闭合裂纹断裂的有效剪应力准则 2008 杨慧 岩土力学
岩石强度破裂准则
1 1 1 0 m 0 Ar
σ 、τ -所考查部分（点）正应力及剪应力； τ 0——正应力σ =0时岩石的抗剪切强度； τ m——岩石晶体极限抗剪切强度； Ar——岩石类型有关的经验系数。
当岩石所受的正应力σ及剪应力τ满足此关系时，岩石便被破坏。
二次项
剥蚀
制成表
②最有利破裂的方向角
1 2 1 arccos 2 2( 1 3 )
③Griffth准则几何表示 Nhomakorabea（a）在
1 8 t
1 3
坐标下
0
由此区可见，当 3
时，
Griffth准则图解
，即压拉强度比为8。
（b） 坐标下
设 m 1 3 －应力圆圆心； m ( 1 3 ) / 2 －应力圆半径
2( m ) 4 t m 2 t
(d)代入(c）得 在
(d)
(2 t )2 2 4( 2 t ) t
下的准则
2 4 t ( t ) 与库仑准则类似，抛物线型。
10、Hoek-Brown岩石破坏经验准则
3、最大剪应力强度理论
最大剪应力强度理论表示为
max m
最大剪应力强度理论的又一表达形式
1 3 R
塑性岩石采用最大剪应力强度理论能获得满意的 结果，但不适用于脆性岩石。此外，这个理论也没有 考虑中间主应力的影响。
4、库伦一纳维尔破坏准则(coulomb-Navier criterion)
5、莫尔-库伦强度破坏准则(Mohr-coulomb criterion)
5、莫尔-库伦强度破坏准则(Mohr-coulomb criterion)
岩体力学习题集,答案
岩体力学习题集一、名词解释1、岩体2、弹性3、脆性4、三轴抗压强度5、抗压强度6、抗拉强度7、抗剪强度8、莫尔强度理论9、强度判据10、稳定性系数11、蠕变12、残余强度13、天然应力14、剪切刚度15、强度理论16、剪切刚度17、八面体强度理论18、极限强度19、蠕变20、孔隙比21、法向刚度22、围岩应力23、软化系数24、变形模量25、几何边界条件26、长期强度27、主应力29、主平面30、结构面31、滑坡32、塑性33、围岩抗力系数34、变形模量35、弹性模量36、动弹性模量37、天然应力38、强度曲线39、内摩擦角40、切线模量41、岩体力学42、单轴抗压强度43、重分布应力44、围岩压力45、围岩抗力46、强度47、弹性极限48、强度极限 49、脆性破坏50、渗透系数51、软化系数52、割线模量53、爬坡角54、岩石吸水率55、三轴强度56、尺寸效应57、应力集中系数58、初始模量59、抗冻系数60、岩爆61、泊松比62、强度包络线63、普氏系数64、自然平衡拱65、RQD66、格里菲斯强度理论67、单轴抗压强度68、横波69、纵波70、围岩压力71、饱和吸水率72、法向刚度二、填空题1．表征岩石抗剪性能的基本指数是（）和（）。
2．如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是（）和（）。
3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（），变形增量逐次（）。
4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（）倍半径范围内的岩体。
5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（）、（）和（）三种类型。
6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量（）；顺层面加压时的抗压强度（），弹性模量（）。
7．莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（）应力和（）应力有关，而与（）应力无关。
8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的；而破坏面又总是与中间主应力（）。
土力学与地基基础习题集与答案第7章
第7章土的抗剪强度一、简答题1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数,也就是土的强度指标，为什么？【答】土的抗剪强度可表达为，称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。
