用能量准则分析岩石应力应变II型全过程曲线的合理性.PDFVIP

　 第２７卷第３期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．２７　Ｎｏ．３　　 　　２０１０年 ３月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｍａｒ．２０１０　 　 　　文章编号：１００１－５４８５（２０１０）０３－００４２－０４ 用能量准则分析岩石应力应变 ＩＩ型全过程曲线的合理性 １ ２ １ １ 蔡　朋 ，汪安全 ，汪　斌 ，邬爱清 （１．长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉　４３００１０；２．中国水电建设集团公司，北京　１０００４４） 摘要：分析了现有关于２种类型的岩石应力应变全过程曲线，在此基础上，根据大量基于ＭＴＳ系统的室内岩石力 学试验结果，运用能量准则分析了ＩＩ型曲线的合理性，指出ＩＩ型曲线由于采用了一种更为稳妥的控制方式，能够反 映岩体破坏的真实情况，并可以为研究岩爆提供一个新的切入点。 关　键　词：全过程曲线；ＩＩ型曲线；能量准则 中图分类号：ＴＶ１４２．２　　　文献标识码：Ａ 加载方式为径向应变控制的情况下，出现ＩＩ型曲线 是完全可能的；另一派观点认为ＩＩ型曲线存在是由 １　概　述 于采用的试验机不够先进，并且通过进行反复加载 岩石单轴或三轴压缩试验，是长期以来确定岩石 和卸载从而得到的ＩＩ型曲线是不合理的，不应看作 基本力学特性的重要方法。针对岩石压缩的全过程 是岩石固有特性的反映。 ［５］ 曲线，国内外学者进行了大量研究并存在不同观点。 ＦａｉｒｈｕｒｓｔＣＥ，ＨｕｄｓｏｎＪＡ 指出，国际岩石力 ［１］ 学学会建议当外力－位移全曲线并不随轴向位移单 ＷａｗｅｒｓｉｋＷ和ＦａｉｒｈｕｒｓｔＣＡ 在刚性试验机上 ［１］ 调增加时（如图１中ＩＩ型曲线），轴向应变就不应再 对不同岩石作了大量的单轴和三轴压缩试验 ，根 据试验结果将岩石单轴全过程应力应变曲线分为２ 作为控制变量了。此时应采用环向位移来代替它。 类（如图１所示）。第Ｉ类岩石破坏 （断裂）的传播 而且指出对于脆性比较强的岩石，应尽量考虑采用 过程是稳定的，即岩石破坏的全过程都需要外力做 径向应变作为控制信号。 功。第Ⅱ类岩石的破坏（断裂）是不稳定的或是自 曾亚武等［７］用能量准则分析了试验机 －试样 持续的，即岩石峰值强度后，储存于试件中的弹性应 系统的稳定性，从稳定的角度指出对于部分岩石，即 变能足以维持断裂传播，并且即使采用理想刚性试 使采用位移控制加载的方式也不能得到稳定的全过 验机，ＩＩ型破坏过程的稳定性也是不能控制的。 程曲线。只有采用一定方法将试样的部分能量吸 收，才能使得岩样稳定破裂。 针对各家观点，笔者在ＭＴＳ试验机上进行了大 量的试验，并运用能量准则进行了理论分析，指出了 ＩＩ型曲线的物理意义及其相较于 Ｉ型曲线的合理 性，认