岩体强度破坏判断准则.ppt

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1、高等岩石力学第七讲：岩体强度破坏判断准则目前，人们根据岩石的不同破坏机理，已经建立了多种强度判据。强度理论是指人们认为在某种应力或组合应力的作用下，岩石就会破坏，从而建立了相应的判据。==三维应力状态二维应力状态一点的应力表示方法求导得到：莫尔应力圆的表达式：Oz+zx-xzx213rR+-1大主应力：小主应力:圆心：半径：σz按顺时针方向旋转ασx按顺时针方向旋转α莫尔圆：代表一个单元的应力状态；圆周上一点代表一个面上的两个应力与第2章岩石的物理力学性质岩石破坏有两种基本类型：脆性破坏(格里菲斯

2、强度理论)，它的特点是岩石达到破坏时不产生明显的变形，岩石的脆性破坏是由于应力条件下岩石中裂隙的产生和发展的结果；塑性破坏(莫尔—库仑强度理论)，破坏时会产生明显的塑性变形而不呈现明显的破坏面。塑性破坏通常是在塑性流动状态下发生的，这是由于组成物质颗粒间相互滑移所致。第2章岩石的物理力学性质经典的强度理论:应力理论应变理论能量理论第2章岩石的物理力学性质最大正应力理论最大正应变理论≤最大剪应力理论≤八面体剪应力理论≤最大应变能理论屈服条件的研究历史Coulumb(1773)把土及岩石看成摩擦材料。Tresca(1864)作

3、了一系列的挤压实验，发现金属材料在屈服时，可以看到有很细的痕纹；而这些痕纹的方向接近于最大剪应力方向。第2章岩石的物理力学性质屈服条件的研究历史-2(续上)Mises(1913)Mises指出Tresca试验结果在π平面上得到六个点，六个点之间的连线是直线？曲线？还是圆？Mises采用了圆形，并为金属材料试验所证实。DruckerandPrager(1952)Drucker和Prager首先把不考虑σ2影响的Coulomb屈服准则与不考虑静水压力p影响的Mises屈服准则联系在一起，提出了广义的Mises模型，后被称为D-

4、P模型。第2章岩石的物理力学性质π平面屈服条件的研究历史-3(续上)Drucker(1957年)指出岩土材料在静水压力下可以屈服，历史上的屈服面在主应力空间是开口的，不符合岩土材料特性，应加帽子，俗称“帽子模型”。Rscoe(1958-1963年)针对剑桥软土进行三轴及压缩试验，在e-p-q空间中获得临界状态线，在p-q平面上得出子弹形屈服曲线，获得了“帽子模型”的实验证实及函数表达。第2章岩石的物理力学性质屈服条件的研究历史-4(续上)RoscoeandBurland(1968)修正了子弹头形屈服面，改为椭球形屈服面，并

5、编入剑桥大学CRISP有限元软件，风行欧美，成为软粘土弹塑性模型的经典作品。第2章岩石的物理力学性质Mises&Tresca这两种屈服条件都主要适用于金属材料，对于岩土类介质材料一般不能很好适用，因为岩土类材料的屈服与体积变形或静水应力状态有关。莫尔－库仑准则库仑（C.A.Coulomb）1773年提出内摩擦准则，常称为库仑强度理论。第2章岩石的物理力学性质破坏机理：（基本思想）材料属压剪破坏，剪切破坏力的一部分用来克服与正应力无关的粘聚力，使材料颗粒间脱离联系；另一部分剪切破坏力用来克服与正应力成正比的摩擦力，使面内错动

6、而最终破坏。上盒下盒PSTA第2章岩石的物理力学性质Occ粘聚力内摩擦角σ=100KPaεσ=200KPaσ=300KPa库仑公式：f：抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力c：粘聚强度-与所受压力无关NT=NT滑动摩擦摩擦强度tg滑动摩擦第2章岩石的物理力学性质滑动摩擦咬合摩擦引起的剪胀摩擦强度tg咬合摩擦引起的剪胀第2章岩石的物理力学性质滑动摩擦NT颗粒破碎与重排列咬合摩擦引起的剪胀摩擦强度tg颗粒的破碎与重排列第2章岩石的物理力学性质粘聚强度机理静电引力（库仑力）范德华力颗粒间

7、胶结假粘聚力（毛细力等）----+凝聚强度c第2章岩石的物理力学性质PSTAc粘聚力内摩擦角f：抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力c：粘聚强度-与所受压力无关固定滑裂面一般应力状态如何判断是否破坏？借助于莫尔圆库仑公式第2章岩石的物理力学性质极限平衡应力状态：有一对面上的应力状态达到=f强度包线：所有达到极限平衡状态的莫尔园的公切线。f第2章岩石的物理力学性质f强度包线以内：任何一个面上的一对应力与都没有达到破坏包线，不破坏；与破坏包线相切：有一个面上的应力达到破坏；与破坏包线相交：有一些平面

8、上的应力超过强度；不可能发生。第2章岩石的物理力学性质Oc1f32θ31f45°＋/2破裂面2θ破裂面的位置与大主应力面夹角：θ=45+/2第2章岩石的物理力学性质第2章岩石的物理力学性质第2章岩石的物理力学性质第2章岩石的物理力学性质莫尔（Mohr）1900年提出材料的强度是应力的