第四章巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)

1、第四章第四章 巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)研究巖塊力學(xué)性質(zhì)必要性巖塊結(jié)構(gòu)面巖體整體狀或塊狀結(jié)構(gòu)巖體，可近似代替巖體力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)建筑材料與巖體工程分類重要指標(biāo)本章內(nèi)容本章內(nèi)容 4.1 4.1 一些相關(guān)的基本概念一些相關(guān)的基本概念 4.2 4.2 巖塊的變形性質(zhì)巖塊的變形性質(zhì) 4.3 4.3 巖塊的強(qiáng)度性質(zhì)巖塊的強(qiáng)度性質(zhì) 4.4 4.4 巖石的破壞判據(jù)巖石的破壞判據(jù)第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì) 應(yīng)力、應(yīng)變 應(yīng)力狀態(tài)、摩爾應(yīng)力圓 4.1 幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念zyxzzxzyxyxzyzyxxyzzyzxyzyyxxzxyx 任意狀態(tài)主應(yīng)力狀態(tài)321 0 00

2、 00 0 2312231313131)2()2(2sin22cos22強(qiáng)度：強(qiáng)度是指某種材料抵抗破壞的能力。如抗拉、抗壓強(qiáng)度。剛度：指某種構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。變形彈性變形、塑性變形彈性、塑性破壞脆性破壞、塑性破壞脆性、塑性粘性 ：物體受力后變形不能在瞬時(shí)完成，且應(yīng)變速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)，稱為粘性。 延性：物體能承受較大塑性變形而不喪失其承載力的性質(zhì) 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)橫向軸向1、變形階段空隙壓密階段(OA)oABCDE(+) (-) L V d 破壞后階段(DE)全過程曲線前過程曲線非穩(wěn)定發(fā)展階段(CD) D點(diǎn):峰值強(qiáng)度微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段(BC

3、) C點(diǎn):屈服強(qiáng)度彈性變形階段(AB) B點(diǎn):彈性極限 L2 d高速攝影機(jī)下巖石試件的破壞過程伺服機(jī)試驗(yàn)結(jié)果第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)oABCDE(+) (-) L V d 峰值前變形階段峰值后變形階段堅(jiān)硬有裂隙：花崗、砂巖及平行片理加載片巖堅(jiān)硬變質(zhì)巖：大理、片麻極軟巖蒸發(fā)巖：鹽巖彈性型彈-塑性型塑-彈性型塑-彈-塑性型1塑-彈-塑性型2彈性-蠕變型第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)堅(jiān)硬、極堅(jiān)硬：玄武、石英、輝綠較堅(jiān)硬少裂隙：石灰、砂礫、凝輝壓縮性高巖石：垂直片理片巖（2 2）變形參數(shù)）變形參數(shù)1)變形模量（modulus of deformat

4、ion)是指單軸壓縮條件下，軸向壓應(yīng)力與軸向應(yīng)變之比。 應(yīng)力-應(yīng)變曲線為直線型 這時(shí)變形模量又稱為彈性模量Lo2501i1502ioLiiEii應(yīng)力-應(yīng)變曲線為“S”型 初始模量(i)指曲線原點(diǎn)處切線斜率切線模量(t)指曲線上任一點(diǎn)處切線的斜率，在此特指中部直線段的斜率割線模量(s)指曲線上某特定點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，通常取c處的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率一般提到的變形模量是指割線模量。iiiE1212tE5050Es2)泊松比()（poissons ratio）是指在單軸壓縮條件下， 橫向應(yīng)變（）與軸向應(yīng)變（）之比 在實(shí)際工作中，常采用處的與來計(jì)算巖塊的泊松比，一般情況下巖石的泊松比小于0.5。 巖塊