2。
同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么?【答】对于同一种土,抗剪强度指标与试验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。
3. 何谓土的极限平衡条件?粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同?4。
为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面?如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角?【答】因为在剪应力最大的平面上,虽然剪应力最大，但是它小于该面上的抗剪强度,所以该面上不会发生剪切破坏.剪切破坏面与小主应力作用方向夹角5。
试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。
【答】直剪试验土样的应力状态：;三轴试验土样的应力状态：.直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为900。
6. 试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性.7。
根据孔隙压力系数A、B的物理意义,说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别。
【答】孔隙压力系数A为在偏应力增量作用下孔隙压力系数，孔隙压力系数B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数，即土体在等向压缩应力状态时单位围压增量所引起的孔隙压力增量。
三轴试验中，先将土样饱和，此时B=1，在UU试验中，总孔隙压力增量为：；在CU试验中，由于试样在作用下固结稳定，故，于是总孔隙压力增量为:8. 同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点?同一种土其强度值是否为一个定值?为什么？答】(1）土的抗剪强度不是常数；（2）同一种土的强度值不是一个定值;（3）土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力相关，随着的增大而提高。
9。
影响土的抗剪强度的因素有哪些?【答】(1）土的基本性质，即土的组成、土的状态和土的结构，这些性质又与它的形成环境和应力历史等因素有关；(2）当前所处的应力状态；（3）试验中仪器的种类和试验方法；(4）试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。
岩石破坏准则
2.1岩石破坏强度准则岩石的破坏主要与外荷载的作用方式、温度及湿度有关。
一般在低温、低围压及高应变率的条件下，岩石表现为脆性破坏，而在高温、高围压、低应变率作用下，岩石则表现为塑性或者塑性流动。
对于较完整的岩石来说，其破坏形式可以分为：1)脆性破坏；3)延性破坏。
图2-1给出了不同应力状态下岩石破裂前应变值、破坏形态示意图和典型的应力-应变曲线示意图。
图2-1岩石破坏形态示意图从图2-1中可以看出岩石破裂种类繁多、岩石破坏过程中的应力、变形、裂纹产生和扩展极为复杂，很难用一种模型进行描述，很多学者针对不同岩石破坏特征提出多种不同岩石的强度破坏准则。
本节主要对已有的岩石强度破坏准则进行总结，找出它们各自的优缺点。
2.1.1最大正应力强度理论最大正应力强度理论也称朗肯理论，该理论是1857年提出的。
它假定挡土墙背垂直、光滑，其后土体表面水平并无限延伸，这时土体内的任意水平面和墙的背面均为主平面（在这两个平面上的剪应力为零），作用在该平面上的法向应力即为主应力。
朗肯根据墙后主体处于极限平衡状态，应用极限平衡条件，推导出了主动土压力和被动土压力计算公式。
考察挡土墙后主体表面下深度z 处的微小单元体的应力状态变化过程。
当挡土墙在土压力的作用下向远离土体的方向位移时，作用在微分土体上的竖向应力sz 保持不变，而水平向应力sx 逐渐减小，直至达到土体处于极限平衡状态。
