岩石变形与强度.ppt

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1、岩石变形与强度 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 岩石（岩块）力学性质的含义主要包括两个方岩石（岩块）力学性质的含义主要包括两个方面：岩石的面：岩石的变形规律变形规律和和强度特性强度特性。研究岩石力学变形性质的目的：研究岩石力学变形性质的目的：确定岩石的确定岩石的本构关系本构关系或物理方程（或物理方程（constitutive law or equation），并确定相应的力学参数，为岩石工程），并确定相应的力学参数，为岩石工程变形的理论计算提供依据

2、。变形的理论计算提供依据。研究岩石强度性质的目的：研究岩石强度性质的目的：建立适应岩石特点的建立适应岩石特点的强度准则强度准则，并确定有关参数，并确定有关参数。岩石的变形与强度岩石的变形与强度1 岩石力学性质试验的内容及要求岩石力学性质试验的内容及要求2 岩石的单轴压缩试验岩石的单轴压缩试验3 岩石的三轴压缩试验岩石的三轴压缩试验4 岩石的其它强度试验与测试方法岩石的其它强度试验与测试方法5 影响岩石力学性质的主要因素影响岩石力学性质的主要因素6 岩石的强度准则岩石的强度准则岩石的变形与强度岩石的变形与强度1 岩石力学性质试验的内容及要求岩石力学性质试验的内容及要求 1.1 试验内容试验内容

3、(1)弹性波传播速度测试（纵波：弹性波传播速度测试（纵波：P P波、横波：波、横波：S S波）；波）；(2)(2)单轴压缩试验单轴压缩试验 ；(3)(3)三轴压缩试验三轴压缩试验 ；(4)(4)单轴拉伸试验单轴拉伸试验 ；(5)(5)劈裂试验（或称巴西试验）劈裂试验（或称巴西试验）；(6)(6)剪切试验剪切试验 。1.2 室内力学试验的基本要求室内力学试验的基本要求 由于岩石的力学性质会受试验条件的影响，所由于岩石的力学性质会受试验条件的影响，所以必须按照统一的方法和试验条件进行试验，为此，以必须按照统一的方法和试验条件进行试验，为此，国际岩石力学学会提出了一个试验建议方法供世界国际岩石力学学

4、会提出了一个试验建议方法供世界各国参考。各国参考。力学性质试验的基本要求：力学性质试验的基本要求：(1)(1)采用标准试件进行试验。采用标准试件进行试验。(2)(2)试验时应保证试件内部的应力状态均匀，并为试验时应保证试件内部的应力状态均匀，并为(3)(3)简单应力状态。简单应力状态。(3)(3)加载速度应非常缓慢，而且应该采用等速度加载。加载速度应非常缓慢，而且应该采用等速度加载。标准试件要求标准试件要求l 试件高径比试件高径比 单轴压缩试验单轴压缩试验=2.02.5三轴压缩试验三轴压缩试验=2.02.5劈裂试验劈裂试验=0.5斜面剪切试验斜面剪切试验=1.0l 两端面不平行度不大于两端面不

5、平行度不大于0.05mml 沿高度直径误差不大于沿高度直径误差不大于0.3mml 端面应垂直轴线，误差要小于端面应垂直轴线，误差要小于 0.25度度HD取样要求：取样要求：完整岩块，不含节理裂隙完整岩块，不含节理裂隙2 岩石的单轴压缩试验岩石的单轴压缩试验 2.1 试验设备与仪器试验设备与仪器 2.2 测试内容测试内容 1.轴轴向荷向荷载载；2.轴轴向向变变形；形；3.径向变形；径向变形；4.轴向应变轴向应变；5.横向应变横向应变。普通压力机或万能材料试普通压力机或万能材料试验机，最好采用电液伺服控验机，最好采用电液伺服控制的刚性试验机。制的刚性试验机。符号规定符号规定压压 +拉拉 -试件的轴

