， Zhang X ， Jiang Y ， et al . Rate-dependent mechanical behavior of rough rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2016 ， 83 ： 231 - 240 .

周辉，孟凡震，张传庆，等 . 结构面剪切破坏特性及其在滑移型岩爆研究中的应用［J］. 岩石力学与工程学报， 2015 ， 34 （ 9 ）： 1729 - 1738 .

Zhou H ， Meng F Z ， Zhang C Q ， et al . Characteristics of shear failure of structural plane and slip rockburst ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ 9 ）： 1729 - 1738 . （inChinese）

Li H ， Deng J H ， Yin J H ， et al . An experimental and analytical study of rate-dependent shear behaviour of rough joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2021 ， 142 ： 104702 .

雷蕙如，周永胜，姚文明，等 . 安宁河断层地震成核条件研究-来自天然花岗岩断层泥摩擦实验的启示［J］. 地球物理学报， 2022 ， 65 （ 3 ）： 978 - 991 .

Lei H R ， Zhou Y S ， Yao W M ， et al . Earthquake nucleation conditions of Anninghe Fault： constrains from frictional experiments on natural granite gouge ［J］. 2022 ， 65 （ 3 ）： 978 - 991 . （in Chinese）

姚文明，周永胜，张雷，等 . 安宁河断裂假玄武玻璃摩擦滑动实验研究［J］. 地球物理学报， 2022 ， 65 （ 8 ）： 3088 - 3097 .

Yao W M ， Zhou Y S ， Zhang L ， et al . The frictional-slip experiments on pseudotachylytes gouge of Anninghe Fault ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2022 ， 65 （ 8 ）： 3088 - 3097 . （in Chinese）

刘洋，何昌荣 . 普通角闪石的速率依赖性及其对俯冲带慢滑移机制的启示［J］. 地震地质， 2020 ， 42 （ 6 ）： 1267 - 1281 .

Liu Y ， He C R . Rate dependence of friction of hornblende and implications for unstable slips ［J］. Seismology and Geology ， 2020 ， 42 （ 6 ）： 1267 - 1281 . （in Chinese）

Niktabar S M M ， Rao K S ， Shrivastava A K . Effect of rock joint roughness on its cyclic shear behavior ［J］. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering ， 2017 ， 9 （ 6 ）： 1071 - 1084 .

Jafari M K ， Hosseini K A ， Pellet F ， et al . Evaluation of shear strength of rock joints subjected to cyclic loading ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2003 ， 23 （ 7 ）： 619 - 630 .

曹平，范祥，蒲成志，等 . 节理剪切试验及其表面形貌特征变化分析［J］. 岩石力学与工程学报， 2011 ， 30 （ 3 ）： 480 - 485 .

Cao P ， Fan X ， Pu C Z ， et al . Shear test of joint and analysis of morphology characteristic evolution of joint surface ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2011 ， 30 （ 3 ）： 480 - 485 . （in Chinese）

Zhang X B ， Jiang Q ， Chen N ， et al . Laboratory investigation on shear behavior of rock joints and a new peak shear strength criterion ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2016 ， 49 （ 9 ）： 3495 - 3512 .

Niktabar S M M ， Rao K S ， Shrivastava A K . Shear behaviour of regular and irregular rock joints under cyclic conditions ［C］∥ Proceedings ofthe 3rd International Symposium on Mine Safety Science and Engineering . Montreal ： McGill University ， 2016 ： 193 - 198 .

Fan W C ， Cao P ， Long L . Degradation of joint surface morphology， shear behavior and closure characteristics during cyclic loading ［J］. Journal of Central South University ， 2018 ， 25 （ 3 ）： 653 - 661 .

郑博文，祁生文 . 岩体结构面动态剪切试验研究现状评述［J］. 地球物理学进展， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1971 - 1980 .

