当前位置: 草根论文网 >> 工程建筑论文 >> 文章正文

非线性M-C准则及其工程地质分析

来源:草根论文网 时间:2017-04-05 字体:[ ] 收藏 我要投稿 浏览:

 1900年,莫尔提出了莫尔强度理论,认为材料发生破坏,不仅与材料本身性质有关,还与破坏面上由正应力产生的摩擦力有关。这是目前岩体力学中应用最广的理论。后来莫尔在库伦强度准则的基础上提出了库伦一莫尔强度准则,认为莫尔极限应力圆上有一点与包络线相切,切线与水平方向的夹角为内摩擦角;切线在纵轴上的截距为勃聚力。此时该强度准则是直线型,且强度参数勃聚力C和内摩擦角甲值是惟一的,这与实际工程有一定差距。因此,非线性强度参数求解及其工程地质分析是十分有必要的。

非线性岩体强度参数

如图1所示,在平面应力状态下,莫尔应力圆以((σ1  + σ3/2,0)为圆心,(σ1  - σ3/2为半径。由图1可看出,曲线包络线与不同应力圆均有一切点,切线的倾角为内摩擦角,纵轴上的截距为勃聚力;最大主应力σ1,与外法线成θ角的岩体剪切面上法向应力σ与剪切应力Τ之间的关系表达式为

式中,σ为岩体剪切面上法向正应力,MPa ; T为岩体剪切面上剪应力,MPa; θ为剪切面与其外法线之间的夹角,()

线性M-C准则确定的强度参数值具有惟一性,为了确定非线性强度参数,可借鉴Hoek-Brown强度准则。广义H-B强度准则是非线性主应力破坏准则,该准则考虑了岩体性质、结构面特点和开挖扰动因素的影响。基于此,M-C准则中的强度参数(勃聚力和内摩擦角)为了反映岩体质量指标,可以结合H-B准则,推导出勃聚力和内摩擦角的影响因素表达式。

为了使H-B破坏准则与M-C准则更好的结合起来,假设岩体处于剪切破坏状态,即剪切破坏面上的剪应力和正应力表达式为

式中,Φj为岩石内摩擦角,()

将式(2)分别代入式(9),(10)中,整理得

由莫尔库伦准则知,内摩擦角Φj的大小与最大、最小主应力和剪切应力有关,即可用最小主应力来表达岩石内摩擦角的函数关系式。

(13),(14)分别对σ:求一阶导数,整理得

由图1可知,内摩擦角与剪应力和正应力之间的关系表达式为

 
 

由图1可知,岩石单轴抗压强度与勃聚力和内摩擦角之间的关系表达式为

式中,C,为岩石勃聚力,MPa

将式(18)代入式(20)中,整理得

将式(2)(4)代入式(21)中,整理得

2  非线性强度参数的工程地质分析

由式(19)与式(22)可知,岩体内摩擦角和勃聚力的值不是惟一的,而是与岩体质量指标有关的一个变化的量。为了研究工程扰动程度D和工程地质强度指标GSI对非线性强度参数(内摩擦角和勃聚力)的影响,假设完整岩石的单轴抗压强度为σci=40 MPa , mi= 8,最小主应力Φ310 Mpa .

由上述可知广义H-B准则中干扰程度D的权重参数值范围为0-1。由文献可知,根据岩体结构特点与风化状况,岩体地质强度指标GSI被定量化,其值范围为10-80,表示岩体结构从离散到块状,风化状况从很差到很好。在GSI取值范围内,分析干扰程度D分别为0,0.25,0.5,0.751时的内摩擦角和勃聚力的变化规律。

(1)内摩擦角的变化规律

由式(19)可以看出,当σci, mi, σ3为定值时,内摩擦角甲随工程扰动程度D和工程地质指标GSI值的变化而变化的,具体的变化规律如图2所示。〕

由图2可以看出,内摩擦角随工程地质指标值的增大而增大,随工程扰动程度的增大而减小。干扰程度为。时,内摩擦随GSI的变化规律呈直线型;随着干扰程度不断增大,内摩擦角的增长速率呈先减小后增大的趋势。

(2)勃聚力的变化规律

由式(22)可以看出,当σci, mi, σ3为定值时,勃聚力C随干扰程度和工程地质指标值的变化规律如图3所示〕

由图3可以看出,勃聚力随GSI值的增大而增大,随D值的增大而减小。在干扰程度一定时,GSI值在小于20时,勃聚力基本保持不变;20-70时,勃聚力呈现递增趋势;在大于70时,勃聚力基本保持不变,且基本不随D值变化而变化。

由上面分析可知,开挖干扰程度D和工程地质指标GSI等地质参数对非线性岩体强度参数(内摩擦角与勃聚力)有一定的影响变化规律,因此,在一定范围内,M-C准则为非线性.

标签:
作者:郑编辑 责任编辑:郑编辑

相关论文信息

毕业论文 - 关于我们 - 联系我们 - 业务流程 - 版权声明 - 代写论文价格 - 合作期刊 - 论文联盟 - 网站地图 - baidu.xml

草根论文网主要提供代写毕业论文[代写本科毕业论文、代写专科毕业论文等]、代写硕士论文、代写代发职称论文等论文代笔服务!我们的论文代写交易流程,支持支付宝交易,保障您在论文代写过程中享受诚信服务。同时提醒大家代写论文,还需慎重选择商家,以免上当受骗。代写论文要找专业的,信誉好的。

CopyRight © 2007-2016 草根论文网 www.cglunwen.com  All rights reserved. 闽ICP备08006032号