›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (6): 1521-1527.

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

岩石强度时效性演化模型

周 辉1,杨艳霜1, 2,刘海涛1   

  1. 1.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071;2.湖北工业大学 土木工程与建筑学院,武汉 430068
  • 收稿日期:2013-03-01 出版日期:2014-06-10 发布日期:2014-06-20
  • 作者简介:周辉,男,1972年生,博士,研究员,主要从事岩石力学试验、理论、数值分析与工程安全性分析方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2014CB046902);中国科学院科技创新“交叉与合作团队”(人教字〔2012〕119 号);中国科学院知识创新工程重要方向项目(No.KZCX2-EW-QN115);国家自然科学基金项目(No.41172288)

Time-dependent theoretical model of rock strength evolution

ZHOU Hui1,YANG Yan-shuang1,2,LIU Hai-tao1   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. College of Civil Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China
  • Received:2013-03-01 Online:2014-06-10 Published:2014-06-20

摘要: 在一定的外界荷载作用下,岩石材料的强度会随时间不断降低,在工程上常表现为由于强度的弱化而导致岩体的突发性破坏行为以及岩体的长期强度等不同现象和问题。因此,岩石强度的时间效应研究对岩体工程施工安全和工程长期稳定性都具有重要的指导意义。在对大量试验结果分析的基础上,总结了岩石强度演化规律与内在机制,发现岩石强度的损失与岩石本身的固有强度、所受应力状态(屈服接近度)以及应力作用的持续时间有关,在此基础上,提出了以岩石凝聚力和内摩擦角随上述因素变化为核心的岩石强度时效性演化模型。通过对多组试验数据的模拟分析表明,提出的岩石强度时效性演化模型能很好地描述岩石强度的演化规律,可以较好地定量反映不同应力水平下岩石强度弱化过程,且物理意义明确,为岩石强度的时间效应研究开拓了一个新的思路和方法。

关键词: 岩石强度, 时间效应, 内摩擦角, 凝聚力, 屈服接近度

Abstract: The rock strength will decrease under a certain stress, which can lead to different performances in engineering such as the abrupt destroying by strength weakening, long-term strength and so on. So the research on time dependence of rock strength is very important to construction safety and long-term stability of rockmass engineering. Based on the analysis of a large number of test results, evolution characteristics of rock strength and their mechanisms are summarized, and it is can be found that strength weakening of rock is related to the inherent strength of rock, the stress state (yield approach index) and the performing duration of stress. Therefore, time-dependent theoretical model of rock strength is proposed by properly theoretically characterizing the evolutions of cohesion and frictional angle of rock. Simulations to some sets of test data show that the proposed model can perfectly and quantitatively describe the evolution of weakening process of rock strength; moreover, the model is of clear physical concept. The effort of this paper gives a new method to study the time-dependence of rock strength.

Key words: rock strength, time dependence, internal frictional angle, cohesion, yield approach index

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