6、向应力；试件的轴向应力；P试件的轴向荷载；试件的轴向荷载；D,H试件的直径和高度。试件的直径和高度。体积应变：体积应变：根据以上的试验测量结果，可以绘制岩石的轴向根据以上的试验测量结果，可以绘制岩石的轴向应力应力轴向应变关系曲线、轴向应力轴向应变关系曲线、轴向应力横向应变关横向应变关系曲线、轴向应变系曲线、轴向应变横向应变关系曲线以及轴向应横向应变关系曲线以及轴向应力力体积应变的关系曲线等体积应变的关系曲线等。2.3 岩石的单轴抗压强度与弹性模量岩石的单轴抗压强度与弹性模量 0 岩石的岩石的单轴抗压强度单轴抗压强度是指是指岩石岩石试试件在无件在无侧侧限条件下，限条件下，受受轴轴向向应应力作用破

7、坏力作用破坏时单时单位位面面积积上所承受的极限荷上所承受的极限荷载载。在无侧限条件下，试件破坏时在无侧限条件下，试件破坏时 的最大轴向荷载的最大轴向荷载；残余强度。残余强度。2.3.1 单轴抗压强度单轴抗压强度2.3.2 弹性模量、泊桑比弹性模量、泊桑比若岩石为线弹性材料（满足虎克定律）若岩石为线弹性材料（满足虎克定律）弹性模量弹性模量泊桑比泊桑比岩石弹性模量的三种计算方法岩石弹性模量的三种计算方法（1）切线模量）切线模量00（2）割线模量）割线模量0（3）平均模量）平均模量 弹性范围弹性范围内，近似直线内，近似直线段的平均斜率。段的平均斜率。2.4 岩石的变形与破坏岩石的变形与破坏 2.4.

8、1 岩石的全应力与应变关系曲线岩石的全应力与应变关系曲线 00峰前区峰前区峰后区峰后区峰前曲线峰前曲线全应力全应力应变曲线应变曲线 岩石具有峰后强度，这是岩石的一个重岩石具有峰后强度，这是岩石的一个重要特性。它表示岩石破坏以后，并不是完全要特性。它表示岩石破坏以后，并不是完全失去承载能力，而是仍然具有一定的强度。失去承载能力，而是仍然具有一定的强度。在岩石工程设计时，应该充分利用岩在岩石工程设计时，应该充分利用岩石的这一特性，让岩石处于峰后区工作，石的这一特性，让岩石处于峰后区工作，这样一方面可以节省支护费用，降低工程这样一方面可以节省支护费用，降低工程造价，另一方面也不会影响岩石工程的稳造价

9、，另一方面也不会影响岩石工程的稳定性。定性。造成岩石试件爆裂的原因主要是试验机的造成岩石试件爆裂的原因主要是试验机的刚度比岩石试件的刚度相对较小所引起的。刚度比岩石试件的刚度相对较小所引起的。刚度（刚度（stiffness）K的定义如下式所示的定义如下式所示 压力机刚度：压力机刚度：试件刚度：试件刚度：0.150.2MN/mm 0.5MN/mm以上以上 机器的应变能：机器的应变能：岩石试件的应变能岩石试件的应变能 ：峰前加载阶段峰前加载阶段PKmKrWmWr由于由于故峰值前试件不断变形，到达峰值点脆性岩石会突然爆裂。故峰值前试件不断变形，到达峰值点脆性岩石会突然爆裂。峰后区岩石与试验机的刚度分

10、析比较峰后区岩石与试验机的刚度分析比较1岩石压力岩石压力位移曲线；位移曲线；2试验机压力试验机压力位位移曲线；移曲线；3岩石曲线在岩石曲线在A点的切线点的切线 峰后区岩石的刚度峰后区岩石的刚度 ：而机器的刚度不变而机器的刚度不变 ：若在若在A点有一位移增量点有一位移增量uu，则机器释放能量为，则机器释放能量为 使岩石试件继续平静地（不破裂）位移所需的能量为使岩石试件继续平静地（不破裂）位移所需的能量为 l 提高试验机刚度提高试验机刚度刚性试验机；刚性试验机；l 改变峰值前后的加载方式；改变峰值前后的加载方式；l 通过伺服控制方式控制试件位移等。通过伺服控制方式控制试件位移等。克服试件爆裂的途径