土体处于极限平衡状态时的最大主应力为s1=gz ，而最小主应力s3即为主动土压力强度pa 。
根据，当主体中某点处于极限平衡状态时，大主应力1σ和小主应力3σ之间应满足以下关系式：粘性土：213...2tan tan 454522c ϕϕσσ⎛⎫⎛⎫︒︒=-++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（1）无粘性土231.tan 452ϕσσ⎛⎫︒=- ⎪⎝⎭（2）该理论认为材料破坏取决于绝对值最大的正应力。
因此，作用于岩石的三个正应力中，只要有一个主应力达到岩石的单轴抗压强度或岩石的单轴抗拉强度，岩石便被破坏。
第4章 脆性变形(3)-断层的力学分析
岩石破裂的影响因素
岩石材料类型 应力作用方式
围压条件（P） 温度条件（T） 孔隙流体 应变速率（έ） 右图代表材料从脆性 到韧性的过渡，也反 映脆性材料随T、P增 加而出现向韧性转化 的趋势。
岩石破裂或断裂准则
岩石破裂或断裂是指在外力作用下岩石所产生的介 质不连续面。为什么岩石会产生断裂？影响因素很
2α
2θ
应力莫尔圆的物理意义
（1）当θ=0时， θ=1，θ= 0； （2）当θ=90时， θ=2，θ= 0；
（3）当θ=45或135 时，θ= (1-2) / 2，最 大值； （4）当1=2，= 0 时，均匀挤压或拉张， 无剪应力； （5）在三维状态中， 当1= 2 = 3 时，为静 水压力；
Griffith断裂理论：Griffith（1924）在检查库伦－纳维叶准则 时发现，在微观尺度上，岩石的破裂受材料原始先存微观裂 隙的影响，这种裂隙称为Griffith裂隙。由于在裂隙的尖端产 生应力集中，使岩石对发生断裂的摩擦阻力减弱。而且实验 结果得到的抛物线形包络线与Griffith模式预测的结果一致。
沙箱实验－模拟正断层和逆断层的形成
Hubbert（1951）的实验 材料：沙子 实验过程：用转动螺杆推动力推动金 属隔板。 隔板向右运动，在左间内发育了正断 层，其倾角为典型的60º ，为沙子内摩 擦角的余角。 隔板继续向右运动，当有沙子受到压 缩形成逆冲断层，断层倾角约为30º 。 动力学分析： （1）沙子在两室都处于静岩应力状 态，各方向的应力相等。 （2）隔板向右，使左间内水平应力减 小，σ3是水平的，σ1是直立的，形成 正断层。 （3）在右间内正相反，使右间内水平 应力增加，σ1是水平的，σ3是直立的， 形成逆断层。
土力学 第6章抗剪强度
4、直剪试验的优缺点
优点：直接剪切仪构造简单，操作方便等 缺点：
①限定的剪切面； ②剪切面上剪应力分布不均匀； ③在计算抗剪强度时按土样的原截面积计算的； ④试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水
压力
二、三轴试验
1. 三轴压缩仪组成
压力室
周围压力系统 轴向加荷系统
有机玻璃罩
孔压量测系统
c
摩尔圆与抗剪强度包线之间的关系
摩尔应力圆与抗剪强度包线之间的关系有三种：
（1）整个摩尔圆位于抗剪强度包线的下方——平衡状态 （2）摩尔圆与抗剪强度包线相切（切点为A）——极限平衡状态 （3）摩尔圆与抗剪强度包线相割——破坏状态
2、摩尔—库仑破坏准则
根据Mohr-Coulomb破坏理论，破坏时的 Mohr应力圆必定与破坏包线相切。
3. 强度包线
分别作围压为100 kPa 、 200kPa 、300 kPa的三轴试验， 得到破坏时相应的（1-)f
1- 3
绘制三个破坏状态的应力摩尔圆， 画出它们的公切线——强度包线， 得到强度指标 c 与
1 =15% 1
强度包线
c
(1-)f (1-)f
• 四、土的强度理论
• 滑裂面上的剪应力达到极限值。 （注：与最大剪应力理论不同）
土的抗剪强度定义
土体抵抗剪切破坏的极限能力。
剪切破坏时滑动面上的剪应力。
工程应用
边坡的稳定性由强度控制； 土压力的计算； 地基的承载力需通过强度确定。
土力学研究内容
基础 物理性质
先导 土中 应力
核心 渗透特性 变形特性 强度特性
试验装置——应变控制式和应力控制式
2、试验分类
05.注册岩土--土力学重点知识笔记整理- 第五章