5、的變形模量和泊松比受巖石礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、受巖石礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、風(fēng)化程度、空隙性、含水率、微結(jié)構(gòu)面及其與荷載風(fēng)化程度、空隙性、含水率、微結(jié)構(gòu)面及其與荷載方向的關(guān)系等多種因素的影響，變化較大。方向的關(guān)系等多種因素的影響，變化較大。Ld第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì) 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì) 試驗(yàn)研究表明試驗(yàn)研究表明, ,巖塊的變形模量與泊松比常具有各向異巖塊的變形模量與泊松比常具有各向異性。垂直于層理、片理等微結(jié)構(gòu)面加荷時(shí)，變形模量性。垂直于層理、片理等微結(jié)構(gòu)面加荷時(shí)，變形模量（E E）最小，而平行于微結(jié)構(gòu)面加荷時(shí)，變形模量（）最小，而

6、平行于微結(jié)構(gòu)面加荷時(shí)，變形模量（E E）最大。最大。3)其他變形參數(shù)剪切模量（）拉梅常數(shù)（）體積模量（V)彈性抗力系數(shù)（）第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)oVREKEKEEG)1 ()21 (3)21)(1 ()1 (23. 峰值后巖塊的變形特征 Wawersik和Fairhust(1970)根據(jù)后區(qū)曲線特征將巖塊全過程曲線分為型和型。 型又稱為穩(wěn)定破裂傳播型，后區(qū)曲線呈負(fù)坡向，說明巖塊在壓力達(dá)到峰值后，試件內(nèi)所貯存的變形能不能使破裂繼續(xù)擴(kuò)展，只有外力繼續(xù)對(duì)試件作功，才能使它進(jìn)一步變形破壞。 型又稱為非穩(wěn)定破裂傳播型，后區(qū)曲線呈正坡向，說明在峰值壓力后，盡管試驗(yàn)機(jī)不對(duì)巖塊

7、試件作功，試件本身所貯存的能量也能使破裂繼續(xù)擴(kuò)展，出現(xiàn)非可控變形破壞。 伺服機(jī)試驗(yàn)結(jié)果3. 峰值后巖塊的變形特征脆性大的巖石塑性大的巖石（二）（二） 循環(huán)加載循環(huán)加載2. 卸荷點(diǎn)（P）的應(yīng)力 高 于 巖石 的 彈 性極限(A)1. 卸荷點(diǎn)（P）的應(yīng)力 低 于 巖石 的 彈 性極限(A) 3 3. .反復(fù)加卸荷(巖石記憶、回滯環(huán)、累積變形、疲勞破壞）第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)彈性后效eeEpeE彈性模量：變形模量：p pe e二、三軸壓縮條件下的巖塊變形性（一）三軸試驗(yàn) 真三軸試驗(yàn)123 常規(guī)三軸試驗(yàn)12=3 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)通過

8、對(duì)一組試件（4個(gè)以上）的試驗(yàn)可得到如下成果：1) 1) 不同不同 3 3下的下的三軸抗壓強(qiáng)度三軸抗壓強(qiáng)度1m1m2 2）強(qiáng)度包絡(luò)曲線及剪切強(qiáng)度強(qiáng)度包絡(luò)曲線及剪切強(qiáng)度C C、值值3 3）應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線及變形模量應(yīng)變曲線及變形模量三軸壓力室結(jié)構(gòu)圖 （二）圍壓對(duì)變形破壞 的影響1、巖石破壞前應(yīng)變隨3增大而增大2、巖石的峰值強(qiáng)度隨3增大而增大3、隨3增大巖石變形模量增大，軟巖增大明顯，致密的硬巖增大不明顯第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)大理巖花崗巖4、隨3增大，巖石的塑性不斷增大，隨3增大到一定值時(shí)，巖石由彈脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檠有浴＿@時(shí)的臨界圍壓3的大小稱為“轉(zhuǎn)化壓力” 。 5、