Zheng B W ， Qi S W . Review of research status of rock joints under dynamic shear test condition ［J］. Progress in Geophysics ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1971 - 1980 . （in Chinese）

周辉，程广坦，朱勇，等 . 大理岩规则齿形结构面剪切特性试验研究［J］. 岩土力学， 2019 ， 40 （ 3 ）： 852 - 860 .

Zhou H ， Cheng G T ， Zhu Y ， et al . Experimental study of shear deformation characteristics of marble dentate joints ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2019 ， 40 （ 3 ）： 852 - 860 . （in Chinese）

周瑞光，陈诗才，孙广忠 . 锯齿状结构面力学效应实验研究［J］. 地质科学， 1979 （ 2 ）： 157 - 166 .

Zhou R G ， Chen S C ， Sun G Z . Experimental study on mechanical effect of sawtoothed structural plane ［J］. Geological Sciences ， 1979 （ 2 ）： 157 - 166 . （in Chinese）

Liu X R ， Kou M M ， Lu Y M ， et al . An experimental investigation on the shear mechanism of fatigue damage in rock joints under pre-peak cyclic loading condition ［J］. International Journal of Fatigue ， 2018 ， 106 ： 175 - 184 .

熊祖强，江权，龚彦华，等 . 基于三维扫描与打印的岩体自然结构面试样制作方法与剪切试验验证［J］. 岩土力学， 2015 ， 36 （ 6 ）： 1557 - 1565 .

Xiong Z Q ， Jiang Q ， Gong Y H ， et al . A method for preparing natural joints of rock mass based on 3D scanning and printing techniques and its experimental validation ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2015 ， 36 （ 6 ）： 1557 - 1565 . （in Chinese）

许江，瞿佳美，刘义鑫 . 不同成因结构面循环剪切试验研究［J］. 矿业研究与开发， 2018 ， 38 （ 11 ）： 79 - 84 .

Xu J ， Qu J M ， Liu Y X . Experimental study of different structural planes with different mechanical causes under cyclic shear loading ［J］. Mining R &D ， 2018 ， 38 （ 11 ）： 79 - 84 . （in Chinese）

张雅慧，汪丁建，唐辉明，等 . 基于PFC2D数值试验的异性结构面剪切强度特性研究［J］. 岩土力学， 2016 ， 37 （ 4 ）： 1031 - 1041 .

Zhang Y H ， Wang D J ， Tang H M ， et al . Study of shear strength characteristics of heterogeneous discontinuities using PFC2D simulation ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2016 ， 37 （ 4 ）： 1031 - 1041 . （in Chinese）

张茂础，盛谦，崔臻，等 . 围岩-衬砌接触面剪切力学性质及破坏机制的试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2020 ， 39 （ 3 ）： 550 - 559 .

Zhang M C ， Sheng Q ， Cui Z ， et al . Experimental study on shear properties and failure mechanisms of surrounding rock-lining contact surfaces ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2020 ， 39 （ 3 ）： 550 - 559 . （in Chinese）

刘婷婷，李建春，李海波，等 . 剪切速率对平直充填节理的剪切力学特性影响研究［J］. 岩土力学， 2017 ， 38 （ 7 ）： 1967 - 1973，1989 .

Liu T T ， Li J C ， Li H B ， et al . Study of influence of shear velocity on shear mechanical properties of planar filled joint ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2017 ， 38 （ 7 ）： 1967 - 1973，1989 . （in Chinese）

Tang Z C ， Liu Q S ， Xia C C ， et al . Mechanical model for predicting closure behavior of rock joints under normal stress ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2014 ， 47 （ 6 ）： 2287 - 2298 .

Shehata W M . Geohydrology of mount vernon canyon area ［D］. Golden ： Colorado School of Mines ， 1971 .

Goodman R E . Methods of geological engineering in discontinuous rocks ［M］. New York ： West Pubishing ， 1976 .

Kulhawy F H . Stress deformation properties of rock and rock discontinuities ［J］. Engineering Geology ， 1975 ， 9 （ 4 ）： 327 - 350 .

