强度准则

岩石材料可分为脆性和韧性两类。岩石材料在常温常压下一般属于脆性材料。目前常用的强度准则为库仑-纳维准则、莫尔准则和格里菲思准则。

这个准则假定对破坏面起作用的法向应力会增加材料的抗剪强度，其增加量与法向应力的大小成正比。 就二向情况而论(图8)，若σ和τ是作用在破坏面上的法向应力和剪应力，则根据这个准则，作用在这个面上的剪应力达到下列数值时将发生破坏:

|τθ|=τt+μσθ，

式中τt为材料的抗剪强度;σθ为破坏面上的法向应力。μσθ类似斜面上的摩擦力，故μ可称为内摩擦系数。在三轴或双轴试验中，这个准则用法向应力和剪应力来表示则为:

用岩石材料的抗压强度σc和抗拉强度σ1来表示则为:

此即图9中AB线的关系式。材料不发生破坏的σ1、σ3值必定在AB和AC两线之间的范围内。在AB和AB两线范围以外的σ1、σ3值，将使材料发生破坏。岩石的μ 值的变化范围为1.0~2.5。据此，岩石的抗剪强度约为抗压强度的0.1~0.2倍。

由三轴试验测定抗剪强度要作一组试件的试验，从而求得在不同围压(σ3)下的强度值(σ1)，并可绘出一组莫尔圆，其公切线称为莫尔包线，包线嶖与τ轴的截矩(τt)为岩石的凝聚力，包线的坡角(φ)为岩石的内摩擦角，如图 10所示。包线的物理意义是:由莫尔圆所代表的任何应力状态在包线以下时，岩石材料不会破坏;反之，如果莫尔圆有些部分超出包线，则必将超过材料的临界应力;当莫尔圆与包线相切时,则材料会在与大主应力成θ夹角的面上发生破坏。还应指出，岩石的长期强度比上述瞬时强度低。

这个准则是以岩石材料中存在细微裂纹为前提的。当材料受到应力时，裂纹尖端产生拉应力集中;当尖端或其附近的拉应力达到某一临界值时，裂纹开始扩张，最后导致破坏。这个理论首先为对玻璃的试验所证实。格里菲思准则可以用下述抛物线形的莫尔包线来表示:

虽然某些沉积岩具有非线性的莫尔包线，但就更多的脆性岩石来说，在压缩时普遍具有线性的莫尔包线。此外，格里菲思裂纹周围的应力集中是根据弹性理论计算出来的，因此破坏机理与时间无关，没考虑强度随应力速率或应变速率而变化的因素。F.A.麦克林托克、J.B.沃尔什和W.F.布雷斯遂加以修改，称为修正的格里菲思理论，使适用于压应力很高的双轴条件，其压应力足以使裂纹闭合，因此在裂纹表面上有摩擦力的作用。经过修改的格里菲思准则包括两个临界值:以抗拉强度表示的裂纹尖端处的临界应力;裂纹表面之间的摩擦系数。这个准则的表达式为:

式中μ为裂纹表面的摩擦系数;σcr 为垂直于裂纹并使裂纹闭合所需的应力。库仑-纳维和莫尔准则规定了破坏时作用的应力之间的相互关系，并可通过各类岩石试验来检验这种关系。但这两个准则并没有假定任何导致破坏的内在机理，因而不能使最终破坏同它的物理数据联系起来。格里菲思准则指出了内在机理并提出数学模型。但对岩石来说，因为这些数据难以测量，所以须采取经验方法，即根据抗压和抗拉强度以及裂纹面上的摩擦系数来评价这个准则。

应补充胡克-布朗准则