莫尔—库仑和霍克—布朗强度准则用于评估脆性岩石动态强度的适用性

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第22卷第2期岩石力学与工程学报22(2)：171～1762003年2月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering，2003莫尔．库仑和霍克．布朗强度准则用于评估脆性岩石动态强度的适用性赵坚李海波(新加坡南洋理工大学土木工程学院639798新加坡)(中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071)摘要基于对新加坡BukitTimah花岗岩进行的一系列的动力实验，包括单轴压缩、三轴压缩、单轴拉伸和直剪实验。以

2、及对这些实验结果的系统分析，检验莫尔．库仑准则和霍克．布朗准则用于评估岩石动态强度的适用性。研究结果表明，在较低的围压条件下，岩石动态强度大致符合莫尔．库仑强度准则，且强度变化主要是由于粘聚力随加载速率变化引起的。岩石动态强度更好地符合霍克．布朗强度准则，特别是在较高围压下(如大于100MPa)。关键词岩石力学，岩石动态抗压强度，莫尔．库仑强度准则。霍克-布朗强度准则分类号TU451文献标识码A文章编号1000-6915(2003)02．0171-06EST玎脚INGTHEDYNAMICSTRE

3、NGTHoFRoCKUSINGMoHR．CoULoMBANDHOEK-BROWNCRITERIAZhaoJian’，LiHaibo2(tShoolofC~vilEngineering，NanyangTechnologicalUniversity，Singapore639798)(2InstituteofRockandSoilMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Wuhan430071China)AbstractAseriesofdynamiccompress

4、ion，tensionandsheartestswereconductedontheBukitTimahgraniteofSingapore．111eresultsareanalyzedinaneforttoexaminethevalidityandtheapplicabilityoftheHoek-BrownandMohr-Coulombcriteriaforrockmaterialunderdynamiccompression．ItiSindicatedthattherockstrength

5、canbeapproximatelydescribedbytheMohr-Coulombcriterionatlowconfiningpressure．111echangeofstrengthwithloadingrateisprimarilyduetothevariationofcohesionwithloadingrate．111edynamiccompressionstrengthsaremoreaccordedwiththeHoek-Browncriterion，especiallyun

6、derhigherconfiningpressure(higherthan100MPa)．Keywordsrockmechanics，dynamiccompressivestrengthofrock，Mohr-Coulombstrengthcriterion，Hoek-Brownstrengthcriterion克-布朗强度准则在岩石材料动态强度评估中的应1引言用，并且试图找出强度准则中有关参数随加载率变化的规律。众多研究表明，岩石材料强度通常随着加载率的增加而提高卜，而且已有多种机理用来解释这

7、2莫尔_库仑和霍克．布朗准则的基本一现象【5～。一些研究者对动载下岩石材料的破坏原理机制进行了研究，并通过理论分析模型(例如细观力学模型)对此进行解释【81。本文研究莫尔．库仑和霍莫尔-库仑强度准则是岩土工程中应用最广泛2001年4月3O日收到初稿．2001年7月23日收到修改稿。作者赵坚简介：男，42岁，博士，现任教授．主要从事岩石动力学方面的教学与研究工作．维普资讯http://www.cqvip.com·172·岩石力学与工程学报2003年的强度理论之一。莫尔．库仑准则所提出的基本概念有一

8、个限定值或者被直接取为0。有关莫尔-库仑强是岩石材料的剪切强度由两部分组成：一个是作为度准则的详细讨论可见于许多岩石力学书籍中，例常量的粘聚力，一个是随法向应力变化的内摩擦角。如文【9，lO]。如图l(a)所示，在口-6平面内，剪切强度公式为霍克．布朗强度准则是以大量实验数据为根据f=c4-O"ntan(1)的经验准则。其表达各向同性岩石材料三轴抗压强式中：c为粘聚力，为垂直于口-6平面的法向应度的基本方程为O"I=l+。(，，la，a+1．0)。(10)力，为内摩擦角。由应力转换方程可得式中：