有关岩体强度理论和计算方法

《有关岩体强度理论和计算方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5节课（3月17日）有关岩体强度理论和计算方法物理模拟工程地质中的数值模拟方法1.岩石强度准则2.岩体强度准则3.工程地质物理模拟4.工程地质数值模拟1.岩石强度准则岩石强度理论是研究岩石在各种应力状态下的强度准则的理论。岩石破坏时所需满足的条件叫强度准则，或称为破坏判据（条件）。它表征岩石在极限应力状态下（破坏条件）的应力状态和岩石强度参数之间的关系，一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程，即σ1=f(σ2，σ3)或者表示为处于极限平衡状态截面上的剪应力和正应力σ间的关系方程τ=f(σ)岩

2、石强度准则主要包括：1)最大张应力理论（第一破裂理论）2)最大线应变力理论（第二破裂理论）3)莫尔—库仑准则（第三破裂理论）4)霍克—布朗（Hoek-Brown）准则5)德鲁克—普拉格（Ducker-Prager）准则6)一维格里菲斯（Griffith）准则7)二维格里菲斯准则8)奥德理论1.岩石强度准则1.1最大张应力理论（第一破裂理论）为加里略（GalileiGalieo，1564-1642）创立的，其根据是当作用在材料上的外力过大时，材料就会沿最大张应力所在的截面发生断裂破坏。其破裂条件是：设最大

3、单向张应力为σ3，破坏应力强度极限为σ0，则必须σ3≥σ0。1.岩石强度准则1.2最大线应变力理论（第二破裂理论）该理论由马利奥托（E.Mariotto，1682）创立，圣维南（B.deSaintVenant，1885）修正。其根据是：当作用在材料上的外力过大时，材料会沿最大线应变（ε3）的方向发生断裂破坏。其破坏条件是：设最大伸长线应变为ε3，材料线性应变极限值为ε0，则必须ε3≥ε0。1.岩石强度准则1.3莫尔—库仑准则（第三破裂理论）1.岩石强度准则1.3莫尔—库仑准则（第三破裂理论）该理论由库仑

4、（CoulombCriterion，1773）提出，20世纪初莫尔（Mohr’sHypothesis,1900）修正。该理论认为，当作用力达到材料的强度极限时，材料就沿最大剪应力面发生剪切破坏，其方位与σ1、σ3呈45°角相交，破坏时的强度极限值τmax=1/2（σ1-σ3）。σ()τ=fσfτ1.岩石强度准则1.3莫尔—库仑准则（第三破裂理论）C——粘聚力；——内摩擦角ττσ1−σ32C2αϕσσ3σCcotcosϕσσ1++σσ31322σ11.岩石强度准则莫尔—库伦准则参数的确定方法把强度准则公式

5、改写成以下形式其中1.岩石强度准则1.4霍克—布朗（Hoek-Brown）准则——破坏时的最大主应力；——作用在岩石上的最小主应力；——岩石的单轴抗压强度；——取决于岩石性质的材料常数。1.岩石强度准则1.5德鲁克—普拉格（Ducker-Prager）准则1.岩石强度准则1.5德鲁克—普拉格（Ducker-Prager）准则1.岩石强度准则1.6一维格里菲斯(Griffith)准则——材料的表面比能；E——材料的弹性模量。1.岩石强度准则1.7二维格里菲斯准则1.岩石强度准则1.岩石强度准则格理菲斯准则

6、的特点：材料的破坏机理与应力状态无关，都属于拉裂破坏。格里菲斯准则的不足与问题4条(1)没有考虑众多维裂隙的相互作用，只能作为单维裂隙开裂的条件，不能作为岩石的强度准则。(2)没有考虑受压时裂隙闭合，并产生磨擦。(3)给出的岩石脆性度偏小。(4)只给出了裂隙开裂的方向，没有给出后续的扩展方向。1.岩石强度准则1.8奥德理论（H.Ode,1960）同Griffith脆性破裂理论相比，奥德理论为塑性强度理论。奥德认为：由于塑性变形中存在着速度不连续，而应力则是连续的，这样应力-应变关系就能够由差异运动的屈服

7、条件中获得，即经过一定的时间后，塑性介质将沿着速度相等的平滑的特征面发生韧性断裂。1.岩石强度准则1.7奥德理论（H.Ode,1960）Hills(1961)扼要地把这一理论称为塑性剪切作用，并认为大多数地质体本身上是是存在塑性流动的，起初并不明显的弹性应变，在不失掉内聚力的差异运动下，亦即应变率高的固态流动下，产生塑性剪切变形。奥德理论是对一般弹塑性破裂理论的的突破，可用于韧性剪切带的生产，矿物集合体的变形，破裂面与主压应力直交的构造，塑性流动破裂构造，以及成矿期间岩体和矿体相互间滑动等的解释和分析。

8、2.岩体强度准则岩体强度是指岩体抵抗外力破坏的能力。岩体的强度《岩石的强度岩体强度的研究方法——现场试验现场试验方法：平板加载试验、环形加载试验等2.岩体强度准则岩体强度准则主要包括：1.裂隙化岩体的霍克-布朗（Hoek-Brown）强度准则2.岩体强度估算的经验方法1)基与岩体弹性波传播速度的经验公式；2)其它经验公式。2.岩体强度准则2.1裂隙化岩体的霍克-布朗（Hoek-Brown）强度准则H-B准则只适用于岩块尺寸远小于岩石工程规模