Barton N ， Bandis S ， StrengthBakhtar K . Deformation and conductivity coupling of rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1985 ， 22 （ 3 ）： 121 - 140 .

Baghbanan A ， Jing L . Stress effects on permeability in a fractured rock mass with correlated fracture length and aperture ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2008 ， 45 （ 8 ）： 1320 - 1334 .

Oden J T ， Martins J A C . Models and computational methods for dynamic friction phenomena ［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering ， 1985 ， 52 （ 1-3 ）： 527 - 634 .

Swan G . Determination of stiffness and other joint properties from roughness measurements ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 1983 ， 16 （ 1 ）： 19 - 38 .

Sun Z ， Gerrard C ， Stephansson O . Rock joint compliance tests for compression and shear loads ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1985 ， 22 （ 4 ）： 197 - 213 .

孙宗颀 . 不连续面应力：变形性质的研究［J］. 岩石力学与工程学报， 1987 ， 6 （ 4 ）： 287 - 300 .

Sun Z Q . Study on mechanical characteristics of rock mass discontinuities ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 1987 ， 6 （ 4 ）： 287 - 300 . （in Chinese）

孙广忠，林文祝 . 结构面闭合变形法则及岩体弹性变形本构方程［J］. 地质科学， 1983 （ 2 ）： 177 - 180 .

Sun G Z ， Lin W Z . The compresstional deformation law of rockmassstructure surface and a constitutive eoua-tion of rockmass elastic deformation ［J］. Scientia Geologica Sinica ， 1983 （ 2 ）： 177 - 180 . （in Chinese）

Malama B ， Kulatilake P . Models for normal fracture deformation under compressive loading ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2003 ， 40 （ 6 ）： 893 - 901 .

俞缙，赵晓豹，赵维炳，等 . 改进的岩石节理弹性非线性法向变形本构模型研究［J］. 岩土工程学报， 2008 ， 30 （ 9 ）： 1316 - 1321 .

Yu J ， Zhao X B ， Zhao W B ， et al . Improved nonlinear elastic constitutive model for normal deformation of rock fractures ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2008 ， 30 （ 9 ）： 1316 - 1321 . （in Chinese）

乔丽苹，李旗，王者超，等 . 岩壁变形条件下结构面法向变形特征［J］. 东北大学学报（自然科学版）， 2016 ， 37 （ 10 ）： 1479 - 1484 .

Qiao L P ， Li Q ， Wang Z C ， et al . Normal deformation behavior of rock joint with deformablerock wall ［J］. Journal of Northeastern University（ Natural Science）， 2016 ， 37 （ 10 ）： 1479 - 1484 . （in Chinese）

Holm E ， Holm R ， Shobert E I . Theory of hardness and measurements applicable to contact problems ［J］. Journal of Applied Physics ， 1949 ， 20 （ 4 ）： 319 - 327 .

Greenwood J A ， Williamson J B P . Contact of nominally flat surfaces ［J］. Proceedings of the Royal Society of London ， Series A， Mathematical Physical Sciences， 1966 ， 295 （ 1442 ）： 300 - 319 .

Greenwood J A ， Tripp J H . The contact of two nominally flat rough surfaces ［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers ， 1970 ， 185 （ 1 ）： 625 - 633 .

Brown S R ， Scholz C H . Closure of random elastic surfaces in contact ［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth ， 1985 ， 90 （ B7 ）： 5531 - 5545 .

Brown S R ， Scholz C H . Closure of rock joints ［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth ， 1986 ， 91 （ B5 ）： 4939 - 4948 .

Matsuki K ， Wang E Q ， Sakaguchi K ， et al . Time-dependent closure of a fracture with rough surfaces under constant normal stress ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2001 ， 38 （ 5 ）： 607 - 619 .

Cook N G W . Natural joints in rock： mechanical， hydraulic and seismic behaviour and properties under normal stress ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1992 ， 29 （ 3 ）： 198 - 223 .

