岩体强度理论及其影响因素研究.pdf

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1、2014年第4期西南公路X1NANGONGLU岩体强度理论及其影响因素研究罗聪师邑王志锐(中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075)【摘要】岩石强度理论问题或破坏准则一直是岩石力学所研究的基本问题之一，它是研究岩石在各种应力状态下的强度准则。影响岩体强度的种种因素也是当今工程岩土界解决实际生产问题的重点和难点。人类从18世纪就开始探讨岩石的强度准则，之后形成了较为适用的理论强度准则与经验强度准则。探讨研究了四种理论强度准则和一种经验强度准则。【关键词】岩石强度理论；理论强度准则；经验强度准则；岩体强度参数【中图分类号】P

2、584【文献标识码】A际工程而言，则指的是岩体失去了预期的承载任务的O弓I百能力，显然，形成破坏的具体现象将取决于其承载的岩石力学自上个世纪发展以来，关于岩石强度任务如何。岩体的强度与破坏是相关联的，一般地理论问题或破坏准则一直是岩石力学所研究的基本说，如果在特定的条件下增加某一应力分量值直至破问题之一，它是研究岩石在各种应力状态下的强度坏发生，那么，破坏时的应力值就叫做该条件下的材准则。在地质工程中遇到的岩体强度预测、岩坡稳料强度。简单应力状态下的强度可由试验确定，复杂定性分析、岩基承载力确定，地下洞室围岩稳定性应力状态下的强度则由

3、强度理论来确定。岩石的强度评价及支护设计等以及岩体稳定性问题及动力现象准则又称破坏判据，是研究岩石在极限应力状态下的问题(围岩垮塌岩爆)，均直接或间接与岩体强度应力状态和岩石强度参数之间的关系。一般用极限应有关。因此，通过研究岩石的力学性质和强度特力状态下的主应力关系方程表示：性，提出在工程实践中能广泛地应用的岩体强度准厂(。，，0"3)=0(1)则或强度理论，对岩体工程设计、施工和研究计算或者用处于极限平衡状态下斜面上的剪应力和有着非常重要的意义。本文结合国土资源部岩土工正应力关系方程表示：程开放研究试验室的《岩体非线性本构关系与强

4、度f=(cr)(2)理论研究》(KFO11)课题，在试验资料及诸多学在岩体强度理论一百多年的发展过程中，许多者研究成果的基础上，研究和分析岩体的经验强度专家学者相继提出许多非常有价值的强度准则，为准则，以便为岩体工程的参数估计和稳定性评价提岩体力学的发展作出了贡献。根据他们的研究理论供一个更好的依据。和方法，可将岩体强度理论划分为“理论强度准则”和“经验强度准则”两大类。前者基于材料力1岩体强度理论的研究现状学和弹性力学的知识体系，包括4个经典强度理人们对岩体强度理论的研究，最早始于l8世论：最大正应力强度理论、最大正应变理论、最大剪

5、纪。岩体的强度指的是岩体破坏时的应力状态或应应力理论、八面体剪应力理论。后者则是以试验为变状态，或者是岩体抵抗破坏的极限能力，而破坏主要研究手段，近似地描述岩体破坏机理的破坏判则是岩体变形过程中的一个特殊阶段。对于一个实据最著名的有Hoek-Brown经验强度准则等。【收稿日期】2014—09—05【作者简介】罗聪(1985一)，男，江西德兴人，硕士研究生，工程师，主要从事公路路基路面设计与研究方面工作。西南公路在复杂应力状态下，最大剪应力为：2岩体理论强度准则rm=(一)，22．1最大正应力理论在单轴压缩或单轴拉伸件下，极限剪应力为

6、：也称之为朗肯(Rankine)理论，是最早提出并rm=R／2，于是得到强度条件的另一种形式：且至今仍被采用的一个强度理论，它认为材料的破O"1-O"3≤R(8)坏只取决于绝对值最大的正应力。因此，对于岩体其解析形式为：内的3个主应力只要有一个达到单轴抗压强度足或[(0-。一0-)-R】[(一)-R】【(一盯，)一R]=0(9)抗拉强度，时，岩体就发生破坏。其强度条件为：该准则即为塑性力学中的Tresca强度准则，对塑性岩体和二向应力状态较适用，但未考虑中间主』I盯-R(3)盯R一e应力的影响，也不能考虑岩石材料的摩擦性质，也或者不适

7、用于脆性岩体。(cr一R)(cr；一R)(c『，2一R)=0(4)2．4八面体剪应力理论——单轴抗压强度或抗拉强度也称为弹性畸变能理论或米赛斯(VonMises)屈服条件，认为材料屈服或破坏是由于八面体剪应研究表明，该理论只适用于单向应力状态及脆力达到某一临界值引起的。米赛斯认为，当八面体性岩体在某些应力状态(如二向应力状态)中受拉剪应力ro，，达到单向受力至屈服破坏时的八面体极限的情况，而不适用于复杂应力状态。2．2最大正应变理论剪应力时，材料便屈服或破坏。单向受力至屈服认为岩体的破坏取决于最大正应变，只要岩体时应力条件为：内任意方

8、向的正应变达到单向压缩或单向拉伸破坏时的应变值时，岩体就发生破坏。强度条件为：：：。㈣≤(5)进一步推算可得强度条件为解析形式为：(0"1-a2)+(0-2—0-3)+(0-3—0-1)≥20"2y(11){[盯一p(0