11、：克服试件爆裂的途径：若 则岩石试件除了吸收机器释放的能量以外，尚需则岩石试件除了吸收机器释放的能量以外，尚需添加其它能量才能继续位移，故试件不可能爆裂。添加其它能量才能继续位移，故试件不可能爆裂。电液伺服控制的试验机闭环控制系统示意图电液伺服控制的试验机闭环控制系统示意图对时间的导数对时间的导数 岩石试件的压力岩石试件的压力位移曲线为：位移曲线为：试验机机器的位移为：试验机机器的位移为：美国美国MTSMTS公司生产的岩石单轴压缩试验机公司生产的岩石单轴压缩试验机主主 机机控控 制制 柜柜监控计算机显示屏监控计算机显示屏美国美国MTSMTS公司生产的岩石单轴压缩试验机公司生产的岩石单轴压缩试验

12、机美国美国MTS公司生公司生产的岩石单轴压产的岩石单轴压缩试验机缩试验机 主主 机机 框框 架架岩石全应力与应变关系曲线的类型岩石全应力与应变关系曲线的类型(1)第一种称为稳定破裂型（第第一种称为稳定破裂型（第类岩石）类岩石）(2)第二种类型称为非稳定破裂型（第第二种类型称为非稳定破裂型（第类岩石）类岩石）第第类岩石类岩石第第类岩石类岩石大理岩大理岩花岗岩花岗岩凝灰岩凝灰岩绿色凝灰岩绿色凝灰岩日本河津凝灰岩日本河津凝灰岩日本秋芳大理岩日本秋芳大理岩日本稻田花岗岩日本稻田花岗岩秋芳大理岩秋芳大理岩河津凝灰岩河津凝灰岩稻田花岗岩稻田花岗岩2.4.2 在单向压缩荷载作用下试件的破坏形态在单向压缩荷载

13、作用下试件的破坏形态 柱状劈裂破坏柱状劈裂破坏圆锥形破坏圆锥形破坏2.4.3 岩石的破坏过程岩石的破坏过程 OA段段孔隙裂隙压密阶段孔隙裂隙压密阶段 AB段段线弹性变形阶段线弹性变形阶段 BC段段非稳定破裂开始阶段非稳定破裂开始阶段 CD段段非稳定破裂发展阶非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂段，或称累进性破裂阶段。阶段。DE段段破裂后阶段破裂后阶段 E点以后段点以后段破裂滑动阶段破裂滑动阶段2.5 岩石破坏过程中的体积变形岩石破坏过程中的体积变形 岩石的体积应变岩石的体积应变 B点之前，点之前，的增长的增长速度大于速度大于 的增长速的增长速度，度，呈增加趋势，即呈增加趋势，即体积缩小；体积缩小

14、；B点之后，点之后，的增长的增长速度小于速度小于 的增长速的增长速度，度，从最大值开始减从最大值开始减小，即体积开始膨胀；小，即体积开始膨胀；扩容（剪胀）扩容（剪胀）受压时岩石体积增大的现象，受压时岩石体积增大的现象，一般都认为这是岩石内部微裂隙开始出一般都认为这是岩石内部微裂隙开始出现或迅速扩展的标志，它是岩石材料的现或迅速扩展的标志，它是岩石材料的特有属性。特有属性。是由于随着压应力的增大，岩石内部开始出现是由于随着压应力的增大，岩石内部开始出现微裂纹以及微裂纹张开、贯通的结果。微裂纹以及微裂纹张开、贯通的结果。扩容发生的原因：扩容发生的原因：3 岩石的三轴压缩试验岩石的三轴压缩试验 三轴