Hopkins D L . The implications of joint deformation in analyzing the properties and behavior of fractured rock masses， underground excavations， and faults ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2000 ， 37 （ 1/2 ）： 175 - 202 .

唐志成，夏才初，宋英龙，等 . 考虑基体变形的节理闭合变形理论模型［J］. 岩石力学与工程学报， 2012 ， 31 （增1 ）： 3068 - 3074 .

Tang Z C ， Xia C C ， Song Y L ， et al . Joint closure deformation model based on asperity-substrate deformation ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2012 ， 31 （ Sup1 ）： 3068 - 3074 . （in Chinese）

唐志成，黄润秋，焦玉勇，等 . 考虑基体变形和微凸体变形相互作用的岩石节理闭合变形理论模型［J］. 岩土工程学报， 2017 ， 39 （ 10 ）： 1800 - 1806 .

Tang Z C ， Huang R Q ， Jiao Y Y ， et al . Theoretical closure model for rock joints considering interaction of deformations of substrate deformation and asperity ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2017 ， 39 （ 10 ）： 1800 - 1806 . （in Chinese）

蔡美峰 . 岩石力学与工程［M］. 北京：科学出版社， 2002 .

Grasselli G . Shear strength of rock joints based on quantified surface description ［D］. Switzerland ： Swiss Federal Institute of Technology ， 2001 .

Grasselli G ， Egger P . Constitutive law for the shear strength of rock joints based on three-dimensional surface parameters ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2003 ， 40 （ 1 ）： 25 - 40 .

Hungr O ， Coates D F . Deformability of joints and its relation to rock foundation settlements ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 1978 ， 15 （ 2 ）： 239 - 249 .

Amadei B ， Wibowo J ， Sture S ， et al . Applicability of existing models to predict the behavior of replicas of natural fractures of welded tuff under different boundary conditions ［J］. Geotechnical Geological Engineering ， 1998 ， 16 （ 2 ）： 79 - 128 .

Simon R ， Aubertin M ， Mitri H S . A non-linear constitutive model for rock joints to evaluate unstable slip ［M］. Leiden ： A A Balkema Publishers ， 1999 .

Saeb S ， Amadei B . Modelling rock joints under shear and normal loading ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1992 ， 29 （ 3 ）： 267 - 278 .

Simon R . Analysis of fault-slip mechanisms in hard rock mining ［D］. Montreal ： Mccill University ， 1999 .

Ladanyi B ， Archambault G . Simulation of shear behavior of a jointed rock mass ［C］∥ Proceedings of 11th US Symposium on Rock Mechanics . Berkeley ： American Rock Mechanics Association ， 1970 ： 105 ‑ 125 .

Plesha M E . Constitutive models for rock discontinuities with dilatancy and surface degradation ［J］. International Journal for Numerical Analytical Methods in Geomechanics ， 1987 ， 11 （ 4 ）： 345 - 362 .

Schneider H J . The friction and deformation behaviour of rock joints ［J］. Rock Mechanics ， 1976 ， 8 （ 3 ）： 169 - 184 .

Jing L . Numerical modelling of jointed rock masses by distinct element method for two-and three-dimensional problems ［D］. Sweden ： Luleå Tekniska Universitet ， 1990 .

Qiu X H ， Plesha M E ， Huang X ， et al . An investigation of the mechanics of rock joints： Part II. Analytical investigation ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1993 ， 30 （ 3 ）： 271 - 287 .

Wang J G ， Ichikawa Y ， Leung C F . A constitutive model for rock interfaces and joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2003 ， 40 （ 1 ）： 41 - 53 .

Seidel J P ， Haberfield C M . A theoretical model for rock joints subjected to constant normal stiffness direct shear ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2002 ， 39 （ 5 ）： 539 - 553 .

石崇 . 块体离散元数值模拟技术及工程应用［M］. 北京：中国建筑工业出版社， 2016 .

