›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (7): 1892-1898.doi: 10.16285/j.rsm.2015.07.009

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

压剪应力状态下岩石复合型断裂判据的研究

郑安兴,罗先启   

  1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240
  • 收稿日期:2014-03-25 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 罗先启,男,1965年生,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。E-mail: luoxianqi@sjtu.edu.cn E-mail:zhenganxing@126.com
  • 作者简介:郑安兴,男,1986年生,博士研究生,主要从事岩土工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(No. 2011CB013505);国家自然科学基金资助项目(No. 51279100)。

Research on combined fracture criterion of rock under compression-shear stress

ZHENG An-xing,LUO Xian-qi   

  1. School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China
  • Received:2014-03-25 Online:2015-07-11 Published:2018-06-13

摘要: 考虑岩石闭合裂纹壁面间存在的摩擦力对裂纹尖端应力场的影响,应用最大周向应力理论得到压剪复合裂纹的断裂角。在此基础上,依据岩石裂纹尖端双向受力时的破坏特征,结合最大周向应力准则与修正的格里菲斯(Griffith)强度理论,建立了考虑摩擦效应的闭合裂纹失稳扩展的岩石压剪断裂判据。研究结果表明:断裂角受裂纹和荷载方向的夹角、裂纹壁面之间的摩擦系数、侧压力系数的影响;当压剪裂纹的断裂角是某个定值时,纯II型裂纹的断裂韧度与纯I型裂纹的断裂韧度的比值只与岩石裂纹表面的摩擦系数取值有关,而与其他岩石力学参数无关。此研究成果可为压剪应力作用下裂隙岩体的失稳破坏提供参考。

关键词: 修正格里菲斯准则, 压剪裂纹, 断裂判据, 断裂角, 岩石力学

Abstract: By considering the effect of friction between the crack surfaces on the crack-tip stress field, the fracture angle value of the compression-shear combined crack is deduced by using the maximum circumferential stress criterion. According to the failure characteristics of the crack tip of rock subjected to biaxial stresses, a compression-shear combined fracture criterion is proposed by combining the maximum circumferential stress criterion with the modified Griffith strength theory. The frictional effect of the closed crack propagation is also considered in the criterion. The calculation results show that the fracture angle is influenced by the angle between the crack and the loading orientation, the friction coefficient of the crack surfaces and the lateral pressure coefficient. When the fracture angle of the compression-shear combined crack is one specific value, the ratio of the fracture toughness of the pure mode-II crack to that of pure mode-I crack is only influenced by the friction coefficient of the crack surfaces. This study is essential for the research on the failure models of fractured rock mass under the combined compression-shear stress.

Key words: modified Griffith criterion, compression-shear crack, fracture criterion, fracture angle, rock mechanics

中图分类号: 

  • TU 452
[1] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[2] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[3] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[4] 马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[5] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
[6] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[7] 苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
[8] 王 宇, 艾 芊, 李建林, 邓华锋, . 考虑不同影响因素的砂岩损伤特征 及其卸荷破坏细观特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1341-1350.
[9] 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.
[10] 高青鹏, 曹 平, 王 飞, 王 柱. 压剪作用下多节理类岩试样力学性质及破坏判据[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1013-1022.
[11] 陈卫忠, 李翻翻, 马永尚, 雷 江, 于洪丹, 邢天海, 郑有雷, 贾晓东, . 并联型软岩温度-渗流-应力耦合三轴流变仪的研制[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1213-1220.
[12] 郑广辉, 许金余, 王 鹏, 方新宇, 王佩玺, 闻 名, . 冻融循环作用下层理砂岩物理特性及劣化模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 632-641.
[13] 李静, 孔祥超, 宋明水, 汪勇, 王昊, 刘旭亮, . 储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性 及裂缝扩展影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4149-4156.
[14] 李晓照, 邵珠山, 戚承志, . 岩石裂纹损伤及围压对剪切破坏影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4249-4258.
[15] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 硬岩弹塑性变形破坏过程中强度参数 及剪胀角演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4401-4411.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 殷 杰,高玉峰,洪振舜. 连云港软黏土的不排水强度试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3297 -3301 .
[2] 陈绍杰,郭惟嘉,杨永杰. 煤岩蠕变模型与破坏特征试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2595 -2598 .
[3] 林刚,徐长节,蔡袁强. 不平衡堆载作用下深基坑开挖支护结构性状研究[J]. , 2010, 31(8): 2592 -2598 .
[4] 赵炼恒,罗 强,李 亮,杨 峰,但汉成. 层状岩体边坡动态稳定性拟静力上限分析[J]. , 2010, 31(11): 3627 -3634 .
[5] 刘小丽,张丹丹,刘 凯,苏媛媛. 一种直剪式模型试验设备的设计及应用[J]. , 2010, 31(S2): 475 -480 .
[6] 康永君,杨 军,宋二祥. 地震作用下边坡安全系数时程计算及参数研究[J]. , 2011, 32(1): 261 -268 .
[7] 卢坤林,杨 扬. 考虑位移影响的主动土压力近似计算方法[J]. , 2009, 30(2): 553 -557 .
[8] 李荣建,于玉贞,吕 禾,李广信. 饱和砂土地基上抗滑桩加固边坡的动力离心模型试验研究[J]. , 2009, 30(4): 897 -902 .
[9] 肖成志,孙建诚,李雨润,刘晓朋. 三维土工网垫植草护坡防坡面径流冲刷的机制分析[J]. , 2011, 32(2): 453 -458 .
[10] 周万欢 ,殷建华. 上覆压力和剪胀作用下土钉抗拔的有限元模拟[J]. , 2011, 32(S1): 691 -0696 .