第五章土的抗剪强度5.1、5.2土的抗剪强度理论1、土体的抗剪强度组成：土体的抗剪强度主要由内聚力和内摩擦角组成；2、天然休止角：通过漏斗向地面撒沙的时候，沙堆与地面的夹角称为砂土的天然休止角；天然休止角亦最松散状态下的土体内摩擦角；-------同一种砂土、松散和密实状态土体的内摩擦角是不同的，主要因为越密实土体之间的接触面越大、滑动摩擦抗力越大，且越密实咬合摩擦力越大。
3、土体抗剪强度的影响因素：土体的抗剪强度首先取决于土体的C、值（由土体的组成、土的状态、土的结构、应力历史、毛细水压力等决定），其次取决于土体的应力状态，。
4、土体的抗剪强度指标：主要指土体的C、值。
5、抗剪强度主要解决的土力学问题：①各种类型的滑坡→边坡稳定性问题→第七章内容；②挡土结构物的破坏→土压力问题→第六章内容；③地基破坏→基坑承载及地基土稳定性问题→第八章内容；④砂土液化→土体的振动液化特性→第九章内容。
6、各种类型的滑坡：①崩塌：张拉破坏+剪切破坏共同组成；②平移滑动：主要为无粘性土或少粘性土的边坡破坏形式；③旋转滑动：主要为粘性土边坡的破坏形式；④滑流：边坡遇水产生流体似的滑动。
7、土体的内摩擦角：通常由土体之间的滑动摩擦力与咬合摩擦力组成。
（1）粗粒土的内摩擦角的影响主要影响因素有：密度、粒径级配、颗粒形状、矿物成分等，其中前三项影响土体之间的咬合力和接触面积（影响滑动摩擦力），矿物成分主要因为土体的滑动摩擦系数；（2）细粒土的内摩擦角的影响主要影响因素有：细粒土表面存在吸附水膜，颗粒通过吸附水膜间接接触会影响土体的滑动摩擦力，吸附水膜与土颗粒的含水量有关，故其摩擦角的影响因素更为复杂。
8、土体的内聚力：主要指细粒土的黏聚强度，取决于土颗粒之间的库伦力（静电力）、范德华力（分子间引力）、胶结作用和毛细水压力。
9、土体的库仑强度公式：总应力强度公式：；有效应力强度公式：；孔隙水压力不影响土体的抗剪强度，故上述两个相同。
河海大学_土力学_习题答案
河海大学_土力学_习题答案习题11-1 解：(1) A 试样100.083d mm = 300.317d mm = 600.928d mm = 60100.92811.180.083u d C d === 22301060()0.317 1.610.0830.928c d C d d ===? (1) B 试样100.0015d mm = 300.003d mm = 600.0066d mm = 60100.0066 4.40.0015u d C d === 22301060()0.0030.910.00150.0066c d C d d ===?1-2 解：已知：m=15.3gSm=10.6gSG=2.70饱和∴ r S =1又知：wSm m m=-= 15.3-10.6=4.7g(1) 含水量w S m m ω==4.710.6=0.443=44.3%(2) 孔隙比0.443 2.71.201.0Sre G Sω?===(3) 孔隙率1.20.54554.5%11 1.2e e η====++(4) 饱和密度及其重度32.7 1.21.77/11 1.2S sat w G e g cm e ρρ++===++31.771017.7/sat sat g kN m γρ=?=?= (5) 浮密度及其重度3' 1.77 1.00.77/sat w g cm ρρρ=-=-= 3''0.77107.7/g kN m γρ=?=?=(6) 干密度及其重度32.7 1.01.23/11 1.2S w d G g cm e γρ?===++31.231012.3/d d g kN m γρ=?=?=1-3 解：31.601.51/110.06d g cm ρρω===++∴ 2.70 1.01110.791.51s s w d d G e ρρρρ?=-=-=-= ∴ 0.7929.3%2.70sat s e G ω=== 1.60100150.91110.06s m V m g ρωω?====+++ ∴ (29.3%6%)150.935.2w s m m g ω?=?=-?=1-4 解：w S m m ω=wSm m m =-sSm mmω=-∴ 1000940110.06s m m g ω===++0.16ω?= ∴ 0.16940150ws m m g ω?=?=?= 1-5 解：(1)31.771.61/110.098d g cm w ρρ===++∴ 0 2.7 1.01110.681.61s s w d d G e ρρρρ?=-=-=-=(2) 00.6825.2%2.7sat s e G ω===(3) max 0max min 0.940.680.540.940.46r e e D e e --===--1/32/3r D << ∴ 该砂土层处于中密状态。