Duncan N ， Hancock K E . The concept of contact stress in the assessment of the behaviour of rock masses as structural foundations ［C］∥ Proceedings of the 1st ISRM Congress . Lisbon ： International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering ， 1966 ： 487 - 492 .

Barton N ， Choubey V . The shear strength of rock joints in theory and practice ［J］. Rock Mechanics Felsmechanik Mecanique des Roches ， 1977 ， 10 （ 1/2 ）： 1 - 54 .

Maksimović M . The shear strength components of a rough rock joint ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1996 ， 33 （ 8 ）： 769 - 783 .

Patton F D . Multiple modes of shear failure in rock ［C］∥ Proceedings of the 1st ISRM Congress . Lisbon ： International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering ， 1966 ： 87 .

黄达，黄润秋，雷鹏 . 贯通型锯齿状岩体结构面剪切变形及强度特征［J］. 煤炭学报， 2014 ， 39 （ 7 ）： 1229 - 1237 .

Huang D ， Huang R Q ， Lei P . Shear deformation and strength of through-going saw-tooth rock discontinuity ［J］. Journal of China Coal Society ， 2014 ， 39 （ 7 ）： 1229 - 1237 . （in Chinese）

Liu Q S ， Tian Y C ， Liu D F ， et al . Updates to JRC-JCS model for estimating the peak shear strength of rock joints based on quantified surface description ［J］. Engineering Geology ， 2017 ， 228 ： 282 - 300 .

Patton F D . Multiple modes of shear failure in rock and related materials ［D］. Champaign ： University of Illinois at Urbana-Champaign ， 1966 .

Goldstein M ， Goosev B ， Pvrogovsky N ， et al . Investigation of mechanical properties of cracked rock ［C］∥ Proceedings of the 1st ISRM Congress . Lisbon ： International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering ， 1966 ： 521 - 529 .

Barton N R . A model study of rock-joint deformation ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1972 ， 9 （ 5 ）： 579 - 582 .

Barton N . Review of a new shear-strength criterion for rock joints ［J］. Engineering geology ， 1973 ， 7 （ 4 ）： 287 - 332 .

Bandis S ， Lumsden A C ， Barton N R . Experimental studies of scale effects on the shear behaviour of rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1981 ， 18 （ 1 ）： 1 - 21 .

Lee Y K ， Park J W ， Song J J . Model for the shear behavior of rock joints under CNL and CNS conditions ［J］. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences ， 2014 ， 70 ： 252 - 263 .

葛云峰 . 基于BAP的岩体结构面粗糙度与峰值抗剪强度研究［D］. 武汉：中国地质大学， 2014 .

Ge Y F . Research on roughness and peak shear strength for rock discontinuities based on BAP ［D］. Wuhan ： China University of Geosciences ， 2014 . （in Chinese）

Xia C C ， Tang Z C ， Xiao W M ， et al . New peak shear strength criterion of rock joints based on quantified surface description ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2014 ， 47 （ 2 ）： 387 - 400 .

唐志成，夏才初，宋英龙，等 . Grasselli 节理峰值抗剪强度公式再探［J］. 岩石力学与工程学报， 2012 ， 31 （ 2 ）： 356 - 364 .

Tang Z C ， Xia C C ， Song Y L ， et al . Discussion about grasselli s peak shear strength criterion for rock joints ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2012 ， 31 （ 2 ）： 356 ‑ 364 . （in Chinese）

杨洁，荣冠，程龙，等 . 节理峰值抗剪强度试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2015 ， 34 （ 5 ）： 884 - 894 .

Yang J ， Rong G ， Cheng L ， et al . Experimental study of peak shear strength of rock joints ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ 5 ）： 884 - 894 . （in Chinese）

Yang J ， Rong G ， Hou D ， et al . Experimental study on peak shear strength criterion for rock joints ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2016 ， 49 （ 3 ）： 821 - 835 .

