中礦巖石力學-第二章-資料下載頁
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【正文】 間延長而降低 (相對于瞬時強度 )， 通常把作用時間 t→∞ 的強度稱為 巖石的長期強度 長期強度的確定方法 ① 由破壞 σt關系曲線的 水平漸近線 獲 t?∞ 的強度 ② 由蠕變試驗作等時 (σε) 曲線獲 t?∞ 的強度 長時恒載蠕變破壞試驗曲線 2022/6/4 58 (1)立即松弛 —— 變形保持恒定后，應力立即消失到零，這時松弛曲線與 σ軸重合，如曲線 ε6。 (2)完全松弛 —— 變形保持恒定后，應力逐漸消失，直到應力為零，如曲線 ε ε4 。 (3)不完全松弛 —— 變形保持恒定后，應力逐漸松弛，但最終不能完全消失，而趨于某一定值，如曲線 ε ε2。 (4) 此外，還有一種極端情況：變形保持恒定后應力始終不變，即 不松弛 ，松弛曲線平行于 t軸，如曲線 ε1。 （二）巖石的松弛性質(zhì) 松弛特性可劃分為三種類型： 返回 2022/6/4 59 123??54σ 第四節(jié) 巖石的強度理論 一、 莫爾強度理論 （ Mohr 1900年提出， 莫爾強度準則） （一）基本思想 ① 以脆性材料 （ 鑄鐵 ） 試驗數(shù)據(jù) （單、三） 統(tǒng)計分析為基礎 ② 由于剪應力達到 τf（取決于正應力和材料特性 ） 使巖石產(chǎn)生剪切破壞 莫爾極限應力圓包絡線 )(?? f?（二）強度曲線 — 莫爾包絡線 表達式： σ1 σ3 2022/6/4 60 ????01234材料破壞判別 用莫爾包絡線判別材料的破壞 2022/6/4 61 ①莫爾包絡線向應力增大的方向開放，說明三向等壓應力狀態(tài)下巖石不破壞； ②受拉區(qū)閉合，說明受三向等拉應力時巖石破壞； ③單向抗拉區(qū)小于單向抗壓區(qū)； 特點 莫爾包絡線 （多種形式） ④ 沒有考慮中間主應力 σ 2對巖石強度的影響； 2022/6/4 62 （ 2） 破壞機理： （ 基本思想不一樣 ） 材料屬于 壓剪破壞 ，剪切破壞力的一部分用來克服與正應力無關的 粘聚力 ， 使材料顆粒間脫離聯(lián)系；另一部分剪切破壞力用來克服與 正應力成正比 的 摩擦力 ， 使面內(nèi)錯動而最終破壞 。 ??? tgc ??（ 3）數(shù)學表達式： —— 內(nèi)摩擦系數(shù) ?tgf ?（ 1）實驗基礎： 巖土材料壓剪或三軸試驗。 c—— 粘聚力 （三）庫倫 莫爾強度理論 （ CACoulomb準則 ,1773年 ） 庫侖 莫爾強度條件 是莫爾準則的一特例（擬合成直線） —— 簡潔、應用簡便 intrinsic 2022/6/4 63 245 0 ?? ??破壞方向角 θ ? ?1? ? ??? ??????????????????????2s in22c o s2231313112111 22c o s1c o sc o sc o s ???????? ??????AAn32333 22c o s1s i ns i ns i n ???????? ??????BBn破壞判定： θ σ1 σ1n 力的分解 2θ φσ gc t???2022/6/4 64 （ 4）主應力表示 2c o t2si n3131?????? ????C（ 242） ??????si n1c o s2si n1si n131 ????? C??? si n1 si n1 ??????s in1c o s2??Cc03 ??由式（ 242）推出 ： （ 243） 令 稱為 塑性指數(shù) ； 當 時 ， c?? ?1 ； （ 5） 缺點： 忽略了中間主應力的影響 （ 中主應力對強度影響在 15%左右 ） 所以 則 c???? ?? 312022/6/4 65 三、格里菲斯準則（ Griffth 1921） 斷裂力學 21年提出， 70年代應用于巖石力學領域 （ 1） 實驗基礎： 玻璃材料 中的微裂紋張拉擴展 ， 連接 ， 貫通 ， 最后導致材料破壞試驗 。 （ 2）基本思想： 在脆性材料的內(nèi)部存在許多隨機分布的裂紋 ，在外力作用下，裂紋周圍、特別是裂紋尖端會產(chǎn)生 應力集中 現(xiàn)象，其中有一個方向 最有利于裂紋擴展 ，當超過材料的抗拉強度時，裂紋首先在該方向產(chǎn)生 張拉擴展 。 2022/6/4 66 兩個關鍵點： （危險點）； 隙方向。 在壓應力條件下裂隙開裂及擴展方向 帶橢圓孔薄板的孔邊應力集中問題 示意圖 2022/6/4 67 ① 數(shù)學式 )(2ar cc o s213121???????? ③ Griffth準則幾何表示 ??????????????tt???????????8)(03033123131331時時 ② 最有利破裂的方向角 （ 3） Griffth（ 張拉）準則 在 坐標下 當 時， ，即壓拉強度比為 8。 31 ?? ?03 ??t?? 81 ?① ② ③ ④ ① ② ③ 2022/6/4 68 Griffh準則是針對玻璃等脆性材料提出來的，材料的破壞機理是拉伸破壞，因而只適用于脆性巖石的破壞，對于一般巖石材料，莫爾－庫侖準則更適用。 另外，在巖石力學中，還會遇到 DruckerPrager準則、 HoekBrown準則和 Mises準則。 返回
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