- 1、本文档共20页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
第
第PAGE3页(共20页)
简述岩石的强度特性和强度理论,并就岩石的强度理论进行简要评述。答:岩石作为一种天然工程材料的时候,它具有不均匀性、各向异性、不连续等特点,并且受水力学作用显著。在地表部分,岩石的破坏为脆性破坏,随着赋存深度的增加,其破坏向延性发展。
岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关,如温度、应变率、湿度、应变梯度等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响,其他因素影响研究并不深入,故未予考虑。
剪切强度准则
Coulomb-Navier准则
Coulomb-Navier准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏,它不仅与该剪切面上剪应力有关,而且与该面上的正应力有关。岩石并不沿着最大剪切应力作用面产生破坏,而是沿其剪切应力和正应力最不利组合的某一面产生破裂。即:
??C??tan?
式中?为岩石材料的内摩擦角,?为正应力,C为岩石粘聚力。
Mohr破坏准则
根据实验证明:在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性关系。但随
着围压的增大,与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点,莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程,即: ??f???
此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等各种曲线
形式,具体视实验结果而定。
虽然从形式上看,库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广到曲线,但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。
双剪的强度准则
Mohr强度准则是典型的单剪强度准则,没有考虑第二主应力的作用。我国学者
俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发,提出了双剪强度理论和适用于岩土介质的广义双剪强度理论,并得到了双剪统一强度理论:
?? ? ?b?
1 1?b 2
?????
3 t
????
??? 1 3
?
?
2 1?
1 ?b?
1?b 2
?????? ??
1 3 t
????
??? 1 3
?
?
2 1?
式中?和b为两个材料常数,是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里,上式代
表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表面。
屈服强度准则
Tresca屈服准则
Tresca屈服准则也可称为最大剪应力准则,它认为当岩石中剪应力达到材料的特
征值时岩石就屈服破坏,即:
?
max
?1??
2 1
????1?
3 2 s
式中为材料拉伸屈服极限。该屈服准则也没有考虑中间主应力对材料屈服破坏的
影响,从实验结果来看它对金属材料近似正确,而对岩石材料的结果相差较远。
Mises屈服准则
Mises屈服准则考虑了中间主应力对屈服破坏的影响,采用偏应力张量第二不变量来表示屈服准则:
J ?1???
2 6 1
???2
2
???
2
???2
3
???
3
???2??2
? s1
? s
Mises屈服准则的物理意义为:单位体积的弹性形变能达到一定极限时,材料就
会发生屈服破坏。Mises屈服准则对于材料塑性破坏来说是比较适合的,也是最常用的。
Tresca屈服准则
Mohr屈服准则 Mises屈服准则
?平面上的屈服轨迹线
Drucker-Prager准则
Coulomb准则和Mohr准则破坏机理有相通之处,都体现了岩石材料压剪破坏的本质,由于它简单易理解,目前仍被广泛采用。但这类准则没有反映出中间主应力的影响,因此不能解释岩石材料在高围压和静水压力作用下的屈服破坏现象。
Drucker-Prager准则在Coulomb-Mohr准则和Mises屈服准则基础上推广而得:
J2f??I
J
2
1
?K?0
2sin?3?
2sin?3?3?sin??
, K?
6ccos?3?3?sin??
;C,?分别表示岩石材料的粘结
力和内摩擦角。Drucker-Prager准则既考虑了中间主应力的影响,又考虑静水压力的作用,在大多数的数值分析软件中都采用这个岩石破坏准则
脆性断裂理论(Griffith准则)
Griffith准则的求解具体过程:利用极值原理先求出椭圆裂纹周边最大危险应力的大小和位置,再确定最危险裂纹长轴的方向和应力,最后由求得的极值应力和单轴抗拉强度进行对比,建立Griffith脆性断裂破坏准则如下
??1??3?2?S ? ?3? ?0
8??
1
??? t 1 3
3
?? ?S ? ?3? ?0
3 t 1 3
当岩石处于单轴抗压时,那么由上式可以得到:
S ?8S
c t
从Gr
文档评论(0)