岩桥贯通机理断裂力学分析

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1、第24卷第23期岩石力学与工程学报Vol.24No.232005年12月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringDec.，2005岩桥贯通机理的断裂力学分析12112黎立云，许凤光，高峰，王利，车发星(1.中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京100083；2.北京科技大学，北京100083)摘要：多裂纹间的岩桥贯通破坏是导致岩体失稳的重要原因之一。在裂纹分布已知的条件下，预知裂纹相互贯通的模式、机理及相应的外载条件，是预测和制止这类岩体失稳的前提。利用断裂力学中的裂纹尖端应力和应变场的极值分布

2、情况，可以从根本上解决这一问题。当岩桥周围2条裂纹尖端拉应力、拉应变及剪应力极值方向能基本对应起来时，必然会导致2条裂纹的贯通，从而导致岩桥的贯通失稳。因此，这2个极值的性质决定了贯通破坏的性质。关键词：断裂力学；岩桥破坏；多裂纹；极值中图分类号：O346.1文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)23–4328–07FRACTUREMECHANICSANALYSISOFROCKBRIDGEFAILUREMECHANISM12112LILi-yun，XUFeng-guang，GAOFeng，WANGLi，CHEFa-xing

3、(1.SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China；2.UniversityofScienceandTechnologyofBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Rockbridgefractureamongmulti-crackisoneoftheimportantreasonsforrockmassfailure.Ifthecrackdistributionn

4、eararockbridgeisknown，itistheprerequisitetopredictorrefrainthefailureofthiskindofrockmassthatthepatterns，mechanismoffailureandloadingconditionsareforeknown.Thesecanbeessentiallyobtainedbythedistributionanalysesofthestressandstrainextremevaluesnearthecracktipsaccordingtoth

5、etheoryoffracturemechanics.Themainresultisthatwhenthedirectionsoftheextremevaluesoftwoadjacentcracksarenearlytowardseachother，thesetwocrackswilllinktogetherdefinitelyandresultintherockbridgefailure.Thepropertiesofthetwoextremevaluesdeterminethepropertiesoftherockbridgefra

6、cture.Keywords：fracturemechanics；rockbridgefailure；multi-crack；extremevalue通，容易引发岩体的失稳及地质灾害的发生，因而1引言已对该问题引起了高度的重视。20世纪80年代，随着断裂力学的蓬勃发展，工程界及理论界投入了地下岩体的岩桥贯通机理一直是工程界与理论比较多的力量从事单裂纹及多裂纹岩体或类岩体破[1～6]界十分关注的问题。由于岩桥总要涉及2条或2条坏规律的研究。但对多裂纹问题由于难以得到以上的裂纹，因而实质就是岩体中的多裂纹问题。应力场分布及裂纹尖端应力强度因子

7、，因而不能从在地下工程活动中，由于岩桥间裂纹的扩展及贯理论上定量地把握其破坏规律，只能就各种裂纹位收稿日期：2004–09–16；修回日期：2005–06–15基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412705)；国家自然科学基金资助项目(40472145)作者简介：黎立云(1959–)，女，硕士，1982年毕业于中南矿冶学院数理系力学专业，现任副教授，主要从事岩石断裂与强度方面的教学与研究工作。E-mail：ly..li@126.com。第24卷第23期黎立云等.岩桥贯通机理的断裂力学分析•4329•置搭配，进行

8、大量实验研究，以得到定性结果。近yσθ十多年来，由于有限元技术高度普及与成熟，己易σr于得到离散的多裂纹岩体的线性应力场及位移场。τθr将裂纹处理成细缝，在有限元技术下，可以得到多rθ裂纹岩体