隧道力学作者李文江第4讲课件.pptVIP

1、基本思想 2、强度曲线——莫尔包络线 断裂力学1921年提出，70年代岩石力学领域 （1）实验基础：玻璃材料中的微裂纹张拉扩展，连接，贯通，导致材料破坏。 （2）基本思想 ：在脆性材料的内部存在许多随机分布的裂纹，其中有一个方向的裂纹最有利于破裂，在外力作用下，首先在该方向裂纹的尖端张拉扩展。 * 岩石的基本力学性质 岩石的流变特性 岩石的强度理论 岩体的基本力学性质 第二章 围岩的基本力学性质 第四节 岩石的强度理论 一、单元应力状态 空间问题9个应力分量中只有6个相互独立 两种平面问题（平面应力状态、平面应变状态） 平面问题中独立应力分量只有3个 基本应力公式 二、莫尔强度理论 以（脆性材料、铸铁）试验数据统计分析为基础； 不考虑中间主应力对岩石强度的影响； 由正应力和剪应力组合作用使岩石产生破坏（受拉破坏、拉剪破坏，压剪破坏） 由于岩石的力学性质所致，莫尔包线向应力增大的方向开放，单向抗拉强度小于单向抗压强度；单向抗拉区小于单向抗压区。 三、莫尔库伦强度理论 极限应力圆与强度线相切； 破坏面的角度是一个定值，与应力状态无关，破坏角为； 强度线在 轴上的截距为，并不是岩石的抗拉强度。 莫尔强度理论使用方便、物理意义明确； 不能从岩石的破坏机理上解释其破坏的特征； 忽略了中间主应力的影响，是值得商榷的问题。 四、格里菲斯强度理论 两个关键点： 1.最容易破坏的裂隙方向； 2.最大应力集中点（危险点）。 在压应力条件下裂隙开列及扩展方向 带椭圆孔薄板的孔边应力集中问题 表达式： 最有利破裂的方向角： Griffth准则几何表示： 在 坐标下，当 ， 时， 即压拉强度比为8。 五、经验强度理论——Hoek-Brown强度理论 m，s ——根据岩石性质所确定的常数，与达到峰值应力前岩石的破损程度有关。 讨论 当 时： 对于完整岩石，s=1，则 ；对于破损的岩石，sl。 当 时： 代入公式中可得： 说明 虽然这是一个经验的强度公式，但是它的作用与莫尔强度很接近，能够用曲线来表示岩石的强度是它的最大优点，只是表达式稍显复杂。 第五节 岩体的基本力学性质 一、岩体与岩石的区别 1、结构方面 (1)岩块含岩石材料及微小节理； (2)岩体含岩块及较大的多组节理（结构面）。 2、力学性质方面 (1)岩体的力学性质更取决于结构面的力学性质。 (2)岩体与岩块相比，弹模小、峰值强度低、残余强度低(图2-5-1)、变形大、泊松比大、各向异性。 (3)岩体是一种多介质的裂隙体。在自然界中岩体有时表现为散体状，有时表现为碎裂状或整体状。 (4) 岩体位于一定的物理环境中，赋存环境不仅影响岩体的力学性质，而且是工程岩体不稳定的重要因素。 二、岩体力学试验方法 “三大”：试件大、设备大、代价大 1、岩体单轴抗压强度的测定 图2-5-2 岩体抗压强度试验 1—水泥砂浆；2—垫层；3—压力枕 2、岩体抗剪强度的测定 3、岩体变形模量的测定 图2-5-5 垫板法 1—钢板；2—传力柱；3—千斤顶；4—承压板；5—千分表 (1)垫板为柔性圆形垫板 (2)带孔柔性垫板 式中：a为中心孔的半径； b为圆形垫板的半径。 (3)垫板为刚性垫板时 式中：a和b为垫板的边长 三、岩体的变形性质 压密阶段 弹性阶段 塑性阶段 破裂与破坏阶段 四、岩体的强度性质 尺寸效应明显 围压量级影响较大 强度的各向异性 地下水的影响 *