有關(guān)巖體強(qiáng)度理論和計(jì)算方法

《有關(guān)巖體強(qiáng)度理論和計(jì)算方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第5節(jié)課（3月17日）有關(guān)巖體強(qiáng)度理論和計(jì)算方法物理模擬工程地質(zhì)中的數(shù)值模擬方法1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則2.巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則3.工程地質(zhì)物理模擬4.工程地質(zhì)數(shù)值模擬1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則巖石強(qiáng)度理論是研究巖石在各種應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度準(zhǔn)則的理論。巖石破壞時(shí)所需滿足的條件叫強(qiáng)度準(zhǔn)則，或稱為破壞判據(jù)（條件）。它表征巖石在極限應(yīng)力狀態(tài)下（破壞條件）的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強(qiáng)度參數(shù)之間的關(guān)系，一般可以表示為極限應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力間的關(guān)系方程，即σ1=f(σ2，σ3)或者表示為處于極限平衡狀態(tài)截面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力σ間的關(guān)系方程τ=f(σ)巖

2、石強(qiáng)度準(zhǔn)則主要包括：1)最大張應(yīng)力理論（第一破裂理論）2)最大線應(yīng)變力理論（第二破裂理論）3)莫爾—庫侖準(zhǔn)則（第三破裂理論）4)霍克—布朗（Hoek-Brown）準(zhǔn)則5)德魯克—普拉格（Ducker-Prager）準(zhǔn)則6)一維格里菲斯（Griffith）準(zhǔn)則7)二維格里菲斯準(zhǔn)則8)奧德理論1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.1最大張應(yīng)力理論（第一破裂理論）為加里略（GalileiGalieo，1564-1642）創(chuàng)立的，其根據(jù)是當(dāng)作用在材料上的外力過大時(shí)，材料就會(huì)沿最大張應(yīng)力所在的截面發(fā)生斷裂破壞。其破裂條件是：設(shè)最大

3、單向張應(yīng)力為σ3，破壞應(yīng)力強(qiáng)度極限為σ0，則必須σ3≥σ0。1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.2最大線應(yīng)變力理論（第二破裂理論）該理論由馬利奧托（E.Mariotto，1682）創(chuàng)立，圣維南（B.deSaintVenant，1885）修正。其根據(jù)是：當(dāng)作用在材料上的外力過大時(shí)，材料會(huì)沿最大線應(yīng)變（ε3）的方向發(fā)生斷裂破壞。其破壞條件是：設(shè)最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變?yōu)棣?，材料線性應(yīng)變極限值為ε0，則必須ε3≥ε0。1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.3莫爾—庫侖準(zhǔn)則（第三破裂理論）1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.3莫爾—庫侖準(zhǔn)則（第三破裂理論）該理論由庫侖

4、（CoulombCriterion，1773）提出，20世紀(jì)初莫爾（Mohr’sHypothesis,1900）修正。該理論認(rèn)為，當(dāng)作用力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限時(shí)，材料就沿最大剪應(yīng)力面發(fā)生剪切破壞，其方位與σ1、σ3呈45°角相交，破壞時(shí)的強(qiáng)度極限值τmax=1/2（σ1-σ3）。σ()τ=fσfτ1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.3莫爾—庫侖準(zhǔn)則（第三破裂理論）C——粘聚力；——內(nèi)摩擦角ττσ1?σ32C2α?σσ3σCcotcos?σσ1++σσ31322σ11.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則莫爾—庫倫準(zhǔn)則參數(shù)的確定方法把強(qiáng)度準(zhǔn)則公式

5、改寫成以下形式其中1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.4霍克—布朗（Hoek-Brown）準(zhǔn)則——破壞時(shí)的最大主應(yīng)力；——作用在巖石上的最小主應(yīng)力；——巖石的單軸抗壓強(qiáng)度；——取決于巖石性質(zhì)的材料常數(shù)。1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.5德魯克—普拉格（Ducker-Prager）準(zhǔn)則1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.5德魯克—普拉格（Ducker-Prager）準(zhǔn)則1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.6一維格里菲斯(Griffith)準(zhǔn)則——材料的表面比能；E——材料的彈性模量。1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.7二維格里菲斯準(zhǔn)則1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則格理菲斯準(zhǔn)則

6、的特點(diǎn)：材料的破壞機(jī)理與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)，都屬于拉裂破壞。格里菲斯準(zhǔn)則的不足與問題4條(1)沒有考慮眾多維裂隙的相互作用，只能作為單維裂隙開裂的條件，不能作為巖石的強(qiáng)度準(zhǔn)則。(2)沒有考慮受壓時(shí)裂隙閉合，并產(chǎn)生磨擦。(3)給出的巖石脆性度偏小。(4)只給出了裂隙開裂的方向，沒有給出后續(xù)的擴(kuò)展方向。1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.8奧德理論（H.Ode,1960）同Griffith脆性破裂理論相比，奧德理論為塑性強(qiáng)度理論。奧德認(rèn)為：由于塑性變形中存在著速度不連續(xù)，而應(yīng)力則是連續(xù)的，這樣應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系就能夠由差異運(yùn)動(dòng)的屈服

7、條件中獲得，即經(jīng)過一定的時(shí)間后，塑性介質(zhì)將沿著速度相等的平滑的特征面發(fā)生韌性斷裂。1.巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則1.7奧德理論（H.Ode,1960）Hills(1961)扼要地把這一理論稱為塑性剪切作用，并認(rèn)為大多數(shù)地質(zhì)體本身上是是存在塑性流動(dòng)的，起初并不明顯的彈性應(yīng)變，在不失掉內(nèi)聚力的差異運(yùn)動(dòng)下，亦即應(yīng)變率高的固態(tài)流動(dòng)下，產(chǎn)生塑性剪切變形。奧德理論是對(duì)一般彈塑性破裂理論的的突破，可用于韌性剪切帶的生產(chǎn)，礦物集合體的變形，破裂面與主壓應(yīng)力直交的構(gòu)造，塑性流動(dòng)破裂構(gòu)造，以及成礦期間巖體和礦體相互間滑動(dòng)等的解釋和分析。

8、2.巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則巖體強(qiáng)度是指巖體抵抗外力破壞的能力。巖體的強(qiáng)度《巖石的強(qiáng)度巖體強(qiáng)度的研究方法——現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法：平板加載試驗(yàn)、環(huán)形加載試驗(yàn)等2.巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則主要包括：1.裂隙化巖體的霍克-布朗（Hoek-Brown）強(qiáng)度準(zhǔn)則2.巖體強(qiáng)度估算的經(jīng)驗(yàn)方法1)基與巖體彈性波傳播速度的經(jīng)驗(yàn)公式；2)其它經(jīng)驗(yàn)公式。2.巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則2.1裂隙化巖體的霍克-布朗（Hoek-Brown）強(qiáng)度準(zhǔn)則H-B準(zhǔn)則只適用于巖塊尺寸遠(yuǎn)小于巖石工程規(guī)模