岩石强度理论.ppt

上节内容—— 岩 石 的 强 度 性 质 岩块强度：岩块抵抗外力破坏的能力。 2.8 岩石强度理论 2.8.1 库仑强度准则 2.8.2 莫尔强度理论 2.8.3 格里菲斯强度理论 2.8.4　Griffith强度准则的三维推广（Murrell强度准则） 2.8.5 德鲁克一普拉格准则 7.3 岩石强度理论 Coulom准则和 Mohr 准则机理有相同之处，可以统称为 Mohr- CUulom ( C -M ）准则。 体现了岩土材料压剪破坏的实质；没有反映中间主应力的影响，不能解释岩土材料在静水压力下也能屈服或破坏的现象。 Druckre-Prager (德鲁克一普拉格准则)准则，是在 C-M 准则和塑性力学中著名的 Mises 准则基础上的扩展和推广而得的，表达式为： 主应力空间点P（－ ，－ ，－ ）在Oxy坐标系的位置是（0， ）。过该点的抛物线切线σ2＝σ3＝－ 就是图中的PA，与主应力σ1轴平行。切点A（x，y）满足： 主应力σ1轴与对称轴ON的夹角是arccos（ ），与其垂直的方向是σ2＝σ3。设对称轴的坐标为y，垂直于对称轴方向坐标为x，则抛物面的方程为： 而： 解 切点坐标 (7-52) 2.8.4 Murrell强度准则 x，y用应力不变量的式表达，可得到Murrell准则即公式(7-51)。其成立范围只能是切点以外的部分（图中实线），即 。而两切点之间并不是材料的强度准则。用主应力表示，则分界面是： σ1+σ2+σ3≥3 显然，σ1＋σ2＋σ3＜3时强度准则是一个以切线PA为母线的圆锥面，其方程是： (σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2=2(σ1+σ2+σ3+3)2 注意：1) 双向等拉时的强度是 ，即图中 点；而由于切线PB与坐标轴不平行，单向拉伸的强度是－3 ／2，即图中R点。但压拉强度比仍然是8。2) Griffith强度准则三维推广时，不假设旋转抛物面与平面σ1＝－ ，σ2＝－ 和σ3＝－ 相切，否则旋转抛物面方程不合实际。 2.8.4 Murrell强度准则 其中： 为应力第一不变量； 为应力偏量第二不变量； Drucker-Prager 准则计入了中间主应力的影响，又考虑了静水压力的作用。 第二章习题 选择题 1、在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值h/d和试件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥形破裂。（ ） （A）h/d较大，磨擦力很小 （B）h/d较小，磨擦力很大 （C）h/d的值和磨擦力的值都较大 （D）h/d的值和磨擦力的值都较小 2、岩石的弹性模量一般指（ ）。 （A）弹性变形曲线的斜率 （B）割线模量 （C）切线模量 （D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种 3、岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（ ）。 （A） (B) （C） * * 岩块破坏方式 脆性破坏 塑性破坏(延性破坏） 拉破坏 剪切破坏 一、单轴抗压强度 二、单轴抗拉强度 三、剪切强度 四、三轴压缩强度 受力状态 主要内容 材料力学中强度理论：关于材料强度破坏决定性因素的各种假说——强度理论 解释材料脆性断裂破坏的强度理论——最大拉应力、拉应变理论 塑性屈服的强度理论——最大剪应力、均方根剪应力理论 由于（岩面）材料的破坏，从微观颗粒脱离情况而言，不外远离、错开两种可能，物体破坏只有拉坏和剪坏两种。 由于岩石抗压不抗拉，材料力学中第一、二、三、四强度理论不适用。 岩石强度理论——指岩石在某应力或应变条件下产生破坏的判据 岩体力学研究对象:岩体，岩体是岩块和结构面的组合体，其力学性质往往表现为弹性、塑性、粘性或三者之间的组合。 岩体基本力学问题求解基本单元: 岩体微分单元体，其基本求解过程如下： 2.8 岩石强度理论 岩体本构关系:指岩体在外力作用下应力或应力速率与其应变或应变速率的关系。 依据适合于岩体的强度理论，判断岩体的破坏及其破坏形式。 力的平衡关系（平衡方程） 位移和应变的关系（几何方程） 应力和应变的关系（物理方程或本构方程） 应力场 位移场 边界条件 + = 岩石的强度是指岩石抵抗破坏的能力。 岩石材料破坏的形式:断裂破坏、流动破坏（出现显著的塑性变形或流动现象）。断裂破坏发生于应力达到强度极限，流动破坏发生于应力达到屈服极限。 强度准则：通过试验以及强度理论。 岩体的力学性质可分为变形性质和强度性质两类，变形性质主要通过本构关