基于形狀改變能密度的巖石強度準則研究1)

王曉健 彭立志 張亮亮

(安徽理工大學土木建筑學院，安徽淮南 232001)

巖石強度準則對巖體工程失穩破壞分析和地下結構安全性、穩定性評估具有重要意義[1-2]。20世紀，國內外專家學者對復雜應力狀態下巖石強度理論進行了大量的理論和實驗研究，取得了一些有意義的成果[3]。但由于巖石種類繁多和受力形式多樣化，在不同應力路徑下巖石的強度大小和變形特征具有較大差異性，僅從力學角度研究巖石的破壞和變形存在一定的局限性。熱力學理論表明，能量的儲存、轉換和耗散是材料失穩破壞的根本原因，巖石破壞是能量驅動失穩過程的結果[4-6]。因此，研究三維應力狀態下巖石變形破壞過程中的能量傳遞與轉化規律，建立以能量變化為破壞判據的強度理論，就有可能比較接近真實地反映巖石的破壞規律[7]。

國內外對不同巖石不同受力條件下的能量演化規律進行了大量研究。國外：Wiebols 等[8]指出，可以通過使用巖石的單軸抗壓強度以及巖石裂縫表面之間的滑動摩擦系數來預測巖石的多軸抗壓強度，這為巖石能量強度理論的未來發展奠定了基礎；Gao 等[9]發現材料的破壞模式不僅與應力條件有關，還與材料的性能有關，并推導出巖土材料三剪屈服準則；Hao 等[10]在三重剪切能屈服準則基礎上，提出了非線性三重剪切能屈服準則。國內：謝和平等[11]從能量耗散與釋放角度研究巖石的變形破壞，發現巖石變形破壞是能量耗散與能量釋放的綜合結果，提出了基于能量耗散的強度喪失準則和基于可釋放應變能的整體強度準則；……