岩体强度评价理论现状评述

3． 2． 2
特点分析
1 ） 有明确的物理意义。 当作用于某一面上的剪应力不小于 摩阻力与材料强度常数之和时， 材料就破坏。 2 ） 由于摩阻力只能在压应力时才具有意义， 因此该准则只适 用于法向应力为压时的情况， 对法向应力为拉时不适用 。 3 ） 未考虑中主应力的影响， 只适用于低围压的情形 。
1） 式（ 4） 在 σ1 － σ3 平面上是一条直线。该准则对于 σ1 ＜ c / 2 的部分则适用于最大拉应力准则 。 2 ） 该准则不能适用于高围压条件 。 试验表明在高围压条件 下， σ1 － σ3 呈现明显的非线性关系， 此时式（ 4 ） 不能适用。 3 ） 未考虑中主应力 σ2 对岩石破坏的影响。 4） 从岩石破坏微观上研究发现， 岩石破坏没有明显的剪切破坏。
Wickham 提出此法， 在规模较小的由钢架支护的隧洞中广泛 使用。RSR 值表示为： RSR = A + B + C （ 3） A 为地质条件， 其中， 主要由岩石成因和地质构造等因素组 成； B 为几何形态， 主要包括节理间距、 节理产状、 隧洞掘进方向等 因素； C 为地下水和节理条件的影响， 包括节理条件和地下水流量 的影响。
［1 ］
2 2． 1
岩体质量评价 RMR 评价方法
3． 1． 2
特点分析
Bieniawski 提出的 RMR 岩体分类体系主要应用于边坡稳定 其考虑了完整岩块单轴抗压强度 、 岩石质量指标 RQD、 节理间 中， 距、 节理条件、 地下水因素、 与工程结构相关的节理方向对岩体质 。 量的影响 SMR = RMR － F1 F2 F3 + F4 （ 1） F1 为与边坡和节理走向平行度有关的系数； F2 为与节 其中， 理面倾角有关的系数； F3 为描述边坡角和结构面倾角间关系的系 数； F4 为取决于开挖方法的调查因子 。 SMR 方法最大的特点是充分考虑了岩体结构特征对边坡稳 定的评价分类。
［1 ， 2 ］
1
概述
岩体由岩石及各种节理组成， 其强度不仅取决于岩石强度， 3 ． 1 库仑—纳维尔破坏准则 ［1 ］ 还受岩体结构控制 。 岩体强度评价理论分为理论强度准则与 3 ． 1 ． 1 思想与假定 该准则假定岩石的破坏形式主要是剪切破坏， 即极限破坏面 Mohr经验强度准则。其中理论准则包括库仑 —纳维尔破坏准则， 。 上的剪应力达到了岩石的抗剪强度 Griffith 准则， Coulomb 破坏准则， 双剪强度理论， 德鲁克—普拉格 Brown 经验准则， 准则。经验准则包括 Hoek岩体强度估算经验公 包括 Bieniawski 式等。本文在介绍了岩体质量评价常见的方法， Barton 提出的 Q 分类， Wickham 提出的 RSR 体 提出的 RMR 体系， 在此基础上总结了较为流行的强度准则及经验准则 。 系等， 其强度表达式为： σ1 槡 ( 1 + tan2 － tan ) － σ3 ( tan +槡 1 + tan2 ) = 2 c （ 4） 其中， σ1 为在最大主应力作用下的极限剪应力； σ3 为在最小 主应力作用下的极限剪应力； c 为该类岩石自身的粘结强度； 为 该类岩石的内摩擦角。
2． 2
Q 评价方法
［1 ］
（ 5）
Barton 提出的 Q 分级主要应用于地下结构 与 SMR 系统类似， 中。其分类值是用以下 6 个参数值得到的， 分别是 RQD、 节理组 最不利节理面粗糙度、 最弱节理面蚀边及充填程度 、 裂隙水、 数、 地应力。Q 值表示为： Jw RQD J r Q= · · Jn J a SRF （ 2）
Q 评价方法、 RSR 评价方法三种常见的岩体质量评价方法， 要： 分别介绍了 RMR 评价方法、 在此基础上总结了较为流行的岩
并对今后岩体强度评价理论的发展做了展望， 对促进该领域研究工作具有积极意义 。 体理论强度准则及经验准则， 关键词： 岩体强度理论， 评价方法， 理论准则， 经验准则 中图分类号： TU452 文献标识码： A 岩体强度破坏准则分为理论方法和经验方法 。
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第 38 卷 第 34 期 2012 年12 月
山
西
建
筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 34 Dec． 2012
文章编号： 1009-6825 （ 2012 ） 34-0090-03
岩体强度评价理论研究现状评述
陈
摘
林
（ 江苏省江阴市建设局， 江苏 江阴 214400 ）
其中， σ 为在正应力 τ 作用下的极限剪应力； c 为该类岩石的
σ τ σ3 θ σ1 A B σ1 σ σ3
RQD 为岩石质量指标； Jn 为节理组数； Jr 为节理粗糙度； 其中， Ja 为节理蚀变程度； Jw 为节理水折减系数； SRF 为应力折减系数。
2． 3
RSR— τ 坐标下摩尔—库仑准则
3 ． 2 MohrCoulomb 破坏准则 3 ． 2 ． 1 思想与假定
其表达式为：
［4 ， 9 ］
该准则假定岩石材料将沿着某一个破坏面发生剪切破坏 。 τ = σtan + c 内聚力； 为该类岩石的内摩擦角 。 σ—τ 坐标下摩尔—库仑准则见图 1 。
σ1 τ L D c O σ3
3
岩体理论强度准则
13 收稿日期： 2012-09-
3 ． 3 Griffith 准则 3 ． 3 ． 1 思想与假定
［1 ， 9 ］
第 38 卷 第 34 期 2012 年12 月
陈
林：岩体强度评价理论研究现状评述 为基于弹性传播速度的经验公式和其他经验公式 。
σ1
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脆性材料的破坏主要由物体内部存在的微裂隙所控制， 由于 在裂隙尖端会产生应力集中 。 将岩晶颗 材料内部微裂隙的存在， 粒的边界视为裂纹， 岩石的抗压强度与这些裂纹的长度有关 。 假 定裂纹具有椭圆形的形状（ 见图 2 ） ， 其表达式为： （ σ1 － σ3 ） 2 = 8 T 0 （ σ1 + σ3 ） ， σ1 + 3 σ3 ≥0 σ3 = － T 0 ， σ1 + 3 σ3 ＜ 0 平面状态下 Griffith 准则见图 3 。