完整岩石拉压应力状态下的张裂破坏准则

摘要：

一点的应力状态可由3个主应力σ1,σ2,σ3来表示,当规定主应力以压为正时,沿最大主应力σ1方向将产生收缩变形,若中间主应力σ2和最小主应力σ3都远小于σ1,则沿σ2和σ3方向会产生横向扩张变形,当横向扩张变形达到一定极限时,将会在平行于σ1的方向产生张裂破坏.如何建立这种张裂破坏的强度准则目前尚缺乏研究,最大拉应变理论(第二强度理论)有时被用来解释张裂破坏,但最大拉应变理论难以应用于三向受力状态.本文分别用ε1,ε2表示最大张应变和次大张应变,则最大拉应变理论认为当ε1达到单向拉伸屈服应变时,材料将产生破坏.而本文将根据ε1 +ε2之和达到极限值εu来建立张裂破坏准则.可以证明ε1+ε2所表示的是σ1主平面的面积增长率.当σ3＜σ2《σ1时,大部分岩石都具有脆性破坏的特点,所以可将破坏前的岩石视为满足广义胡克定律的线弹性材料,这样用ε1,ε2表示的强度准则可通过σ1,σ2,σ3来表示.在这个过程中还可考虑岩石在拉伸和压缩时具有不同弹性参数和强度的特点,并可通过单向拉伸和单向压缩的破坏状态来确定εu.不管σ1,σ2,σ3是压应力,还是拉应力,或者σ1,σ2,σ3中有拉有压的情形,基于ε1+ε2=εu都可建立相应的强度准则.所建立的准则可以反映中间应力σ2对强度的影响规律,通过建立的强度准则还可以证明:静水拉力能引起屈服,而静水压力不能产生屈服;压缩破坏能使塑性体积增大,其结果比Mohr-Coulomb准则更能反映实际情形.并通过拉压应力状态下的试验数据验证了所建立的强度准则,所得理论计算结果和已有的试验数据吻合得很好.通过提出的强度准则和圆盘劈裂的试验结果,可获得更为可靠的岩石单轴抗拉强度.

关键词：完整岩石;拉压应力;面积增长率;张裂破坏;强度准则

所属期刊栏目：53

分类号：O343.3(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51974124

在线出版日期：2021-11-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1647-1657