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1、1時時 間:間:20152015年年1111月月1919日日巖石力學中常用的幾種強度準則巖石力學中常用的幾種強度準則組組 員:員:閆閆 石石 李李 張張 指導老師指導老師:梁利喜梁利喜2Mohr強度準則Mohr-Coulomb準則Hoek-Brown強度準則Drucker-Prager強度準則Griffith強度準則目錄目錄3Mohr強度準則O =f強度曲線上每一點的坐標值均代表材料沿著某一面破壞時所需的正應力及剪應力4優(yōu)點:對對Mohr強度理論的評價:強度理論的評價: 適用于塑性巖石,也適用于脆性巖石的剪切破壞;較好解釋了巖石抗拉強度遠遠低于抗壓強度特征;解釋了三向等拉時破壞,三向等壓時不破

2、壞現(xiàn)象;簡單、方便:同時考慮拉、壓、剪,可判斷破壞方向。缺點:p忽視了2的作用,誤差:15p沒有考慮結構面的影響p不適用于拉斷破壞,破裂面趨于分離p不適用于膨脹、蠕變破壞5Mohr-Coulomb準則當壓力不大(小于10MPa)時,包絡線可采用直線型近似ftanCO31Cctg131()2C 131()2庫侖莫爾強度條件2破壞角(剪裂面與最大主應力的夾角)滿足:1=+426對對Mohr-Coulomb強度準則評價強度準則評價: 公式簡單實用,各參數(shù)一般都可以利用常規(guī)試驗器材和方法來確定; 不僅能反映巖體的碎性破壞,而且能反映其塑性破壞特征。p 該準則為線性破壞準則,在高圍壓壓縮條件下,該準則評

3、估的巖石三軸強度與試驗實測強度數(shù)據(jù)偏差較大;p 該準則沒有考慮中間主應力對巖石真三軸強度的影響;p 該強度準則還指出,巖體的破壞角,但在拉伸條件下,其破壞面一般垂直拉應力方向,實質為張破裂,與壓縮條件屬于兩種不同的破壞機理。優(yōu)點:缺點:7Drucker-Prager強度準則準則的提出u MC準則不能反映中間主應力對屈服和破壞的影響及單純靜水壓力引起的屈服特性;u M-C屈服面在主應力空間中是一個帶尖頂?shù)牧忮F面,如果應力點位于棱線或錐頂上,將引起數(shù)學處理上的困難;u 1952年Drucker和Prager構造了一個內(nèi)切于MC準則的六棱錐的圓錐屈服面;函數(shù)形式式中,為應力張量第一不變量,為第二應

4、力偏量不變量和K為DP準則材料常數(shù)1123xyzI222212233116J8對對D-P強度準則評價:強度準則評價: 考慮了中間主應力和靜水壓力的影響; 考慮了平均應力m=I1/3的影響; 在巖石力學中應用較廣,特別是在彈塑性有限元計算中應用廣泛;p 把巖石看成完整、無裂隙的連續(xù)介質,而實際上,巖石是多裂隙的結構體;優(yōu)點:缺點:9Hoek-Brown強度準則常規(guī)三軸強度試驗中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)巖石強度曲線并不是直線,而是各種類型的曲線,也就是說隨著圍壓的增加,破壞角是變化的準則的提出函數(shù)形式213c3c=+ ms 10對對Hoek-Brown強度準則評價強度準則評價:優(yōu)點: 綜合考慮了巖塊強度、結構面

5、強度、巖塊結構等多種因素的影響,能更好的反映巖塊的非線性破壞特征; 提供巖塊破壞時強度條件,而且能對巖塊破壞機理進行描述; 彌補了Mohr-Coulomb強度準則中巖體不能承受拉應力,以及對低應力區(qū)不太適應的不足,能解釋低應力區(qū)、拉應力及最小主應力 對強度的影響,因而更符合巖塊的破壞特點。3p 該準則沒有考慮中間主應力對巖石真三軸強度的影響;p 該準則在高圍壓條件下評估的巖石三軸強度與試驗實測強度數(shù)據(jù)偏差較大;p 準則各參數(shù)的確定受主觀性影響程度較大。缺點:11Griffith強度準則基本假設:物體內(nèi)隨機分布許多裂隙;所有裂隙都張開、貫通、獨立;裂隙斷面呈扁平橢圓狀態(tài);在任何應力狀態(tài)下,裂隙尖端產(chǎn)生拉應力集中,導致裂隙沿某個有利方向進一步擴展;最終在本質上都是拉應力引起巖石破壞。 外力作用下,材料中裂隙的端部及其附近由于應力集中而產(chǎn)生很大的拉應力,超過巖石抗拉強度時,裂隙便不斷擴展而導致材料破壞。12數(shù)學式12131arccos22()133213131330-()308tt時,時, 最有利破裂的方向角Griffith強度準則13對對GrriffithGrriffith強度準則評價:強度準則評價: 優(yōu)點:巖石抗壓強度為抗拉強度的8倍,反映了巖石的真實情況證明了巖石在任何應力狀態(tài)下都是由于拉伸引起破壞指出微裂隙延展方向最終與最大主應力方

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