三轴压缩下岩石强度与破坏面角度的双剪理论分析

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1、第22卷第7期岩石力学与工程学报22(7)：1093～10982003年7月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJuly，2003三轴压缩下岩石强度与破坏面角度*的双剪理论分析胡小荣魏雪英俞茂宏(西安交通大学建筑工程与力学学院土木系西安710049)摘要应用双剪理论对岩石在三轴压缩载荷下的强度和破坏特性进行了理论分析，并将分析结果与已有实验作了对比。研究表明，在岩石的强度特性方面，双剪理论所得分析结果与实验结果较吻合。而在岩石的破坏面角度方面，分析与实验

2、尚需作进一步研究。这可能是由于岩石的破坏特性较之强度特性对其微观结构构造和实验面的条件更敏感所致。然而，作为一种宏观强度理论，双剪理论除了能很好地表述岩石的复杂强度特性外，还具有数学表达简明、便于工程应用等特点，是分析岩石在复杂应力条件下力学特性的有效工具。关键词岩石力学，双剪理论，岩石强度，岩石破坏，三轴压缩分类号TD313文献标识码A文章编号1000-6915(2003)07-1093-06CHARACTERISTICSOFROCKSTRENGTHANDFAILUREUNDERTRIAXIALCOM

3、PRESSIONANALYZEDBYTWINSHEARTHEORYHuXiaorong，WeiXueying，YuMaohong(DepartmentofCivilEngineering，SchoolofCivilEngineeringandMechanics，Xi′anJiaotongUniversity，Xi′an710049China)AbstractThecharacteristicsoftherockstrengthandfailureundertriaxialcompressionsaret

4、heoreticallyanalyzedindetailwiththetwinsheartheoryandtheresultsarecomparedwithexperimentaldata.Theresearchworkshowsthatontheaspectofrockstrength，theanalyticalresultsmatchtheexperimentaldataverywell，butontheaspectoffractureorientations，therearesomediffere

5、ncesbetweenanalyticalresultsandexperimentaldata.Themainreasonmaybethatthefractureorientationsaremoresensitivetotheinnermicro-structuresofrockandtheconditionoftestingsurfacethanthestrength.However，asonekindofmacro-strengththeories，thetwinsheartheoryisstil

6、laneffectivetoolinanalyzingtherockfailureandstrengthundermulti-axialstresscondition，anditalsohasmanyotherprofitssuchassimplicityinformulaeandconvenienceforuseinpractice.Keywordsrockmechanics，twinsheartheory，rockstrength，rockfailure，triaxialcompressions强度

7、和破坏特性的影响，而忽略了中间主应力的作[8]1前言用。随着岩石力学实验手段的完善，人们认识到，岩石的强度和破坏具有中间主应力效应。其基本规[9～18]岩石强度和破坏特性一直是岩石力学研究的一律如下：(1)中间主应力σ2对岩石的强度有明[1]个基础问题，长期以来，对其研究主要是基于显影响，影响程度高达20%～50%；(2)中间主应力[1～7]Mohr-Coulomb强度理论。然而，Mohr-Coulomb效应存在区间性，在中间主应力σ2由σ2=σ3的下强度理论仅考虑了最大主应力和最小主应力对岩石限值增加

8、到σ2=σ1的上限值的过程中，岩石强度先2001年10月29日收到初稿，2001年12月18日收到修改稿。*国家自然科学基金资助项目(59779028)。作者胡小荣简介：男，37岁，博士，1984年毕业于重庆大学，现为西安交通大学博士后，主要从事采矿工程及岩石力学方面的教学与科研工作。•1094•岩石力学与工程学报2003年逐步提高，但到达某一峰值后则又随σ2的增加而逐F′=τ13−βσ13+b(τ23−βσ23)=K步降低；(3)应力状态