15、压缩试验的目的三轴压缩试验的目的 加载方式：加载方式：真三轴加载；真三轴加载；假三轴加载。假三轴加载。真三轴加载真三轴加载假三轴加载假三轴加载3.1 常围压下的岩石三轴压缩试验常围压下的岩石三轴压缩试验 1 试验装置与应力状态试验装置与应力状态试件内的应力状态为试件内的应力状态为三轴室三轴室三轴室三轴室2 试验过程试验过程v将标准试件及上下球形座和垫块用热塑套裹紧，将标准试件及上下球形座和垫块用热塑套裹紧，安装上引申计或在试件表面贴上应变片；安装上引申计或在试件表面贴上应变片；v打开三轴室，将准备好的试件置于三轴室内的打开三轴室，将准备好的试件置于三轴室内的底座上，并将测量导线接到三轴室外；底

16、座上，并将测量导线接到三轴室外；v关闭三轴室，并将螺栓旋紧，将三轴室整体推关闭三轴室，并将螺栓旋紧，将三轴室整体推入压力机上下压板之间；入压力机上下压板之间；v先稍微施加一点轴压，然后施加围压到设定值先稍微施加一点轴压，然后施加围压到设定值保持不变，最后按设定的加载速度施加轴压进保持不变，最后按设定的加载速度施加轴压进行试验，直到试件破坏。行试验，直到试件破坏。3 试验曲线绘制试验曲线绘制4 部分岩石的实验结果部分岩石的实验结果 大理岩的应力与应变关系曲线大理岩的应力与应变关系曲线花岗岩的应力与应变关系曲线花岗岩的应力与应变关系曲线玄武岩玄武岩石英闪长岩石英闪长岩(1)围压较小时，岩石试件在变

17、形不大的情况下就产围压较小时，岩石试件在变形不大的情况下就产生破坏，类似于单轴压缩情况。生破坏，类似于单轴压缩情况。(2)随着围压的增大，岩石在破坏以前的总应变量也随着围压的增大，岩石在破坏以前的总应变量也随之增大，而且主要是塑性变形的变形量增大。当随之增大，而且主要是塑性变形的变形量增大。当围压增大到一定范围以后，岩石变形就成为典型的围压增大到一定范围以后，岩石变形就成为典型的塑性流动。这说明了岩石的变形和破坏的性质会随塑性流动。这说明了岩石的变形和破坏的性质会随着应力状态的变化而变化。着应力状态的变化而变化。5 三轴压缩下岩石的变形特点三轴压缩下岩石的变形特点(3)不不论论围围压压等等于于

18、零零，或或是是大大于于零零，在在岩岩石石的的应应力力与与应应变变关关系系曲曲线线的的初初始始阶阶段段都都表表现现为为近近似似直直线线关关系系，说说明明了了当当主主应应力力差差的的数数值值在在一一定定范范围围内内，岩岩石石的的变变形形特特征征还还是是符符合合弹弹性性阶阶段段特特征征，而而当当主主应应力力差差超超出出了了某某一一范范围围时时，岩岩石石变变形形才才合合乎乎塑塑性性变变形形的的特征。特征。(4)当当围围压压较较小小时时，岩岩石石的的体体积积变变形形与与单单向向压压缩缩条条件件下下的的变变形形规规律律相相似似，即即，先先缩缩后后胀胀；扩扩容容现现象象将将随随着着围围压压的的增增大大而而逐

19、逐渐渐减减弱弱，当当围围压压超超过过了了某某个个值值以以后后，扩扩容容现现象象将将会会完完全全消消失失。这这是是由由于于围围压压限制了试件的横向膨胀。限制了试件的横向膨胀。(5)随随着着围围压压的的提提高高，岩岩石石将将由由脆脆性性材材料料逐逐渐渐变变为为延延性性材材料料，并并象象金金属属材材料料一一样样，表表现现出出明明显显的的塑塑性性流流动动特特征征。因因此此，不不能能简简单单地地说说岩岩石石属属于于脆脆性性材材料。料。6 三轴抗压强度特点三轴抗压强度特点(1)岩石的三轴抗压强度会随着围压的提高而明显增岩石的三轴抗压强度会随着围压的提高而明显增大大;(2)当围压增大到一定程度以后，在应力与

