考虑最大线应变理论的多重破坏机制PMC强度模型

随着深部开采工程的快速发展,岩石在高应力作用下呈现出与浅埋条件下明显区别的破坏模式和破坏强度,在这个过程中岩石伸长、剪切及压密屈服等多种破坏机制共生。针对上述问题,本文以最大线应变理论、PMC过渡型准则为理论基础,提出了适合深部岩体破坏模式过渡特征的强度理论,揭示了岩体低强度破坏内在机理,并提出了广义剪应力、平均应力及应力洛德角为参量的多破坏机制影响下强度准则的不等式统一形式。同时,采用多重破坏机制PMC强度模型对砂岩和花岗岩试验数据进行拟合。研究结果表明,岩石强度表现出了较为明显的分段强度特征,符合多重破坏机制影响下强度规律,从而验证了多重破坏机制PMC强度模型对于岩石材料的适用性。     

三剪强度准则及其在巷道围岩弹塑性分析中的应用

基于12面体单元主剪面上的3个主剪应力及正应力均会对岩石的强度和破坏产生影响,在双剪强度准则的基础上提出了一个新的三剪强度准则,并对其进行了分析．研究表明,强度准则能较全面地反映岩石的基本强度特征．另外,还应用该新强度准则对静水压力条件下的圆形巷道围岩进行了弹塑性分析．分析表明,与采用Mohr-Coulomb强度准则的结果相比,巷道轴向应力和强度理论中的参数b对巷道围岩塑性区半径、应力分布及径向位移等均有影响．     

岩石破坏的损伤——断裂理论

岩石的破坏过程是损伤与断裂综合作用的结果,把损伤理论与断裂理论结合起来对岩石破坏过程进行分析是一种更切合实际的理论方法。利用损伤理论和断裂理论,首先推导了由于岩石的断裂韧性与损伤变量之间的定量关系;然后又讨论了脆性岩石中新裂纹的产生条件和起裂准则。结果表明:综合考虑损伤与断裂的破坏理论是能更好地反映岩石实际破坏过程的一种新的理论,可在以后的理论研究和实际工程中得以更为广泛的应用。     

岩石在饱和状态下的抗剪强度参数变化研究

基于自然状态和饱和状态下不同种类岩石试件的室内压剪实验,对2种状态下岩石抗剪强度参数(c,Φ)的变化情况进行比较分析.引入抗剪弱化系数η(ηc,ηΦ)以定量地描述参数变化幅度,并将其定义为2种状态下参数差值与自然状态下参数值的比值.实验结果表明:饱和状态下不同种类岩石的抗剪强度参数较自然状态下会有明显但程度不同的降低;ηc的值分布在0.1～0.4之间,ηΦ的值分布在0.2以内,且自然状态下岩石抗剪强度参数越大,η越小,反之亦然,并通过回归分析得出ηc与c,ηΦ与Φ的之间的函数关系,这对岩体工程设计有重要的实际意义.     

超声波预测岩石强度的一种方法

以影响岩石破坏强度的孔隙率和对应力敏感的纵波速度作为研究的主要对象．给出了岩石破坏强度与初始损伤变量（即孔隙率）和岩石破坏强度与纵波速度之间的理论公式，提供了预测岩石强度的一种理论方法。     

考虑应变软化及剪胀的井壁稳定统一解

基于统一强度理论和弹脆塑性软化模型,考虑岩石应变软化和剪胀特性,对井壁围岩进行弹塑性应力和位移分析,推导出井壁围岩缩径问题的弹性极限荷载、井眼压力和井壁位移统一解,并给出了井眼压力、井壁位移与塑性软化区半径之间的关系.进一步分析统一强度理论参数、应变软化特性参数和剪胀特性参数对统一解的影响,克服了以往基于Mohr-Coulomb强度准则或双剪强度理论的理想弹塑性解的不足,所得统一解可适用于不同强度理论的各类岩石材料的弹塑性分析.以井壁位移或变形作为控制条件的工程,不能不考虑剪胀的影响.     

复合岩石在单向受压状态下的应力—应变特性的研究

在生产实践中,有许多矿山工程(如井巷、坑洞、采场等),就其稳定性而言,不仅是取决于某一顶板岩层的性质,而是与上覆几种岩层的性质及其相互作用的情况有较密切的关系,特别是开采层状矿体时,这种情况更为普遍和突出。这些开挖空间及其周围岩层所组成的结构的力学特性究竟如何,迄今为止的岩石力学研究成果还不能作出令人满意的回答。虽然现有的岩石力学研究成果对于定性解释生产实践中的一些现象(如片冒,垮塌、地表沉降、冲击地压等)具有较大的作用,但由于没有充分考虑岩层之间的相互作用情况,因而还不能准确地计算出矿山工程结构的强度和变形。要解决这些矿山工程结构的强度、变形及稳定性问题。首先必须对受压缩应力作用下复合岩石的     

论坚硬岩石强度特性的确定

本文评述了岩石和岩石样品的强度概念和两者的差别，指出岩石强度指标与样品强度指标几乎没有关系。作者认为，如果不对岩石的尺寸加以说明，则强度概念不适用于岩石或其它任何弹－脆性固体。岩石样品的强度指标是样品的尺寸函数，而岩石的极限允许应力是岩石的常量。     

循环荷载下岩石临界强度的测定

通过对花岗岩、白砂岩和大理岩进行单轴压缩、疲劳特性试验,提出了一种测定循环荷载下岩石临界强度和疲劳强度的新方法。该方法以全应力-应变曲线试验为基础，进行不同高、低应力水平的疲劳试特性验。试验结果表明，岩石的临界强度不仅受岩石固有性质影响，而且受控于应力水平，特别是应力振幅。变幅应力与常幅应力相比，其临界强度降低21.6%~28.8%。试验求得的方程和参数对岩石基础工程的设计和运行安全评估具有实际应用价值。     