《岩土力学》2008年第7期被EI收录论文(50篇,收录率100%)
１ ５ 一 ｌ６ ８３ ８０
１ ６１— １ ４ ８ ８６
２ 柔性管线安伞评价的简便方法 ５ ２ 软弱结构而剪切蠕变特性与含水率关系研究 ６
２ 岩 士工 程 中 的双 互 易 杂 交 边 界 点法 ７
建 ，朱 杰 兵 ，等 １ ６ — １ ７ ８５ ８１ 谦 ，张 勇 慧 ， 等 １７ — １ ８ ８ ７ ８３
ｌ 大型地下洞 窜群 闸岩应力一 ７ 损伤一 渗流耦合 分析
】 某 水 利 枢纽 厂 房 大 型 基 坑 歼挖 渗 流研 究 ８
１ 考虑峰后力学特性的岩石节理渗流广 义 方定理 ９ ２ 深埋长隧锚杆对 围岩支护效应 的模型试验研究 ０ ２ 北京地铁工程邻近桥桩施工风险评估及控制对策探讨 １ ２ 盾构施工引起地层变位的实时决策系统设计 ２
轮，许
３— 齐 ，等 ７７
曲海 锋 ， 朱合华，蔡永昌
周葆春，７ 波，汗 ： Ｌ ｝
１７ — １８ ７８ ７２
ｌ 吸力对弱膨胀土强度 贡献 的试验研究与预测分析 １ １ 武汉黏土 Ｄｕ ｃｎ本构模型参数研究 ２ ｎａ ｌ 松一 原苏打型盐渍土强度特性研 究 ３ 嫩平 １ 垃圾土一维压缩修正公式及仃机物降解验证试验研究 ４
３ ７ １８
岩
土
力
学
２０ ０ ８正
《 岩土力学》２ ０ 年第 ７期被 Ｅ 收录论文 （ ０篇，收录率 １０％） ０８ Ｉ ５ ０
Ｎｏ ． 论 文 题 名
孔
作者 白俊 光 ， 吕生 弟 ， 韩 建设
ｉ 亮 ，ｌ ｎ Ｆ Ｃｏｌ ｎｓ ａ ， ｌ
页 码
１ ３一 ｌ ３１ ７２ ７ ｌ ２一 ｌ ４０ ７３ ７
１ 饱 和 士 中劈 裂 灌 浆 力研 究 ５ １ 库 水 位 下 降 时 的岸 坡 非 稳 定渗 流 问题 研 究 ６
水岩作用下岩石亚临界裂纹的扩展规律
水岩作用下岩石亚临界裂纹的扩展规律曹平;杨慧;江学良;陈瑜;马春德【摘要】采用双扭试件,利用常位移松弛法,分别进行自然状态以及水岩作用下大理岩和混合岩的亚临界裂纹扩展实验,获得2种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系,并计算得到亚临界裂纹扩展参数A和n.通过对比,研究水对岩石亚临界裂纹扩展规律的影响.研究结果表明:对于大理岩,其A为自然状态下的8.07×1016倍,n由自然状态下的48.33下降到8.28;对于混合岩,其A为自然状态下的5.45×109倍,n则由自然状态下的60.20下降到21.86,说明对应于同一应力强度因子水平,水作用下的岩石亚临界裂纹扩展速度要快;水的存在使得岩石的断裂韧度KIC明显降低,对于大理岩,自然状态下的KIC为3.031 6 MN/m3/2,水岩作用后KIC为2.207 0 MN/m3/2,下降27.19%;对于混合岩,2种状态下的KIC分别为2.087 7和1.939 8 MN/m3/2,下降7.08%.该实验结果可为复杂矿岩的稳定性分析提供可靠依据.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(041)002【总页数】6页(P649-654)【关键词】双扭试件;常位移松弛法;水岩作用;亚临界裂纹扩展;应力强度因子;断裂韧度【作者】曹平;杨慧;江学良;陈瑜;马春德【作者单位】中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;湖南城市学院,土木工程学院,湖南,益阳,413000;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,资源与安全工程学院,湖南,长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】O342.1岩石类材料是颗粒或晶体相互胶结在一起的集合体，不同于一般的工程材料，由于其成岩过程的特殊性，岩石内部都不可避免地存在着初始微裂纹和缺陷。