9、隨3的增大，巖塊從脆性劈裂破壞逐漸向塑性剪切及塑性流動(dòng)破壞方式過渡。第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)三、巖石的蠕變性質(zhì)在外部條件不變的情況下，巖石的變形或應(yīng)力隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象叫流變，主要包括蠕變、松弛和彈性后效。蠕變(creep)是指巖石在恒定的荷載作用下，變形隨時(shí)間逐漸增大的性質(zhì)。 1. 1. 蠕變曲線特征（三個(gè)階段）蠕變曲線特征（三個(gè)階段）AB段-初始蠕變階段BC段-等速蠕變階段CD段-加速蠕變階段第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)2. 2. 影響蠕變的因素影響蠕變的因素 巖性 應(yīng)力 溫度 濕度（增大，總應(yīng)變及蠕變速率增大）雪花石膏人造鹽巖，10

10、2MPa當(dāng)應(yīng)力小于屈服極限時(shí)物體不產(chǎn)生變形，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到或超過屈服極限時(shí)便開始持續(xù)不斷地流動(dòng)變形。第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)Et0動(dòng)力粘滯系數(shù)（2）組合模型 Maxwell 模型第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)EtdtddtddtdEdtddtddtdEdtdEoooo0112112121對(duì)于粘性元件對(duì)于彈性元件)1 (22112121tEooeEdtdEdtddtdEEKelvin 模型第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)其他模型巖塊破巖塊破壞方式壞方式 脆性破壞脆性破壞塑性破壞塑性破壞(延性破壞）延性破壞）拉破壞拉破壞剪切破

11、壞剪切破壞 一、單軸抗壓強(qiáng)度 二、單軸抗拉強(qiáng)度 三、剪切強(qiáng)度 四、三軸壓縮強(qiáng)度受力狀態(tài)第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)一、單軸抗壓強(qiáng)度c1、定義：、定義：在單向壓縮條件下，巖塊能承受的最大壓應(yīng)力，簡(jiǎn)稱抗壓強(qiáng)度（MPa） 。 2 2、意義意義：衡量巖塊基本力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo) 巖體工程分類、建立巖體破壞判據(jù)的重要指標(biāo) 估算其他強(qiáng)度參數(shù) 3 3、測(cè)定方法測(cè)定方法：抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試樣pAApcc點(diǎn)荷載試驗(yàn)點(diǎn)荷載試驗(yàn) 75. 0)50(82.22scI第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)常規(guī)壓力機(jī)4 4、破壞方式破壞方式：拉破壞、剪破壞、對(duì)頂錐破壞常見巖

12、石的抗壓強(qiáng)度 5.影響因素影響因素（1）巖石自身的性質(zhì)（ 礦物組成 、 粒間連接、 巖性、結(jié)構(gòu)特征 、顆粒大小及形狀、風(fēng)化程度 、微結(jié)構(gòu)面）（2）實(shí)驗(yàn)條件試件形狀、尺寸及加工精度 斷面形狀：強(qiáng)度:圓形六多邊形四邊形三邊形試件 尺寸效應(yīng)：尺寸越大，巖塊強(qiáng)度越低。 試件的高徑比h/D增大，巖塊強(qiáng)度降低。 加工精度: 端面平整度和平行度 產(chǎn)生應(yīng)力集中加荷速率 強(qiáng)度常隨加荷速率增大而增高 溫度、濕度 含水量越高,強(qiáng)度越低;溫度越高，強(qiáng)度越低。第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì))/(222. 0778. 01Dhcc端面條件端面效應(yīng)層理結(jié)構(gòu)強(qiáng)度各向異性第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形

13、形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)二、單軸抗拉強(qiáng)度t1.定義：定義：?jiǎn)蜗蚶鞐l件下，巖塊能承受的最大拉應(yīng)力，簡(jiǎn)稱抗拉強(qiáng)度。2.意義：意義：衡量巖體力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo) 用來建立巖石強(qiáng)度判據(jù)，確定強(qiáng)度包絡(luò)線 選擇建筑石材不可缺少的參數(shù) 3.測(cè)定方法：測(cè)定方法： 直接拉伸 間接法 （劈裂法、點(diǎn)荷載法、三點(diǎn)彎曲法） 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)APtt直接拉伸法是將圓柱狀試件兩端固定在材料試驗(yàn)機(jī)的拉伸夾具內(nèi)，然后對(duì)試件施加軸向拉荷載至破壞。PtPt劈裂試驗(yàn)是用圓柱體或立方體試件，橫置于壓力機(jī)的承壓板上，且在試件上、下承壓面上各放一根墊條。然后以一定的加荷速率加壓，直至試件破壞。在線布荷載