20、应变关系当围压增大到一定程度以后，在应力与应变关系曲线上已没有明显的峰值曲线上已没有明显的峰值;(3)如果继续增大围压，岩石的强度将接近无限大。如果继续增大围压，岩石的强度将接近无限大。强度曲线强度曲线7 三轴压缩实验资料整理三轴压缩实验资料整理 三轴压缩试验的最主要目的就是确定岩石的强度准三轴压缩试验的最主要目的就是确定岩石的强度准则，通常的做法是将同一批试件（则，通常的做法是将同一批试件（57块）在不同围压块）在不同围压下达到破坏时的极限莫尔圆绘制在同一坐标系下，然后下达到破坏时的极限莫尔圆绘制在同一坐标系下，然后再绘出这些莫尔圆的外包络线，即岩石的强度曲线。再绘出这些莫尔圆的外包络线，即

21、岩石的强度曲线。0多阶段三轴压缩试验多阶段三轴压缩试验3.2 多阶段三轴压缩试验多阶段三轴压缩试验3.3 真三轴压缩试验真三轴压缩试验4 岩石的其它强度试验与测试方法岩石的其它强度试验与测试方法 4.1 抗拉强度的测试抗拉强度的测试 1 单轴拉伸试验单轴拉伸试验 岩石的单轴抗拉强度：岩石的单轴抗拉强度：试件被拉断时的最大荷载；试件被拉断时的最大荷载；A 试件的横截面面积。试件的横截面面积。Pmax2 劈裂试验（巴西试验）劈裂试验（巴西试验）1 承压板，承压板，2 钢丝，钢丝，3 试件试件岩石的抗拉强度：岩石的抗拉强度：D，l 试件的直径和厚度；试件的直径和厚度；P 劈裂时的最大荷载。劈裂时的最

22、大荷载。试件内部的应力状态：试件内部的应力状态：当当a为为A点距圆心距离。点距圆心距离。破裂面上为拉破裂面上为拉压应力状态，试件压应力状态，试件的破坏属于压应力作用下的拉裂破坏。的破坏属于压应力作用下的拉裂破坏。劈裂试验求出的抗拉强度劈裂试验求出的抗拉强度单轴抗拉强度单轴抗拉强度4.2 剪切试验剪切试验1 1 斜面剪切试验斜面剪切试验N剪切面上的荷载：剪切面上的荷载：P压压力机施加的力机施加的总压总压力；力；试试件件倾倾角；角；f 圆柱形滚子与上下盘压板之间的摩擦系数。圆柱形滚子与上下盘压板之间的摩擦系数。剪切试验结果的整理方法剪切试验结果的整理方法剪切面上的应力：剪切面上的应力：对对n n个

23、实验结果个实验结果利用最小二乘法，可求得以下方程：利用最小二乘法，可求得以下方程：岩石的抗剪断摩擦系数；岩石的抗剪断摩擦系数；C岩石的粘结力（或称为内聚力）。岩石的粘结力（或称为内聚力）。2 2 其它剪切试验其它剪切试验4.3 点荷载试验点荷载试验 点荷载强度指标：点荷载强度指标：P试件破坏的极限荷载；试件破坏的极限荷载；D荷载作用点之间的距离。荷载作用点之间的距离。标准试件标准试件直径为直径为50mm的岩芯的岩芯当当D55mm时时 当当D55mm时时 直径为直径为50mm的标准试件的点荷载的标准试件的点荷载 强度指标值（强度指标值（MPa）;其它非标准试件的点荷载强度其它非标准试件的点荷载强

24、度 指标值（指标值（MPa）；）；k 修正系数；修正系数；D 试件直径（试件直径（mm）。）。利用点载荷试验可近似确定岩石利用点载荷试验可近似确定岩石的单轴抗压强度和单轴抗拉强度：的单轴抗压强度和单轴抗拉强度：点载荷试验结果的离散性较大，通点载荷试验结果的离散性较大，通常一组试件需做常一组试件需做15块。块。岩石波速测定仪岩石波速测定仪4.4 弹性波传播速度测试弹性波传播速度测试 纵波纵波Vp横波（剪切波）横波（剪切波）Vs动泊桑比动泊桑比动弹性模量动弹性模量5 影响岩石力学性质的主要因素影响岩石力学性质的主要因素 1 矿物成分矿物成分 2 结晶程度和颗粒大小结晶程度和颗粒大小 3 胶结情况胶

