吕爱钟 刘宜杰 尹崇林

(华北电力大学水电与岩土工程研究所,北京 102206)

引言

岩石是一种天然材料,它的力学特性与金属材料有很大不同,如何建立能反映岩石固有特性的强度准则(也称破坏准则,有时也称屈服准则),一直是岩石力学工作者所关注的重要研究课题.Coulomb 于1773 年提出了第一个线性破坏准则[1],认为材料中某个面上的剪切应力达到了黏结力和该面正应力引起的内摩擦力之和时,材料将产生破坏.Griffith[2]于1921 年基于脆性材料裂纹的扩展提出了一种非线性破坏准则.在1980 年Hoek 和Brown[3]提出了一个经验破坏准则.

在过去的60 多年中,已提出了很多关于岩石破坏的强度准则,但大多数准则只适用于压应力状态,而不适用于拉应力状态[4],且大都将岩石压缩状态下的破坏归结于剪切破坏机理,Coulomb 准则就是基于剪切破坏而建立的.1900 年Mohr[5]基于破坏应力状态的所有应力圆包络线,提出了非线性剪切破坏准则.后来的很多经验破坏准则都是基于Mohr 假定,Hoek-Brown 准则就是其中之一.Drucker 和Prager[6]在1952 年基于Mises 和Coulomb 准则,提出了含有3 个主应力的破坏准则,这个准则与八面体上的剪应力有关.1961 年俞茂宏提出的屈服准则也与剪应力有关,所提的双剪应力屈服准则已经在很多领域得到了广泛介绍和应用[7-8].

目前大部分强度准则[1-5,9-15]只涉及到2 个主应力σ1,σ3,而忽略了中间主应力σ2对强度的影响,只有少数准则涉及到3 个主应力的情形[6,8,16-18].并且有些强度准则只是在假定σ1,σ2,σ3之间具有某种函数形式的基础……