三参数强度理论及其在脆性材料中的应用

为了完善岩石、混凝土等脆性材料的强度理论,在双τ²强度理论的基础上,考虑两个较大的主剪应力和静水压力对岩石类材料强度的不同贡献,提出了一个新的含有3个参数的双τ²强度理论。推导出了该理论的数学表达式,分析了主应力空间极限面的相关特性,研究了该理论在几种应力状态下的理论预测曲线,并与一些实验数据进行了对比分析。结果表明:该理论在主应力空间的极限面为在拉伸区封闭而在压缩区开口且沿着静水压力轴不断增大的曲面,子午线为椭圆曲线,极限面的形状由材料的极限应力比α、β决定;在σ₁＞σ₂=σ₃或σ₁=σ₂＞σ₃的应力状态下,该理论的理论预测曲线与极限应力比β无关,极限应力σ₁随着压拉比α的增大而增大;双τ²的三参数强度理论与部分岩石和混凝土材料的实验数据吻合较好,完善了脆性材料的强度理论。     

20 世纪岩石强度理论的发展3——纪念Mohr-Coulomb 强度理论100 周年

 1900 年莫尔(O. Moh r) 教授建立了著名的莫尔2库仑(Moh r2Coulomb) 强度理论。100 年来, 岩石强度理论广泛吸引了工程师和物理学家(包括工程地质专家、力学家、地球物理学家、材料科学家和土木、机械工程师等) 的注意, 对岩石在复杂应力状态下的强度理论(破坏准则) 以及它们的实验验证进行了大量研究, 提出了众多岩石破坏准则, 并进行了大量轴对称围压三轴试验和真三轴试验。对100 年来的岩石强度理论研究的发展和主要结果进行小结,特别是从理论上总结了从强度理论的下限(莫尔2库仑单剪强度理论, 1900) 到上限(双剪强度理论, 俞茂宏, 1985) 到统一强度理论(俞茂宏, 1991) 的发展。对100 年来岩石强度理论发展的回顾, 将有助于我们对岩石强度理论的理性认识和合理选用。     

高应力状态下岩石非线性统一强度理论

Hoek-Brown破坏准则和广义Hoek-Brown破坏准则广泛应用于岩石工程,其缺点是没有考虑中间主应力效应。为此,建立了一对双剪模型,它们包含两个双剪应力、对应于双剪应力作用面的两个正应力和两个或一个较小主应力。根据这一对模型,可以推出俞茂宏提出的统一强度理论和昝月稳、俞茂宏和王思敬提出的岩石非线性统一强度准则和广义非线性统一强度准则。当b = 0时,岩石非线性统一强度准则就变成了Hoek-Brown破坏准则。当岩石所受到的应力状态从低应力水平到高应力水平时,岩石的破坏从脆性破坏转化为韧性破坏。与Hoek-Brown破坏准则相同,岩石非线性统一强度准则和广义非线性统一强度准则只适应于3s相似文献   

冻土路基地震破坏判别方法研究

基于莫尔–库仑强度理论且考虑应力叠加原理,并引入2个基本力学概念——平均正应力、偏应力,研究并建立了能够同时考虑地震动正应力、动剪应力和土的自重静正应力、静剪应力联合作用的冻土路基地震破坏判别的应力强度准则。由青藏铁路典型冻土路基剖面的算例判别结果表明,所建立的应力强度准则具有一定的置信度。     

20世纪岩石强度理论的发展--纪念Mohr-Coulomb强度理论100周年

190 0年莫尔 (O. Mohr)教授建立了著名的莫尔 -库仑 (Mohr- Coulomb)强度理论。 10 0年来 ,岩石强度理论广泛吸引了工程师和物理学家 (包括工程地质专家、力学家、地球物理学家、材料科学家和土木、机械工程师等 )的注意 ,对岩石在复杂应力状态下的强度理论 (破坏准则 )以及它们的实验验证进行了大量研究 ,提出了众多岩石破坏准则 ,并进行了大量轴对称围压三轴试验和真三轴试验。对 10 0年来的岩石强度理论研究的发展和主要结果进行小结 ,特别是从理论上总结了从强度理论的下限 (莫尔 -库仑单剪强度理论 ,190 0 )到上限 (双剪强度理论 ,俞茂宏 ,1985 )到统一强度理论 (俞茂宏 ,1991)的发展。对 10 0年来岩石强度理论发展的回顾 ,将有助于我们对岩石强度理论的理性认识和合理选用     

“不对称荷载作用下圆洞围岩塑性区的估算方法”再讨论

<正> 众所周知,在二向不等拉平面变形情况下,满足米赛斯屈服条件的无限平面内的圆孔周围的弹塑性应力场（k为一物理常数）,早已有了精确的理论解,即加林解。其圆孔周围的弹塑性分界线为一椭圆形。但是,文献[2]直接将上述理论解答应用于满足莫尔-库仑强度准则的岩体介质中。该文说:“因为是平面应变,故σ_x+σ_y=pv+pH”（其中pv,pH是岩体的初始应力）,从而得出     

