基于破坏准则的岩石压剪断裂判据研究

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1、第26卷第6期岩石力学与工程学报Vol.26No.62007年6月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJune，2007基于破坏准则的岩石压剪断裂判据研究周家文，徐卫亚，石崇(河海大学岩土工程研究所，江苏南京210098)摘要：在分析压剪复合型裂纹尖端应力场的基础上，利用最小J2准则得到压剪裂纹的起裂角。把岩石压剪断裂问题与岩石的破坏准则联系在一起，利用岩土材料中广泛应用的Mohr-Coulumb准则和Drucker-Prager准则分别建立两个岩石压剪断裂判据。计算

2、结果表明，基于强度准则建立的岩石压剪断裂判据比较合理；纯II型裂纹的断裂韧度与纯I型裂纹的断裂韧度的比值与泊松比和内摩擦角的取值有关系(纯II型裂纹的起裂角是某个定值时)，而与其他岩石力学参数没有关系。关键词：岩石力学；压剪裂纹；起裂角；破坏准则；断裂判据；断裂韧度中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2007)06–1194–08INVESTIGATIONONCOMPRESSION-SHEARFRACTURECRITERIONOFROCKBASEDONFAILURECRITERIAZHOU

3、Jiawen，XUWeiya，SHIChong(InstituteofGeotechnicalEngineering，HohaiUniversity，Nanjing，Jiangsu210098，China)Abstract：Basedontheanalysisofthetipstressfieldofthecompression-shearmixed-modecrack，theinitialangleofcompression-shearmixed-modecrackisdeducedaccordingtothemi

4、nimumJ2criterion.Byconsideringtherockcompression-shearmixed-modefractureandtherockyieldcriteriontogether，twofracturecriteriaoftherockcompression-shearmixed-modecrackareobtainedbyuseofMohr-CoulumbandDrucker-Prageryieldcriteriawhichareadoptedwidelyusedingeotechni

5、calmaterials.Thecalculationresultsshowthatthefracturecriteriaoftherockcompression-shearmixed-modecrackbasedonthestrengthcriteriaarerational；andthattheratiobetweenthefracturetoughnessofpuretypeIIcrackandpuretypeIcrackisrelatedwiththePoisson′sratioandtheinnerfric

6、tionangleoftherockwhentheinitialangleofthepuretypeIIcrackisafixedvalue，insteadofotherrockmechanicalparameters.Keywords：rockmechanics；compression-shearcrack；initialangleofcrack；failurecriterion；fracturecriterion；fracturetoughness所以对岩石裂纹尖端的力学性质进行研究有很大的1引言意义。在漫长的地

7、质历史条件下，岩石在各种各样的构造作用下产生了多种性质的裂纹，岩石的破坏岩石是一种结构非常复杂的固体材料，它是由实质也就是裂纹的相互作用和扩展的过程。传统的多种矿物晶粒、胶结物和孔隙组成的混合体。岩石断裂力学研究的对象主要是3种基本裂纹类型：张中存在的断层、节理和裂隙等缺陷对岩石力学性质开型(I型)、滑开型(II型)和撕开型(III型)。但由于有很大影响，岩石变形破坏过程的实质就是岩石材岩体结构或者是荷载的不对称、岩石材料的各向料中缺陷的萌生、扩展、相互作用和贯通的过程，异性等原因，实际结构中的受力是非常复杂的，使收

8、稿日期：2006–07–05；修回日期：2006–09–10基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412707)；国家自然科学基金重点项目(50539110)作者简介：周家文(1982–)，男，2003年毕业于华东交通大学建筑工程系，现为博士研究生，主要从事岩石力学与工程方面的研究工作。E-mail：hhzjw@hhu.