14、(p)作用下，沿試件豎直向直徑平面內(nèi)產(chǎn)生的近于均布的水平拉應(yīng)力x=2p/DL在水平向直徑平面內(nèi)產(chǎn)生的壓應(yīng)力y= 6p/ DL 抗拉強(qiáng)度t= 2pt /DL （圓形試樣） t= 2pt /a2 （方形試樣）第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)點(diǎn)荷載試驗(yàn)是將試件放在點(diǎn)荷載儀中的球面壓頭間，加壓至試件破壞，利用破壞荷載求巖塊的點(diǎn)荷載強(qiáng)度。 點(diǎn)荷載強(qiáng)度Is=pt/D2抗拉強(qiáng)度t= kIs第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)4.影響因素：影響因素：結(jié)構(gòu)面的影響（裂隙空隙）巖石中包含有大量的微裂隙和孔隙，巖塊抗拉強(qiáng)度受其影響很大，直接削弱了巖塊的抗拉強(qiáng)度。相對(duì)而言，空隙

15、對(duì)巖塊抗壓強(qiáng)度的影響就小得多，因此，巖塊的抗拉強(qiáng)度一般遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度。通常把抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值稱為脆性度，用以表征巖石的脆性程度。 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)三、剪切強(qiáng)度1、定義定義：在剪切荷載作用下，巖塊抵抗剪切破壞的最大剪應(yīng)力，稱為剪切強(qiáng)度2 2、類型、類型： （1）抗剪斷強(qiáng)度：抗剪斷強(qiáng)度：指試件在一定的法向應(yīng)力法向應(yīng)力作用下，沿預(yù)定預(yù)定剪切面剪斷時(shí)的最大剪應(yīng)力。 （2）抗切強(qiáng)度：抗切強(qiáng)度： 指試件上的法向應(yīng)力法向應(yīng)力為零時(shí)，沿預(yù)定預(yù)定剪切面剪斷時(shí)的最大剪應(yīng)力。 （3）摩擦強(qiáng)度：摩擦強(qiáng)度： 指試件在一定的法向應(yīng)力作用下，沿已有破裂面已有破裂面（層面、節(jié)理

16、等）再次剪切破壞時(shí)的最大剪應(yīng)力。第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)Ctg CjjCtg3 3、意義：、意義： 反映巖塊的力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo) 用來估算巖體力學(xué)參數(shù)及建立強(qiáng)度判據(jù) 4 4、抗剪斷強(qiáng)度的抗剪斷強(qiáng)度的測(cè)試方法測(cè)試方法： 直剪試驗(yàn)、變角板剪切試驗(yàn) 、三軸試驗(yàn) 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)直剪試驗(yàn)在直剪儀上進(jìn)行，按庫侖定律求巖塊的剪切強(qiáng)度參數(shù)C、值。變角板剪切試驗(yàn)是將立方體試件，置于變角板剪切夾具中加壓直至試件沿預(yù)定的剪切面破壞。 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì))cos(sin)sin(cosfAPfAP剪切強(qiáng)度參數(shù)剪切

17、強(qiáng)度參數(shù)3060。(850)CMPa巖石名稱c抗壓強(qiáng)度(MPa)t抗拉強(qiáng)度(MPa)摩擦角()內(nèi)聚力 (MPa)巖石名稱c抗壓強(qiáng)度(MPa)t抗拉強(qiáng)度(MPa)摩擦角()內(nèi)聚力(MPa)花崗巖10025072545601450片麻巖50200520305035流紋巖180300153045601050千枚巖、片巖101001102665120閃長(zhǎng)巖100250102553551050板巖602007154560220安山巖100250102045501040頁巖101002101530320砂巖202004253550840輝長(zhǎng)巖180300153650551050礫巖101502153550