土体材料屈服准则及试验和数值分析应力路径探讨

对强度理论进行了深入的论述,剖析了莫尔–库仑剪切屈服准则,依据此准则,在主应力空间(三轴仪平面)、偏平面和大小主应力子午面上直观地描绘了在普通三轴仪上进行各种三轴压缩、三轴伸长试验的应力路径和平面应力条件下的应力路径,考虑土体为不抗拉或弱抗拉材料,建议采用张拉–莫尔–库仑剪切复合屈服准则和张拉-剪切–体积复合屈服准则来分析土体的屈服和破坏行为,并结合张拉–莫尔–库仑剪切复合屈服准则对现行有限元数值计算方法中按载荷步进行加、卸载分析时的应力路径进行了探讨。     

岩石和混凝土类脆性材料强度理论探讨

本文从材料构成的基本物理概念出发,简要说明了材料的屈服是受三向应力、荷载历史、外界环境等的作用,材料内部紧密相连的质点间的距离增大到某临界值K₀所致。由此提出了最大分离位移（MAXSD）屈服准则。并与岩石真三轴压缩试验和混凝土双轴试验结果,以及莫尔-库仑等屈服准则进行了比较,证实了其合理性和适用性。     

受压岩石断裂准则研究

首先建立双向压缩条件下形成单一闭合裂纹的力学模型,考虑摩擦力的影响,计算出裂纹面的正应力和剪应力。分别运用有效剪应力准则和最大周向应力准则计算裂纹的初始断裂角。运用有效剪应力准则得出的初始断裂角只与岩石的抗拉强度和抗压强度之比有关。运用最大周向应力准则得出的初始断裂角受裂纹和荷载方向的夹角、裂纹面之间的摩擦系数、侧压力系数的影响。将两种理论分析的结果与实验结果进行对比分析得出:考虑摩擦力的最大周向应力准则更接近裂纹扩展的实际情况,建议工程中更多的采用该准则,而有效剪应力准则与实验结果不相符,有待完善。岩石闭合裂纹的扩展及断裂是一个复杂的过程,有待深入分析研究。     

岩石、混凝土压剪断裂判据初探

<正> 人们对岩石、混凝土的拉剪断裂进行了比较多的理论分析和实验研究,发现σ_θmax,ε_θmax,等理论比较符合岩石,混凝土的断裂条件。但在工程中,岩体多处在压应力条件下,因而讨论岩石的压剪断裂条件具有较大的实用意义。 从已发表的文献[1]来看,压剪判据具有下列形式:     

莫尔-库仑和霍克-布朗强度准则用于评估脆性岩石动态强度的适用性

基于对新加坡Bukit Timah花岗岩进行的一系列的动力实验，包括单轴压缩，三轴压缩，单轴拉伸和直剪实验，以及对这些实验结果的系统分析，检验莫尔-库仑准则和霍克-布朗准则用于评估岩石动态强度的适用性，研究结果表明，在较低的围压条件下，岩石动态强度大致符合莫尔-库仑强度准则，且强度变化主要是由于粘聚力附加载速率变化引起的，岩石动态强度更好地符合霍克-布朗强度准则，特别是在较高围压下（如大于100MPa）。     

岩石非线性统一强度理论及其在岩体工程中的应用

以统一强度理论为基础,研究与岩石破坏子午线相匹配的非线性统一强度理论,取得以下研究成果: (1) 建立了一个适用于岩石的双剪力学模型,这一双剪模型包括两个较大剪切应力以及作用面上的正应力和较小主应力。根据其力学模型可以推出线性统一强度理论。 (2) 根据所建立的双剪力学模型,假设岩石单元体破坏时双剪应力与较小主应力之间为抛物线型关系,提出岩石非线性统一强度理论。岩石非线性统一强度理论中参数b的变化可以反映中间主应力效应。当b=0时,退化为Hoek-Brown强度准则,忽略中间主应力效应;当b=1时,中间主应力效应最大。 (3) 根据所建立的双剪力学模型,提出了广义非线性统一强度理论。广义非线性统一强度理论包括许多强度理论和屈服准则,当b =0时,则为统一屈服准则;当b =1.0,则为线性统一强度理论;当b =0.5时,则为岩石非线性统一强度理论,适应于脆性岩石;当0.5相似文献   

考虑σ2作用的加筋土挡墙筋材设计计算

通常加筋土挡墙筋材拉力和锚固区长度的设计计算是基于莫尔-库仑准则得到的，没有考虑中主应力σ2的影响，而双剪强度理论克服了莫尔-库仑准则的不足，并利用双剪强度理论的φ1，Ct参数替代莫尔-库仑抗剪强度指标。基于双剪强度理论（m=1）计算分析了挡墙筋材拉力大小及其锚固区长度，并将该结果与基于莫尔-库仑准则计算的结果进行了对比，结果表明墙高较小时两者结果基本一致，而墙高较大时，双剪强度理论计算结果大于莫尔-库仑准则计算的结果。     

