›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (2): 403-408.doi: 10.16285/j.rsm.2015.02.015

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于一种脆性指标确定岩石残余强度

彭 俊1, 2，荣 冠1, 2，蔡 明3，彭 坤4   

  1. 1.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2.武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072； 3.劳伦森大学 工程学院，加拿大 萨德伯里 P3E 2C6；4. 中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200063
  • 收稿日期:2013-10-10 出版日期:2015-02-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 荣冠，男，1971年生，教授，主要从事岩体水力耦合和边坡稳定性研究。E-mail：rg_mail@163.com E-mail:pengiun2010@gmail.com
  • 作者简介:彭俊，男，1986年生，博士研究生，主要从事岩体力学特性及水力耦合特性研究。
  • 基金资助:

    国家973项目（No. 2011CB013501，No. 2010CB732005）；国家自然科学基金资助（No. 50979081）；新世纪优秀人才计划（No. NCET-11-0406）；中央高校基本科研业务费专项项目（No. 2012206020215）。

Determination of residual strength of rocks by a brittle index

PENG Jun1, 2, RONG Guan1, 2, CAI Ming3, PENG Kun4   

  1. 1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China; 2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering, Ministry of Education, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China; 3. Bharti School of Engineering, Laurentian University, Sudbury, Ontario P3E 2C6, Canada; 4. China Shipbuilding NDRI Engineering Co., Ltd., Shanghai 200063, China
  • Received:2013-10-10 Online:2015-02-11 Published:2018-06-13

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2505

摘要： 岩石的残余强度是岩石力学的重要指标，准确地评价岩石残余强度对于评价地下工程的稳定性以及优化岩体支护设计具有重要意义。基于岩石的三轴力学特性提出一种表征岩石峰后强度衰减行为的力学指标——岩石强度衰减系数，该指标可反映岩石的脆性程度，并提出岩石强度衰减系数与围压关系的幂函数模型。对22组不同成因的岩石常规三轴压缩试验数据进行幂函数模型参数拟合，发现不同岩石拟合所得参数离散性较大，分析其原因主要与岩石矿物组成和岩石结构特征等因素相关。在此基础上提出基于强度衰减方法确定岩石残余强度的方法，分析表明，该方法能够很好地拟合岩石残余强度试验数据，并能反映岩石结构性质对残余强度的影响。

关键词: 残余强度, 强度衰减, 三轴压缩, 脆性

Abstract: Residual strength of rocks is an important parameter in rock mechanics, because it has a significant influence on accurately evaluating stability of underground excavations and optimizing design of rock mass support. Based on triaxial mechanical properties of the rock, an index, defined as the strength degradation coefficient, is proposed to describe the post-peak strength degradation of rock. In this paper, the index is in essence a brittle index for rocks. A power model is then proposed for the relationship between the strength degradation coefficient and the confinement stress. By fitting the data from 22 lab triaxial compression tests, it is found that the parameters in the model which are different in various rocks can be mainly related to the mineralogical composition and the structure of rocks. Furthermore, a strength degradation method based model is proposed for determining the residual strength of rocks. It is found that the proposed model fits triaxial compression test data of rocks better than the classical Mohr-Coulomb failure criterion does. Meanwhile, it can reflect the influence of structural properties on the residual strength of rocks.

Key words: residual strength, strength degradation, triaxial compression, brittleness

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[1] 高峰, 曹善鹏, 熊信, 周科平, 朱龙胤, . 冻融循环作用下受荷青砂岩的脆性演化特征[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 445-452.
[2] 张志韬, 王海军, 汤雷, 赵初, 李汉章, 苏正洋, . 基于3D-ILC含偏心内裂纹半圆弯拉断裂特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 111-122.
[3] 周翠英, 梁宁, 刘镇, . 红层软岩压缩破坏的分形特征与级联失效过程[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 21-31.
[4] 谢辉辉, 许振浩, 刘清秉, 胡桂阳, . 干湿循环路径下弱膨胀土峰值及残余强度演化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 245-252.
[5] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[6] 周辉, 陈珺, 张传庆, 朱勇, 卢景景, 姜玥, . 低强高脆岩爆模型材料配比试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2039-2049.
[7] 王海军, 郁舒阳, 任然, 汤雷, 李欣昀, 贾宇, . 基于3D-ILC含内裂纹孔口脆性固体断裂特性试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2200-2212.
[8] 李晓照, 戚承志, 邵珠山, 屈小磊, . 基于细观力学脆性岩石剪切特性演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1358-1367.
[9] 邵生俊, 陈 菲, 邓国华, . 基于平面应变统一强度公式的结构性黄土填料 挡墙地震被动土压力研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1255-1262.
[10] 江强强, 刘路路, 焦玉勇, 王 浩, . 干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1005-1012.
[11] 张珂, 王海军, 任然, 汤雷, 郁舒阳, 刘鑫娜, 顾浩, . 基于3D-ILC球体45º三维双内裂纹复合断裂研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4731-4739.
[12] 宋洪强, 左建平, 陈 岩, 黎立云, 洪紫杰, . 基于岩石破坏全过程能量特征改进的能量跌落系数[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 91-98.
[13] 彭守建, 王 哲, 许 江, 大久保诚介, 汤 杨, . 三轴压缩条件下饱水岩石破坏后区荷载 速率效应试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 72-82.
[14] 崔德山, 陈 琼, 项 伟, 王菁莪, . 黄土坡滑坡饱和滑带土三轴压缩应力松弛试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 209-216.
[15] 申海萌, 李 琦, 李霞颖, 马建力, . 川南龙马溪组页岩不同应力条件下脆性破坏特征室内实验与数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 254-262.
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[1] 楚锡华，徐远杰. 基于形状改变比能对M-C准则与 D-P系列准则匹配关系的研究[J]. , 2009, 30(10): 2985 -2990 .
[2] 刘豆豆，陈卫忠，杨建平，谭贤君，周喜德. 脆性岩石卸围压强度特性试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2588 -2594 .
[3] 王桂尧，李 斌，罗 军，付宏渊. 粉土基质吸力的新型量测装置与土-水特征研究[J]. , 2010, 31(11): 3678 -3682 .
[4] 卢应发，陈朱蕾，谢文良，吕志中. 垃圾卫生填埋中的一些岩土工程技术[J]. , 2009, 30(1): 91 -98 .
[5] 贾 强，应惠清，张 鑫. 锚杆静压桩技术在既有建筑物增设地下空间中的应用[J]. , 2009, 30(7): 2053 -2057 .
[6] 路军富，王明年，贾媛媛，喻 渝，谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究[J]. , 2011, 32(3): 843 -848 .
[7] 方 焘 ，刘新荣 ，耿大新 ，罗 照 ，纪孝团 ，郑明新 . 大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)[J]. , 2012, 33(10): 2947 -2952 .
[8] 胡万雨 ，陈向浩 ，林 江 ，况磊强 . 瀑布沟水电站砾石土心墙初次蓄水期原位钻孔渗流试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1259 -1263 .
[9] 朱 星 ，许 强 ，汤明高 ，付小敏 ，周建斌 . 典型岩石破裂产生次声波试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1306 -1312 .
[10] 彭 翀 ，张宗亮 ，张丙印 ，袁友仁 . 高土石坝裂缝分析的变形倾度有限元法及其应用[J]. , 2013, 34(5): 1453 -1458 .
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