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高压下尾矿材料幂函数型摩尔强度特性研究

2012-11-05刘海明杨春和冒海军

岩土力学 2012年7期

刘海明,杨春和,张 超,冒海军,曹 净

(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试验室,武汉 430071;2.昆明理工大学 建筑工程学院,昆明 650500)

1 引 言

材料的强度准则[1]是用以判断材料是否达到弹性极限而即将出现塑性的判据。自20世纪以来,关于土体强度理论一直是土力学研究的基本问题之一。Coulomb在 1773年提出了最大剪应力破坏准则;Mohr提出材料的破坏取决于剪应力和滑移面上的正应力,可用函数表示为:τf=f(σf)。在某些条件下,该曲线可用线性关系τf=c+σftanφ 表示,即常用的直线型Mohr-Coulomb强度理论。对岩土体而言,直线型Mohr-Coulomb强度理论往往只对一定范围下的应力水平适用,超出该范围后一般需要对其进行修正。

修正的Mohr强度理论主要是将其改为曲线,包括抛物线和双曲线。自Hoek & Brown提出抛物线型经验强度准则以来,也有其他一些研究成果[2-3],抛物线型Mohr强度准则一般可表示为

式中:σ为法向压应力;τ为剪应力;a、b为材料常数。

双曲线型Mohr强度准则为[4]

式中:Rt为抗拉强度;Rc为抗压强度。

Mohr屈服面在主应力空间为一不规则的六棱锥面,π平面内为一不等角六边形,角点处的外法线方向存在不惟一性,给数值计算带来困难。Drucker-Prager屈服面在主应力空间为一圆锥面,在π平面内为一光滑曲线,其表述简单且数值计算效率很高,但它不能同时与6个试验点匹配。于是有人研究拉伸试验点与压缩试验点之间的光滑屈服函数,又称为角隅化的强度准则[5]。

修正的抛物线型和双曲线型Mohr强度准则虽可解决传统直线型Mohr-Coulomb强度理论一些不足,能更好地逼近试验曲线,但它们自身亦存在某些缺陷[4]。……

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