Tian Y C ， Liu Q S ， Liu D F ， et al . Updates to Grasselli's peak shear strength model ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2018 ， 51 （ 7 ）： 2115 - 2133 .

Liu Q S ， Tian Y C ， Ji P Q ， et al . Experimental investigation of the peak shear strength criterion based on three-dimensional surface description ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2018 ， 51 （ 4 ）： 1005 - 1025 .

Kulatilake P ， Shou G ， Huang T H ， et al . New peak shear strength criteria for anisotropic rock joints ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1995 ， 32 （ 7 ）： 673 - 697 .

孙辅庭，佘成学，万利台，等基于三维形貌特征的岩石节理峰值剪切强度准则研究［J］. 岩土工程学报， 2014 ， 36 （ 3 ）： 529 - 536 .

Sun F T ， She C X ， Wan L T ， et al . Peak shear strength criterion for rock joints based on threedimensional morphology characteristics ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2014 ， 36 （ 3 ）： 529 - 536 . （in Chinese）

Grasselli G . Manuel Rocha medal recipient shear strength of rock joints based on quantified surface description ［J］. Rock Mechanics Rock Engineering ， 2006 ， 39 （ 4 ）： 295 - 314 .

郑博文，祁生文，詹志发，等 . 剪切速率对岩石节理强度特性的影响［J］. 地球科学与环境学报， 2015 ， 37 （ 5 ）： 101 - 110 .

Zheng B W ， Qi S W ， Zhan Z F ， et al . Effect of shear rate on the strange characteristics of rock joints ［J］. Journal of Earth Sciences and Environment ， 2015 ， 37 （ 5 ）： 101 - 110 . （in Chinese）

朱小明，李海波，刘博，等 . 含一阶和二阶起伏体节理剪切强度的试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2011 ， 30 （ 9 ）： 1810 - 1818 .

Zhu X M ， Li H B ， Liu B ， et al . Experimental study of shear strength of joints with first-order and second-order asperities ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2011 ， 30 （ 9 ）： 1810 - 1818 . （in Chinese）

Zaman M M ， Desai C S ， Drumm E C . Interface model for dynamic soil-structure interaction ［J］. Journal of Geotechnical Engineering ， 1984 ， 110 （ 9 ）： 1257 - 1273 .

Souley M ， Homand F . Stability of jointed rock masses evaluated by UDEC with an extended Saeb-Amadei constitutive law ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1996 ， 33 （ 3 ）： 233 - 244 .

王光纶，尹显俊 . 岩体结构面三维循环加载本构关系［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2005 ， 45 （ 9 ）： 1193 - 1197 .

Wang G L ， Yin X J . 3D constitutive relation for rock joints during cyclic loading ［J］. Journal of Tsinghua University （Science & Technology）， 2005 ， 45 （ 9 ）： 1193 - 1197 . （in Chinese）

Kana D D ， Fox D J ， Hsiung S M . Interlock/friction model for dynamic shear response in natural jointed rock ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1996 ， 33 （ 4 ）： 371 - 386 .

肖卫国 . 节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究［D］. 北京：北京交通大学， 2011 .

Xiao W G . Micromechanics-based continuum method andconstitutive model for jointed rock masses ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2011 . （in Chinese）

Huang X ， Haimson B C ， Plesha M E ， et al . An investigation of the mechanics of rock joints： Part I. Laboratory investigation ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts ， 1993 ， 30 （ 3 ）： 257 - 269 .

尹显俊，王光纶，张楚汉 . 岩体结构面切向循环加载本构关系研究［J］. 工程力学， 2005 （ 6 ）： 97 - 103，57 .

Yin X J ， Wang G L ， Zhang C H . Study of constitutive model for rock interfaces and joints under cyclic shear loading ［J］. Engineering Mechanics ， 2005 ， 22 （ 6 ）： 97 - 103，57 . （in Chinese）

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