巖石強(qiáng)度及破壞準(zhǔn)則優(yōu)缺點(diǎn)

巖石強(qiáng)度及破壞準(zhǔn)則優(yōu)缺點(diǎn)巖石力學(xué)與石油工程MohrMohr-Coulomb準(zhǔn)則Hoek-BrownDrucker-PragerGriffith目錄Mohr強(qiáng)度準(zhǔn)則巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則τσO

強(qiáng)度曲線上每一點(diǎn)的坐標(biāo)值均代表材料沿著某一面破壞時(shí)所需的正應(yīng)力及剪應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)：對(duì)Mohr強(qiáng)度理論的評(píng)價(jià)：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(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度特征；解釋了三向等拉時(shí)破壞，三向等壓時(shí)不破壞現(xiàn)象；簡(jiǎn)單、方便：同時(shí)考慮拉、壓、剪,可判斷破壞方向。缺點(diǎn)：忽視了σ2

的作用，誤差：±15％沒有考慮結(jié)構(gòu)面的影響不適用于拉斷破壞，破裂面趨于分離不適用于膨脹、蠕變破壞巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則Mohr-Coulomb準(zhǔn)則當(dāng)壓力不大（小于10MPa）時(shí)，包絡(luò)線可采用直線型近似Oστσ3σ1C·ctgφCφ

庫侖—莫爾強(qiáng)度條件2θ破壞角（剪裂面與最大主應(yīng)力的夾角）滿足：σ1巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則評(píng)價(jià)：

公式簡(jiǎn)單實(shí)用，各參數(shù)一般都可以利用常規(guī)試驗(yàn)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。該準(zhǔn)則為線性破壞準(zhǔn)則，在高圍壓壓縮條件下，該準(zhǔn)則評(píng)估的巖石三軸強(qiáng)度與試驗(yàn)實(shí)測(cè)強(qiáng)度數(shù)據(jù)偏差較大；該準(zhǔn)則沒有考慮中間主應(yīng)力對(duì)巖石真三軸強(qiáng)度的影響；該強(qiáng)度準(zhǔn)則還指出，巖體的破壞角θ，但在拉伸條件下，其破壞面一般垂直拉應(yīng)力方向，實(shí)質(zhì)為張破裂，與壓縮條件屬于兩種不同的破壞機(jī)理。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：Drucker-Prager強(qiáng)度準(zhǔn)則巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則準(zhǔn)則的提出M－C準(zhǔn)則不能反映中間主應(yīng)力對(duì)屈服和破壞的影響及單純靜水壓力引起的屈服特性；M-C屈服面在主應(yīng)力空間中是一個(gè)帶尖頂?shù)牧忮F面，如果應(yīng)力點(diǎn)位于棱線或錐頂上，將引起數(shù)學(xué)處理上的困難；1952年Drucker和Prager構(gòu)造了一個(gè)內(nèi)切于M－C準(zhǔn)則的六棱錐的圓錐屈服面；函數(shù)形式

式中，為應(yīng)力張量第一不變量

，為第二應(yīng)力偏量不變量

α

和K為D－P準(zhǔn)則材料常數(shù)

巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)D-P強(qiáng)度準(zhǔn)則評(píng)價(jià)：

考慮了中間主應(yīng)力和靜水壓力的影響；考慮了平均應(yīng)力σm=I1/3的影響；在巖石力學(xué)中應(yīng)用較廣，特別是在彈塑性有限元計(jì)算中應(yīng)用廣泛；把巖石看成完整、無裂隙的連續(xù)介質(zhì)，而實(shí)際上，巖石是多裂隙的結(jié)構(gòu)體；優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則常規(guī)三軸強(qiáng)度試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)巖石強(qiáng)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(zhǔn)則的提出函數(shù)形式十五863子課題驗(yàn)收匯報(bào)巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則評(píng)價(jià)：

優(yōu)點(diǎn)：綜合考慮了巖塊強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度、巖塊結(jié)構(gòu)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(shí)強(qiáng)度條件，而且能對(duì)巖塊破壞機(jī)理進(jìn)行描述；彌補(bǔ)了Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則中巖體不能承受拉應(yīng)力，以及對(duì)低應(yīng)力區(qū)不太適應(yīng)的不足，能解釋低應(yīng)力區(qū)、拉應(yīng)力及最小主應(yīng)力對(duì)強(qiáng)度的影響，因而更符合巖塊的破壞特點(diǎn)。σ3該準(zhǔn)則沒有考慮中間主應(yīng)力對(duì)巖石真三軸強(qiáng)度的影響；該準(zhǔn)則在高圍壓條件下評(píng)估的巖石三軸強(qiáng)度與試驗(yàn)實(shí)測(cè)強(qiáng)度數(shù)據(jù)偏差較大；準(zhǔn)則各參數(shù)的確定受主觀性影響程度較大。缺點(diǎn)：Griffith強(qiáng)度準(zhǔn)則巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則基本假設(shè)：

①物體內(nèi)隨機(jī)分布許多裂隙；

②所有裂隙都張開、貫通、獨(dú)立；

③裂隙斷面呈扁平橢圓狀態(tài)；

④在任何應(yīng)力狀態(tài)下，裂隙尖端產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂隙沿某個(gè)有利方向進(jìn)一步擴(kuò)展；

⑤最終在本質(zhì)上都是拉應(yīng)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(yīng)力集中而產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，超過巖石抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂隙便不斷擴(kuò)展而導(dǎo)致材料破壞。①數(shù)學(xué)式②最有利破裂的方向角Griffith強(qiáng)度準(zhǔn)則巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則巖石力學(xué)中常用的幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)Grriffith強(qiáng)度準(zhǔn)則評(píng)價(jià)：優(yōu)點(diǎn)：巖石抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的8倍，反映了巖石的真實(shí)情況證明了巖石在任何應(yīng)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(yīng)力方向一