25、结情况 4 生成条件生成条件 5 风化作用风化作用 6 密度密度 7 水的作用水的作用 5.1 岩石本身方面的因素岩石本身方面的因素 5.2 试验方法上的因素试验方法上的因素 8 试件形状和尺寸试件形状和尺寸 9 加载速率加载速率 10 温温 度度 6 岩石的强度准则岩石的强度准则 岩石破坏时所需满足的条件叫岩石破坏时所需满足的条件叫强度准则强度准则，或称，或称为为破坏条件破坏条件。对于简单的应力状态，通过试验很容易确定其对于简单的应力状态，通过试验很容易确定其破坏的条件；对于复杂应力状态由于存在无穷多受破坏的条件；对于复杂应力状态由于存在无穷多受力组合，确定其破坏条件并不容易。力组合，确定其

26、破坏条件并不容易。在主应力空间，用一个统一的数学函数来表示在主应力空间，用一个统一的数学函数来表示强度准则，可以写成如下的形式。强度准则，可以写成如下的形式。它是一个空间曲面。它是一个空间曲面。6.1.1 莫尔准则莫尔准则（Mohrs Hypothesis,1900）该准则假定岩石内某一点的破坏主要决定于它该准则假定岩石内某一点的破坏主要决定于它的最大主应力和最小主应力，与中间主应力无关的最大主应力和最小主应力，与中间主应力无关。岩石的破坏属于压剪破坏。岩石的破坏属于压剪破坏。莫尔强度准则的普遍形式。莫尔强度准则的普遍形式。(1)选择的曲线应该是单调曲线。选择的曲线应该是单调曲线。(2)曲线应

27、对称于曲线应对称于轴，表示岩石破坏是共轭的。轴，表示岩石破坏是共轭的。在确定包络线的形状时，应满足下列要求：在确定包络线的形状时，应满足下列要求：6.1 经验性强度准则经验性强度准则(3)在从在从0到到的全部变化范围内，应满足的全部变化范围内，应满足 根据试验结果，该导数还应随着根据试验结果，该导数还应随着的增加而减小。的增加而减小。二次抛物线型二次抛物线型由由得得代入上式，消去代入上式，消去由单轴压缩试验由单轴压缩试验得得双曲线型双曲线型6.1.2 库仑准则库仑准则(Coulomb Criterion,1773)C粘聚力；粘聚力；内摩擦角。内摩擦角。jcotC3s231ss+1s231ss-

28、a2jCtsjcotC3s231ss+1s231ss-a2jCts整理得用主应力表示的库伦准则为：整理得用主应力表示的库伦准则为：由几何关系可写出：由几何关系可写出：1883年年Navier对库仑公式进行了补充，把公式中对库仑公式进行了补充，把公式中的剪应力和正应力分别用主应力表示。的剪应力和正应力分别用主应力表示。其中其中令令则则对对 求导得求导得得得 的最大值的最大值当最大值等于当最大值等于 c 时，岩石破坏，得时，岩石破坏，得由由得得由于由于与与联立联立得得库仑准则的缺点和局限：库仑准则的缺点和局限：(1)当围压较大时，与试验结果出入较大；当围压较大时，与试验结果出入较大；(2)粘结力概

29、念的物理意义不明确；粘结力概念的物理意义不明确；(3)没有考虑中间主应力的影响；没有考虑中间主应力的影响；(4)实际岩石的破坏并非明显的剪切破坏；实际岩石的破坏并非明显的剪切破坏；(5)岩石受拉时不能用。岩石受拉时不能用。6.1.3 莫尔莫尔库伦准则（库伦准则（M-C准则）准则）当莫尔准则包络线为直线时，它库仑准则完全相当莫尔准则包络线为直线时，它库仑准则完全相同，所以也把直线型的莫尔准则称为莫尔同，所以也把直线型的莫尔准则称为莫尔库仑准库仑准则，这是目前岩石力学中使用最广的准则。则，这是目前岩石力学中使用最广的准则。若已知若已知 ，M-C准则用主应力表示准则用主应力表示其中其中简记为：简记为