Mises屈服准则及其在钻探工具强度设计中的应用

在地质钻探工具设计和使用过程中,需要用到强度理论或屈服准则对遇到的钻采设备、工具失效等问题进行分析。为帮助人们对Mises屈服准则(应力)的理解,从理论上阐述了Mises屈服准则与畸变能密度理论的关系,其实质就是第四强度理论。在弹塑性范围内,Mises屈服准则统一了单向拉压状态的第一强度理论、复杂应力状态的第三强度理论和第四强度理论。Mises屈服准则在有限元数值分析中获得了更为广泛的应用。     

经验型岩石强度准则的探讨

有介绍传统岩石强度准则和经验型强度准则的基础上,对各种强度准则的适用性进行了分析研究。根据23组岩石试验结果确定了有代表性的3种经验型强度准则的回归常数和误差,并由此得出Ryunoshin Yoshinaka强度准则误差较小的结论。提供的各种参数可和于确定岩石三轴强度和编制有限元分析程序时参考。     

压剪条件下岩石破坏机理的探讨

岩石的抗压与抗拉强度之比远大于一，这是岩石类材料与金融材料的重要区别之一。本文讨论了在压剪条件下微小裂纹发展成破坏面的过程，并从椭圆孔周边的应力状态着手，得出了岩石类材料的压拉比与内摩擦角之间关系的计算公式。     

损伤力学用于岩石强度的分析

鉴于用常规实验方法得出的岩石强度及应力应变关系的离散性较大，本文应用损伤力学理论，建立了岩石的弹性损伤本构关系，这有助于揭示岩石强度的真实特性，也有助于研究围压和损伤程度对岩石强度的影响规律。     

应变软化状态下的岩石稳定性判据

本文在目前已发表的岩石三轴应力应变试验资料的基础上,根据应变软化特点,提出了以塑性体积应变量表达的岩石稳定性判定准则。应用结果表明,该准则可以有效地反映岩石在不同软化状态下的稳定程度,从而可为工程决策提供更多的定量化信息。     

三轴条件下改进的Hoek-Brown准则的修正

改进的Hoek-Brown准则可以降低高围压下HB准则过高预测岩石三轴强度的偏差值。然而,该准则在实际应用中仍然存在局限:通过应用大量岩石三轴试验数据验证了该准则中岩石临界状态围压等于单轴抗压强度这个观点并不具有普适性,并得出该准则在围压高于岩石单轴抗压强度时对其预测的三轴强度与试验强度存在较大的偏差,而且该偏差随着围压的增大而增加。为克服改进的HB准则这个应用局限,通过应用岩石临界状态及岩石临界状态系数对该准则进行修正,提出了I-HB准则。应用大量岩石三轴试验数据对I-HB准则的适用性进行验证,结果显示该准则有效地解决了改进的HB准则的应用局限,并且该准则预测的岩石三轴强度与岩石试验强度更一致,证明I-HB准则优越于改进的HB准则。另外,通过与目前岩石力学界认为较好的指数型准则的比较,验证了I-HB准则对岩石三轴强度的预测具有更高的精度。     

高应力区岩石统计损伤本构模型及能量耗散研究

为了反映高应力区岩石变形破坏全过程,通过引入双参数抛物线型Mohr强度准则,建立适用于高应力区岩体的微元强度度量方式,并假定由该度量方式得到的微元强度服从幂函数概率密度分布,结合连续损伤理论,考虑损伤变量修正,建立一个新的适用于高应力区岩体的统计损伤本构模型。以高应力区英安岩为验证对象,进行常规三轴压缩试验,依据岩石应力-应变曲线特征,给出模型参数确定方法。引用基于线性Mohr强度准则而建适用于浅部低应力水平岩石的相关统计损伤模型,利用该模型和本文所建模型对英安岩试验数据进行验证,对比试验曲线和理论曲线,证明本文所建模型的可行性。分析高应力区岩石的损伤累积和能量耗散,从能量的角度证明损伤修正系数的正确性,分析岩石变形破坏过程中的能量变化规律,体现本文所建模型的合理性。     

岩石强度理论分类及在岩土工程中的应用

介绍了目前岩石强度理论的分类方法及使用条件和范围,举例分析了岩石强度理论在露天矿边坡稳定性分析中的具体应用,为露天矿的安全生产提供了科学依据.     

岩石非线性统一弹塑性模型

本文采用流动矢量奇异性的统一处理方法，推导出岩石非线性统一屈服面（破坏面）的流动矢量表达式。根据流动矢量表达式可编制岩石非线性统一弹塑性材料模型计算程序子块，在有限元软件中调用，使岩石非线性统一强度理论能在岩石工程中得到应用。     

压剪条件下岩石破坏机理的探讨

岩石的抗压与抗拉强度之比远大于一 ,这是岩石类材料与金属材料的重要区别之一。本文讨论了在压剪条件下微小裂纹发展成破坏面的过程 ,并从椭圆孔周边的应力状态着手 ,得出了岩石类材料的压拉比与内摩擦角之间关系的计算公式。     

岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型研究

蠕变是岩石的重要力学特征之一。根据岩石全过程应力-应变曲线的特征,建立非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的状态方程、本构方程、恒应力状态下的蠕变方程和恒速率应力状态下的蠕变方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件蠕变变形、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式。通过分析,岩石试件在恒应力速率下,只要应力大于岩石的长期强度,岩石试件就进入加速蠕变阶段;而在恒应力下,岩石试件在经过一定时间后才能进入加速蠕变阶段,这一时间的长短与岩石试件的力学性质有关。