两种土体弹塑性模型三维化方法的比较研究

1　引　　言 大多数土体的本构模型是建立在三轴压缩试验结果的基础上 ,得到的是以平均正应力ｐ和广义剪应力ｑ为变量的屈服方程。然后用ｐ =σｉｉ/ 3和ｑ =[3(σｉｊ-ｐδｉｊ) (σｉｊ-ｐδｉｊ) / 2 ]1/2 将这些模型推广到平面应变、真三轴等三维应力条件下 ,所得的预测结果与试验结果有较大的出入 ,其中的一个主要原因是用这种方法推广的三维模型 ,其屈服面在π平面上是一个圆。但大量的试验证明 ,土体屈服面在π平面上的形状接近莫尔 -库仑破坏准则或ＳＭＰ(空间滑动面 )破坏准则[1] 。为得到更符合实际的结果 ,不少学者考虑了土体在π平面上的屈服规律 ,把剑桥模型、椭圆 -抛物线模型     

岩石强度准则的真三轴压力试验检验与分析

本文探讨了脆性破坏岩石的强度准则。根据应力空间岩石强度极限曲面的特征,选择能够反映岩石强度极限曲面特征的双剪应力和八面体剪应力两类强度准则,进行岩石强度极限曲面的回归分析,并做了红砂岩真三轴压力强度试验。根据真三轴压力强度试验资料,通过对八种岩石强度准则的回归分析对比,推荐两种三参数的双剪应力和八面体剪应力强度准则。     

岩石工程中屈服准则应用的研究

<正> 以莫尔-库仑(Morh-Coulomb)定律为基础的摩擦型屈服准则是在实践中久经考验,至今在岩石工程中仍被广泛采用的一个屈服准则。鉴于莫尔-库仑准则在计算上存在的困难,目前国内编制的岩土平面弹塑性有限元程序,对理想塑性情况大都采用德鲁克-普拉格(Drucker-Prager)屈服准则。但是这一准则在π平面上与莫尔-库仑不等角六边形出入较大,难以保证在计算中有足够的精度。近年来,随着岩土塑性理论的发展,使用的屈服准     

20世纪岩石强度理论的发展：纪念Mohr—Coulomb强度理论1 …

１９００年莫尔教授建立了著名的莫尔－库论强度理论。１００年来，岩石强度理论广泛吸引了工程师和物理学家的注意，地岩石在复杂应 的强度理论以及它们的实验验证进行了大量研究，提出了众多岩石破坏准则，并进行了大量轴对称围压三轴试验和真三轴试验。对１００年来的岩石强度理论研究的发展和主要结果进行小结，特别是从理论上总结了从强度的下限到上限到统一强度理论的发展。对１００年来岩石强度理论发展的回顾，将有助于我们     

考虑s2作用的加筋土挡墙筋材设计计算

通常加筋土挡墙筋材拉力和锚固区长度的设计计算是基于莫尔–库仑准则得到的，没有考虑中主应力s2的影响，而双剪强度理论克服了莫尔–库仑准则的不足，并利用双剪强度理论的j t，ct参数替代莫尔–库仑抗剪强度指标。基于双剪强度理论(m = 1)计算分析了挡墙筋材拉力大小及其锚固区长度，并将该结果与基于莫尔–库仑准则计算的结果进行了对比，结果表明墙高较小时两者结果基本一致，而墙高较大时，双剪强度理论计算结果大于莫尔–库仑准则计算的结果。     

基于统计损伤理论的莫尔-库仑岩石强度判据修正方法之研究

首先，引进基于莫尔-库仑岩石强度判据的岩石微元强度表示方法，从岩石微元强度服从Weibull随机分布的角度出发，基于岩石三轴应力-应变试验曲线建立了特定围压下反映岩石破裂全过程的损伤软化统计本构模型；然后，通过探讨岩石损伤软化统计本构模型参数与围压的关系对模型参数进行了合理修正，从而建立出更加符合实际的岩石三维损伤软化统计本构模型；最后，存此基础上，根据岩石屈服或破坏的概念，重点探讨了利用多元函数求极值的方法建立岩石强度判据的途径，从而对莫尔-库仑岩石强度判据进行了合理修正，修正后的莫尔-库仑岩石强度判据与实测结果及莫尔-库仑岩石强度判据比较表明，其具有明显的优越性。     

固体三轴高压下红河断裂带周城断层泥力学性质的研究

在固体三轴高压和应变率4.4×10^-5s^-1下研究了红河断裂带周城断层泥的力学性质。研究结果表明,在差应力作用下,断层泥应力-应变曲线表现出与试件压实、屈服和碎裂流动等不同变形机制对应的非线性,线性等阶段性变化特征。干、湿断层泥破坏应力σ_c随围压σ₃的变化关系分别为在较高围压下,σ_c随σ₃呈线性变化。含水量对变形特征和破坏应力水平有重要影响。干、湿断层泥有效弹性模量E_ed和E_em以及（潮）湿断层泥的初始模量E_om均随围压增加而增加,但干断层泥初始弹性模量E_od近似保持常数。同时,E_oded,E_omem,E_em>E_ed。在试件变形过程中有声发射事件显示,但数量少,辐射弹性波能量小。断层泥试件破坏型式表现为渐进式碎裂流动特征,因此,断层泥变形有利于断层活动呈现稳滑。