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基于Sheorey岩体强度准则对等效Mohr-Coulomb强度参数的推导

2014-08-20,

长江科学院院报 2014年11期

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(中国电建集团 贵阳勘测设计研究院,贵阳 550081)

1 研究背景

为了定量描述岩体的强度从而更恰当地评价岩体的稳定性,许多学者都做了大量工作,提出了很多岩体强度准则[1-9]。这些强度准则在描述岩体强度方面各有利弊,总的看来,Mohr-Coulomb(M-C)准则由于其理论简单实用,原理清晰,所需参数不多,虽然更适宜于描述土体等散体介质的强度,但在描述岩体的剪切破坏即抗剪强度方面仍然具有很好的适用性,是工程界应用最为普遍的强度准则。因此,很多商业工程软件内置的强度破坏准则仍然是基于M-C准则,因此在应用其他强度准则时,常常需要获得相应的M-C准则等效强度参数。一些学者在非线性强度准则线性化及推求等效强度参数方面都做出了很有价值的工作[10-12]。本文在介绍Sheorey强度准则的基础上,应用最小二乘法推导了相应的等效M-C强度参数,给出了等效强度参数的通用表达式。

2 Sheorey强度准则

Sheorey准则是一个经验强度准则,由P.R.Sheorey等[13-14]根据煤的室内三轴试验总结归纳而来,也被广泛用于节理岩体的强度与稳定性分析。该准则基于Bieniawski于1976年提出的岩体分级系统(RMR),通过对岩块的室内三轴试验强度参数进行折减来确定相应原位岩体的强度参数。Sheorey准则在σ1-σ3平面的关系为

(1)

式中:σ1,σ3分别为大、小主应力;σcm,σtm分别为原位岩体的单轴抗压及抗拉强度;bm为表征岩体级别的参数,受岩体的RMR值控制。σcm,σtm和bm可由以下3式确定:

(2)

(3)

bm=bRMR/100。

(4)

式中:σc,σt分别是完整岩块的抗压强度及抗拉强度;RMR是Bieniawski提出的岩体分级系统值;……

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