岩石强度理论分类及在岩土工程中的应用

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1、张鹏飞岩石强度理论分类及在岩土工程中的应用2010矩岩石强度理论分类及在岩土工程中的应用张鹏飞(内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古包头014O10)摘要：介绍了目前岩石强度理论的分类方法及使用条件和范围，举例分析了岩石强度理论在露天矿边坡稳定性分析中的具体应用，为露天矿的安全生产提供了科学依据。关键词：岩石强度理论；分类；应用中图分类号：TU452文献标识码：B文章编号：1671—749X(2010)04—0126—02度分析。0引言1．2莫尔强度理论岩石强度理论是研究岩石在各种应力状态下的莫尔把库仑准则推广到考虑三向应力状态，从强度准则的理论⋯。岩石强度理论在矿山、水坝、而认识到材料性质本

2、身就是应力的函数，即材料达隧洞、桥梁建设中应用十分广泛，例如在露天矿边坡到极限位置时，滑动平面上的剪应力达到一个取决稳定性分析中、地采矿巷道上覆岩层稳定性分析中于正应力与材料性质的最大值，并可以用函数关系以及水库大坝的边坡稳定性分析。由于在各种工程表示。利用函数关系式可获得莫尔强度包络线。利施工过程中所涉及到的岩石种类不同其应力与应变用这条曲线判断岩石中一点是否会发生剪切破坏。的关系亦不相同，不同岩石的不同变形种类必须使目前，已提出的包络线形式有斜直线型，二次抛物线用不同的岩石强度理论来进行分析才能够确保施工型、双曲线型等。库仑准则是莫尔准则的一个特例。安全。因此岩石强度理论的分类对于矿山建

3、设、安较坚硬至较弱的岩石，如泥灰岩、砂岩、泥页岩等岩全施工等都具有十分重要的意义。本文就岩石强度石的强度包络线近似于二次抛物线。据研究，砂岩、理论分类及在岩土工程中的应用作简要介绍。灰岩、花岗岩等坚硬、较坚硬岩石的强度包络线近似于双曲线。莫尔强度理论实质上是一种剪应力强度1岩石强度理论的分类理论，一般认为，该理论比较全面地反映了岩石的强目前世界上岩石强度理论根据其应用条件及使度特征，它适用于塑性岩石以及脆性岩石的剪切破用范围不同大致可分为库伦准则、莫尔强度理论、格坏。同时反映了岩石抗拉强度远小于抗压强度，并里菲斯强度理论、德鲁克一普拉格准则四大类。能解释岩石在三向等拉时会破坏，而在等压时不会

4、1．1库仑准则破坏的特点。这一点已为试验所证实。因此，目前最简单和最重要的准则是库仑于1773年提出莫尔理论被广泛应用于岩石工程实践。的“摩擦”准则。库仑认为，岩石的破坏主要是剪切莫尔判据的缺点是忽略了中间主应力的影响，破坏，岩石的强度，即抗摩擦强度等于岩石本身抗剪与试验结果有一定的出入。另外，该判据只适用于切摩擦的粘结力和剪切面上法向力产生的摩擦力。剪破坏，受拉区的适应性还值得进一步探讨，并不适库伦准则适用于岩石材料处于极限平衡状态下的强用于膨胀或蠕变破坏。1．3格里菲斯强度理论收稿日期：2o09—11—26作者简介：张鹏飞(1987一)，男，内蒙古清水河人，现就读于内蒙古格里菲斯认为，如

5、钢和玻璃之类的脆性材料，其科技大学采矿工程专业。断裂的起因是分布在材料中的微小裂纹尖端有拉应第4期张鹏飞岩石强度理论分类及在岩土工程中的应用127力集中所致。格里菲斯还建立了确定断裂扩展的能积，根据库仑准则以及边坡稳定系数公式可看出：在量不稳定原理。该原理认为，当作用力的势能始终这类边坡稳定性评价中，滑动破坏面的长度影响不保持不变时，裂纹扩展准则可用特定算式表示。该大，而与滑动岩体高度、滑动岩体的破坏面倾角关系理论经应用推广，获得了格里菲斯强度准则。较大，即滑动岩体高度和滑动体破坏面倾角值越大，格里菲斯强度准则只适用于研究脆性岩石的破边坡的稳定性越低，除此之外，滑动破坏面的性质也坏。而对一般

6、的岩石材料，莫尔一库仑强度准则的有影响，若滑动破坏面越弱，或为泥质层、泥化夹层，适用性要远远大于格里菲斯强度准则。且光滑平整，结构面的内聚力很小或接近于零，则滑1．4德鲁科一普拉斯准则动岩体的稳定性主要取决于内摩擦角的大小。在此库仑准则和莫尔准则机理有相同之处，可以统情况下，当滑动破坏面的倾角大于内摩擦角时，边坡称为莫尔一库仑准则。莫尔一库仑准则体现了岩土不稳定。凡能降低内摩擦角值的因素，如地下水的材料压剪破坏的实质，所以获得广泛的应用。但这作用、爆破震动等，都会促使露天矿的失稳。类准则没有反映中间主应力的影响，不能解释岩土2．2极限平衡分析法的应用条件材料在静水压力下也能屈服和破坏的现象。

7、极限平衡分析法在应用中必须具备两个条件：德鲁科一普拉斯准则计人了中间主应力的影①基础资料的完整性；②各种参数要相对准确。因响，又考虑了静水压力的作用，克服了莫尔一库仑准为参数的变化可能对稳定性系数的计算结果带来较则的主要弱点，以在国内外岩土力学与工程的数值大影响。我国露天矿山常采用极限平衡分析法来确计算分析中获得广泛的应用。定边坡的稳定性，一般取n>1．2为稳定型边界。2岩石强度理论在岩土工程中的应用3结语露