岩体强度特性研究综述

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1、岩体强度特性研究综述摘要：岩体强度不同于岩块强度，也不同与结构面的强度，如果岩体结构面不发育，呈完整结构，则岩体强度大致等丁•岩块强度，如果岩体沿某一结构面滑动时，则岩体强度完全受该结构面强度的控制，这只是两种比较好处理的情况。实际工程中，裂隙化岩体强度的确定比较困难，裂隙岩体强度介于岩块强度和结构面强度之间。本文从岩体的强度准则及工程岩体强度的确定方法两个方面对岩体强度特性进行了介绍。关键词：岩体强度，强度准则，强度中图分类号：TV554+.13文献标识码：A1岩体的强度准则岩体强度准则的研究已有数十年的历史，到目前为止提出过各种各样的岩体强度准则，但它们大都有一定的适用范围。例

2、如：Mohr-Coulomb和Iloek.Brown准则都没有考虑中间主应力的作用，因而较为保守；Drucker-Prager准则由于不能反映n平面上的拉伸子午线和压缩子午线的不同，而与实际不同；双剪强度理论虽然考虑了屮间主应力的影响，但只能适用于剪切和拉压强度满足一定关系的材料；统一强度理论仅仅适合于o3〈oc时的脆性破坏。强度准则可分为：一类是以力学为基础，通过严谨的数学方法推导得出，称之为“理论强度准则”；一类是以试验为主要研究手段，近似描述岩体的破坏机理，称之为“经验强度准则”。1・1理论强度准则［1］冃前应用于岩石的理论强度准则比较多，如Mohr-Coulomb准则、Dr

3、ucker-Prager准则等。Mohr、一Coulomb强度准则虽然表达式简单、便于工程应用，但却不能描述其中的中间主应力效应和区间效应问题。鉴于上述原因，又有许多其他类型的强度准则相继被提出，如双剪类准则、三剪类准则等，其中，俞茂宏提出的双剪统一系列强度准则无论在对岩士类介质的强度特征和木构关系的描述上，还是在强度理论体系的完备性上均有较大突破，目前已形成了较为完整和系统的双剪强度理论体系。节理裂隙岩体的强度研究很早就引起了国内外岩石力学界的普遍重视,Jaeger(I960)对含一组结构面的各向异性岩体,假定岩块与结构面的破坏都满足经典的线性Mohr-Coulomb准则,得到含

4、单一结构面岩休的破坏特征是受结构面的方位控制的结论，并推导出相应的理论公式，提出了著名的“单弱面理论”。一般地，如果岩体屮含有二组或二组以上的结构面,在不考虑结构面间的相互作用时，岩体强度的确定方法是分步应用单结构面理论。随着岩体内结构面数量的增加，岩体强度特性越来越趋于各向同性，而岩体的整体强度却大大减弱。Iloek和Brown认为，含4组以上的性质相近结构面的岩体，在地下工程的开挖设计中按各向同性岩体的处理是合理的。目前，岩体节理间的相互作用机理及在复杂应力状态下节理岩体的强度特征是理论研究的难点，至今还没有得到很好地解决。1.2经验强度理论节理岩体是一个复杂系统，其强度的确定

5、需综合考虑岩体结构、岩块强度、节理状况及赋存环境等诸多因素［2〜4］。因此,应用理论强度准则去揭示复杂节理岩体的强度特性有时变得不现实，那么如何止确预测岩体的强度成为岩石工程建设中必须面临的一个关键问题。原位试验是研究岩体强度的最直接的方法，然而对大多数岩石工程而言,通常不具备开展原位试验的条件,难以进行大量试验。因此,如何利用现有地质资料及小型标准试样的室内试验资料，合理估算节理化岩体强度变得尤为重要。经验强度准则是在室内完整岩块试验的基础之上，通过对描述其他节理岩体的参数进行折减而得，仅折减系数一项就出现数个不同版本。Kalamaras提出了一个依据RMR岩体分类指标，佔算折减

6、系数的经验公式;AriIdPalmstrom指出节理岩体的强度主耍受岩体中结构面的蚀变程度、粗糙度、连续性好坏以及岩块平均体积大小的影响，并用一个节理状态参数(JP)定量地表示这种影响程度；1980年E•Iloek和E•T-Brown提出了国际著名的狭义的Hoek—Brown经验强度准则，1992年E-Hoek针对1980年提出的强度准则的不足，提出了狭义Hoek—Brown经验强度准则的修改式一广义Hoek—Brown经验强度准则，并且给出了各类岩体经验参数值。Hoek—Brown经验强度准则在提出后短短的20年内，通过弥补Mohr-Coulomb强度准则的不足，正视岩体的固有特

7、点和非线性破坏特征，而成为岩休力学中重要的强度理论。FT前，Hoek一Brown经验强度准则已在国内外地质工程和岩土工程领域得到广泛应用［5~7］。1.3岩体强度准则的小结［8~9］100年来岩石强度理论的发展也给人们很多启示。(1)莫尔一库仑强度理论是单剪强度理论，它是各种可能外凸强度理论的下限。(2)1985年提出的双剪强度理论是各种可能的外凸强度理论的上限。(3)各种经验准则的平面极限线均介于单剪和双剪理论之间，它们和单剪、双剪理论都是只适用于某一类材料的单一准