基于应变的脆性岩石破坏强度研究

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1、第23卷第7期岩石力学与工程学报23(7)：1087～10902004年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2004*基于应变的脆性岩石破坏强度研究谢兴华速宝玉詹美礼(河海大学水电学院南京210098)摘要在三轴压缩条件下，岩石类材料的破坏具有延性破坏和脆性破坏2种类型。岩石发生破坏的机理是构成岩石的矿物颗粒之间发生相对位移。一般而言，岩石在力的作用下发生拉或剪破坏，在破坏发展过程中，哪一种破坏类型取得优势地位，岩石最终便以那种形式破坏。最大拉应变准则能够解决岩石拉破坏问题，但不能

2、解释破裂角的存在。岩石为各向异性体，应变主轴不同于加载轴，因此，不能用加载轴上的应变来描述岩石的强度。考虑3个方向拉应变的应变强度准则能够描述岩石的强度，也能够在一定程度上描述破裂角的变化。理论分析和室内试验证实了这一结论。并且随中间主应力的升高，应变破坏准则的变化与岩石抗压强度、最大拉应变准则的变化具有相同的规律。关键词岩石力学，脆性岩石，破坏准则，应变，三维压缩+分类号TU459.2文献标识码A文章编号1000-6915(2004)07-1087-04STUDYOFFAILURECRITERIONFORBRITTLEROCKSBASEDONS

3、TRAINSXieXinghua，SuBaoyu，ZhanMeili(HohaiUniversity，Nanjing210098China)AbstractWhenrock-likematerialsaretestedundertriaxialcompression，twokindsoffailuremayhappen，thatis，ductileandbrittlefailures.Theessentialreasonforrockfailureistherelativedisplacementamongmineralparticlesmaki

4、nguprock.Generally，rockfailurecanbeeithertensileorshear，whichdependsonthepredominantmechanismwhenfailurehappen.Themaximaltensilestraincriterioncanpredictrockfailureintension，butisdifficulttoexplaintheeffectofcrackangle.Rocksaregenerallyanisotropic.Theprincipalstrainaxesareusu

5、allydifferentfromtheloadingaxes.Therefore，thestrainsinthedirectionsofloadingaxesmaynotbesuitabletodescriberockstrength.Thestrain-basedstrengthcriterionconsideringtensilestrainsinthreeaxescandescriberockstrength.Anditcandescribethecrackangleanditstransformation.Thetheoreticala

6、nalysesandlaboratorytestspresentedinthispapervalidatethisconclusion.Withtheincreasingoftheintermediateprincipalstress，thetransformationofthestrainfailurecriterionisofthesamepatternasthetransformationofthecompressivestrengthandthemaximumtensilestraincriterion.Keywordsrockmecha

7、nics，brittlerock，failurecriterion，strain，triaxialcompression岩石的破坏强度也随之升高。文[5]研究了中间主应1引言力对岩石强度的影响认为：(1)中间主应力的影响小于围压对强度的影响。(2)当σ一定时，中间主3[1～4]岩石三轴压缩试验证实，随围压的升高，应力σ由σ增加到σ的过程中，岩石强度先增大，2312002年6月12日收到初稿，2002年7月13日收到修改稿。*国家自然科学基金重点项目(50239070)资助课题。作者谢兴华简介：男，1971年生，1995年毕业于山东矿业学院，现为在

8、读博士研究生，主要从事岩土力学、工程岩体渗流及控制方面的研究工作。E-mail：iamxiexh@163.com。•1088•岩石力学与