18、850輝綠巖200350153555602560石灰?guī)r5020052035501050玄武巖150300103048552060白云巖80250152535502050石英巖150350103050602060大理巖10025072035501530四、三軸壓縮強(qiáng)度1.定義：定義：試件在三向壓應(yīng)力作用下能抵抗的最大 的軸向應(yīng)力。2.2.測(cè)定方法測(cè)定方法: :在一定的圍壓3下，對(duì)試件進(jìn)行三軸試驗(yàn)時(shí)，巖塊的三軸壓縮強(qiáng)度1m(MPa)為：第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)Apmm1第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)3.利用三軸試驗(yàn)確定抗剪強(qiáng)度利用三軸試驗(yàn)確定抗

19、剪強(qiáng)度 根據(jù)一組試件(4個(gè)以上)試驗(yàn)得到的三軸壓縮強(qiáng)度1m和相應(yīng)的3以及單軸抗拉強(qiáng)度t。在-坐標(biāo)系中可繪制出巖塊的強(qiáng)度包絡(luò)線。除頂點(diǎn)外，包絡(luò)線上所有點(diǎn)的切線與包絡(luò)線上所有點(diǎn)的切線與軸的夾角及其在軸的夾角及其在軸上的截距分別代表相應(yīng)破壞面的軸上的截距分別代表相應(yīng)破壞面的內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角( ()和內(nèi)聚力和內(nèi)聚力( (C)C)。 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì))245(2)245(sin1sin12sin1sin12/ )(2/ )(sin231313131oommmmCtgtgCCctgtctctcoctocarctgCtgCtgC22)2/45()2/45(2sin1si

20、n122cm31圍壓效應(yīng))245(sin1sin122sin2tgccttctctctc)2(2tctctctcarctgtg2sin1sin12 sintcctctcCCDo2o1 c t(c- t)/2(c+ t)/2tc 定義：定義：表征巖石破壞條件的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)與巖石強(qiáng)度參數(shù)巖石強(qiáng)度參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系函數(shù)關(guān)系，稱為破壞判據(jù)（failure criterion)或稱強(qiáng)度準(zhǔn)則、強(qiáng)度判據(jù)。 1 1=F(=F(2,2,3,3,C,C,t,t,C C, , ) )應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài) 4.4 巖石的破壞判據(jù)巖石的破壞判據(jù)第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)zyxzzxzyxyxz

21、yzyxxyzzyzxyzyyxxzxyx 任意應(yīng)力狀態(tài)主應(yīng)力狀態(tài)321 0 00 00 0 規(guī)定：壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)，剪應(yīng)力以逆時(shí)針為正平面應(yīng)力狀態(tài)31 0 0 2312231313131)2()2(2sin22cos22庫侖庫侖- -納維爾判據(jù)納維爾判據(jù)莫爾判據(jù)莫爾判據(jù)格里菲斯判據(jù)格里菲斯判據(jù)八面體強(qiáng)度判據(jù)八面體強(qiáng)度判據(jù)一、庫侖-納維爾判據(jù)第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)固體內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生剪切破壞時(shí)，破壞面上的剪應(yīng)力()應(yīng)等于或大于材料本身的抗切強(qiáng)度(C)和作用于該面上由法向應(yīng)力引起的摩擦阻力(tg)之和。ffffCtgC22311)1(2按照庫侖-納維爾理論，巖石

22、的強(qiáng)度包絡(luò)線是一條斜直線，破壞面與最小主平面的夾角恒等于45/2。庫侖-納維爾判據(jù)適用于堅(jiān)硬、較堅(jiān)硬的脆性巖石產(chǎn)生剪切破壞的情況，而不適用于拉破壞的情況。該判據(jù)沒有考慮中間主應(yīng)力2的影響。 二、莫爾判據(jù)二、莫爾判據(jù)莫爾考慮了三向應(yīng)力狀態(tài)下的庫侖-納維爾判據(jù)后認(rèn)為：材料在極限狀態(tài)下，剪切面上的剪應(yīng)力就達(dá)到了隨法向應(yīng)力和材料性質(zhì)而定的極限值。也就是說，當(dāng)材料中一點(diǎn)可能滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力超過該面上的剪切強(qiáng)度時(shí)，該點(diǎn)就產(chǎn)生破壞，而滑動(dòng)面的剪切強(qiáng)度又是作用于該面上法向應(yīng)力的函數(shù)。第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì))(f判斷巖石中一點(diǎn)是否會(huì)發(fā)生剪切破壞時(shí)，可在莫爾包絡(luò)線上，疊加上反映實(shí)際