30、：最小二乘法求岩石的最小二乘法求岩石的C、设有以下设有以下n组实验结果：组实验结果：建立以下的目标函数：建立以下的目标函数：求以上目标函数的极小值，需满足以下条件：求以上目标函数的极小值，需满足以下条件：用不变量或用不变量或 p、q 来表示来表示M-C准则准则令令则则代入用主应力表示代入用主应力表示M-C准则准则得用不变量表示得用不变量表示M-C准则准则用用 p、q 表示表示M-C准则准则其中：其中：3 霍克霍克布朗布朗（Hoek-Brown）准则）准则 破坏时的最大主应力；破坏时的最大主应力；作用在岩石上的最小主应力；作用在岩石上的最小主应力；岩石的单轴抗压强度；岩石的单轴抗压强度；取决于岩

31、石性质的材料常数。取决于岩石性质的材料常数。霍克霍克布朗准则是在大量布朗准则是在大量试验结果统计分析的基础上提试验结果统计分析的基础上提出的经验型强度准则，属于非出的经验型强度准则，属于非线性强度准则线性强度准则。当当 时：时：当当 时：时：材料常数材料常数 mi 根据实验结果或查下表根据实验结果或查下表凝灰岩（15）角砾岩(18)集块岩（20）喷出火成碎屑物苏长岩22玄武岩（17）粗玄岩（19）辉长岩27暗色的安山岩19闪长岩（28）英安岩（17）花岗闪长岩（30）黑曜岩（19）流纹岩（16）花岗岩33浅色的火成岩板岩9千枚岩（10）片岩（10）片麻岩33层状的糜棱岩（6）闪岩31混合岩(3

32、0)石英岩24角页岩（19）大理岩9非层状的变质岩硬石膏13石膏石16化学的灰岩8灰岩（10）角砾岩（20）碳酸盐（8-21）有机的非碎屑状（18）粘土岩4粉砂岩9砂岩19砾岩（22）碎屑状沉积岩微粒细粒中粒粗粒岩 石 组 织组类岩石类型4 德鲁克德鲁克普拉格普拉格（Ducker-Prager）准则）准则 该准则是在莫尔该准则是在莫尔库仑准则和库仑准则和Von Mises准则的准则的基础上提出。基础上提出。3.8.2 理论性强度准则理论性强度准则 1 一维一维格里菲斯格里菲斯(Griffith)准准则则 材料的表面比能；材料的表面比能；E 材料的弹性模量。材料的弹性模量。1921年年Griff

33、ith 根据单根据单个裂隙开裂条件推导得到。个裂隙开裂条件推导得到。2 2 二维格里菲斯准则二维格里菲斯准则 裂隙表面最大拉应力发裂隙表面最大拉应力发生方向与生方向与x轴夹角轴夹角 裂隙开裂方向与最大拉裂隙开裂方向与最大拉应力方向垂直，并逐步转应力方向垂直，并逐步转向最大主应力方向。向最大主应力方向。材料的破坏机理与应力状态无关，都属于拉裂破坏。材料的破坏机理与应力状态无关，都属于拉裂破坏。格理菲斯准则的特点：格理菲斯准则的特点：格里菲斯准则的不足与问题格里菲斯准则的不足与问题 (1)没有考虑众多维裂隙的相互作用，只能作为单个没有考虑众多维裂隙的相互作用，只能作为单个维裂隙开裂的条件，不能作为岩石的强度准则。维裂隙开裂的条件，不能作为岩石的强度准则。(2)没有考虑受压时裂隙闭合，并产生磨擦。没有考虑受压时裂隙闭合，并产生磨擦。(3)给出的岩石脆性度偏小。给出的岩石脆性度偏小。(4)只给出了裂隙开裂的方向，没有给出后续的扩只给出了裂隙开裂的方向，没有给出后续的扩展方向。展方向。