基于二维数字图像相关技术的块系花岗岩超低摩擦效应实验研究

何满潮¹，王炀^1,2，刘冬桥¹，任晓龙^1,2，张晓云^1,2

1. 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室2. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

摘 要：基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用二维数字图像相关测试方法（2D-DIC）,获得了试件表面的全场位移信息,依据位移信息求出块体加速度值,利用牛顿第二定律对试件受力分析,求得了块系岩体摩擦力随时间的变化曲线。结果表明:2D-DIC测试技术能够准确的测得石块的位移变化,依据位移变化可以证实伴随着水平向扰动荷载作用,洞口上方岩块左右两侧节理间隙逐步增大,岩块间的摩擦力降低,且摩擦力的变化周期与扰动荷载的周期相同;利用2D-DIC测试技术是有效的,从实验的角度验证了超低摩擦效应的存在。

关键词：二维数字图像相关技术;全场位移测量;块系花岗岩;超低摩擦效应;动力扰动;