23、研究點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的莫爾應(yīng)力圓，如果應(yīng)力圓與包絡(luò)線相切或相割，則研究點(diǎn)將產(chǎn)生破壞；如果應(yīng)力圓位于包絡(luò)線下方，則不會(huì)產(chǎn)生破壞。1.直線型直線型ffffCtgC22311)1(2t適用于巖性較堅(jiān)硬至較軟弱的巖石，如泥灰?guī)r、砂巖、泥頁巖等巖石。 2.拋物線型拋物線型)2(20)2(2022213tccctccnnn近似解：，單軸壓縮條件下：2431223122)2(4)2()2()()()2(2tccttcctctcc23123131314)(2)()(412sin12)(2)(2sin222nnnnctgnnddnctgtttt)(2tn3. 雙曲線型雙曲線型適用于砂巖、灰?guī)r、花崗巖等堅(jiān)硬、較堅(jiān)硬巖石

24、。21) 3(21tcotg2=(+t)2 tg20 + (+t)t第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì) 莫爾強(qiáng)度理論實(shí)質(zhì)上是一種剪應(yīng)力強(qiáng)度理論。它既適用于塑性巖石也適用于脆性巖石的剪切破壞。 反映了巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度這一特性，并能解釋巖石在三向等拉時(shí)會(huì)破壞，而在三向等壓時(shí)不會(huì)破壞（曲線在受壓區(qū)不閉合）的特點(diǎn)。 忽略了中間主應(yīng)力2的影響 適用于剪破壞，不適用于拉破壞、膨脹或蠕變破壞。第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)三、格里菲三、格里菲 斯判據(jù)斯判據(jù) 這是格里菲斯在研究“為什么玻璃等脆性材料的實(shí)際抗拉強(qiáng)度比由分子理論推算的強(qiáng)度低得多”這一問題后提出

25、了脆性破壞理論。 他認(rèn)為：脆性材料中包含有大量的微裂紋和微孔洞。材料的破壞是由于這些微裂紋或孔洞在局部拉應(yīng)力拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生擴(kuò)展擴(kuò)展、聯(lián)合聯(lián)合的結(jié)果，第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì) 巖石就是這樣一種包含大量微裂紋和孔洞的脆性材料，因此，格里菲斯理論為巖石破壞判據(jù)提供了一個(gè)重要理論基礎(chǔ)。判據(jù)的表達(dá)式：剪應(yīng)力表達(dá)式主應(yīng)力表達(dá)式第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì))(42tt 03 03 8)(3133131231tt由由格里菲斯判據(jù)可得：1.按格里菲斯判據(jù)，當(dāng)時(shí)，即 / =，基本上與庫侖-納維爾判據(jù)相接近。2.該判據(jù)非常適用于脆性巖石的拉破壞情況。 第第四四章章 巖巖塊塊的的變變形形與與強(qiáng)強(qiáng)度度性性質(zhì)質(zhì)修正的格里菲斯判據(jù)（修正的格里菲斯判據(jù)（考慮摩擦效應(yīng)考慮摩擦效應(yīng)f,Cf,C）cttfffffffffff223222311114112四、八面體強(qiáng)度判據(jù)四、八面體強(qiáng)度判據(jù) 八面體八面體:指空間坐標(biāo)中每個(gè)卦限取一等斜面，八個(gè)等斜面構(gòu)成的多面體，稱為八面體。 八面體應(yīng)力八面體應(yīng)力第第四