岩石强度理论及其应用

《岩石力学与工程研究著作丛书》序

《岩石力学与工程研究著作丛书》编者的话

前言

第1章绪论

第2章单元体和应力状态

第3章岩石的单轴强度和围压三轴强度

第4章岩石的多轴强度

第5章各种岩石强度准则

第6章岩石强度的一些基本特性

第7章统一强度理论

第8章三参数统一强度理论

第9章非线性统一强度理论

第10章地下洞室稳定性分析的统一解

索引 2100433B

岩石强度理论是岩石力学和岩土工程分析的重要基础。本书介绍岩石在单轴、双轴和多轴条件下的强度性质，系统总结各种岩石强度理论，并阐述岩石统一强度理论、三参数统一强度理论和非线性统一强度理论。统一强度理论是基础理论创新的重大成果，是对沃伊特-铁木辛柯百年难题的破解，具有重大的理论意义和工程实践意义。

岩石格利菲斯强度理论是一种广为应用于矿山工程稳定性分析的理论。

1921年英国格利菲斯发现玻璃的实际强度比分子间的理论强度小得多，由显微观察发现玻璃中有许多细微裂纹，于是他假定玻璃的破坏是因微裂纹尖端发生拉应力集中而引起的。

1924年，格利菲斯将玻璃中的微裂纹近似地简化为二维应力状态中的扁平椭圆孔。导出了在二维应力作用下的破坏准则。

1962年，麦克林托克和瓦尔西将格林菲斯强度理论引入岩石力学，并认为微裂纹在一定的法向应力作用下将发生闭合，在裂纹面上产生摩擦力，从而修正了格利菲斯强度理论。

根据原始的二维格利菲斯理论岩石的单轴抗压强度为抗拉强度的8倍，根据修正的二维格利菲斯理论，岩石的单轴抗压强度为抗拉强度的10倍，而由三维的格里菲斯理论，岩石的单轴抗压强度为抗拉强度的12倍。此理论已广为应用于矿山工程稳定性分析 。

岩石抗剪断强度是岩石物理力学性质之一。指作用在岩石的没有正应力的平面上的破坏剪应力，也称纯剪强度。可采用剪切面上正应力为零的单面剪切、双面剪切试验进行测定。由于这种试验在剪口处存在应力集中和拉应力，剪切破坏并不沿理论剪切面发生。采用剪切面上正应力不为零的剪切试验。测得的抗剪应力随剪切而上的正应力的大小而变化。这时，根据同种岩石在不同正应力条件下的剪切试验数据，按库仑-莫尔强度理论在正应力-剪应力坐标系中绘出回归直线，该直线在剪应力轴上的截距则为岩石抗剪强度 。2100433B

岩石坚固性指在采矿工程中岩石难于或易于破碎或维护的性质。人们在采矿实践中认识到有的岩石容易破碎。有的则难，有的易于维护，有的则容易冒落，于是产生岩石坚固性的概念。

各种反映破碎岩石难易的指标，都可以用来度量岩石的坚固性，尚无统一的指标。岩石坚固性基本上分为3类：

(1)岩石的物理力学性质，如各种力学强度。点载强度，声波速度，各种硬度指标、各种破碎比能，断裂韧度等。

(2)模拟采矿破碎工况的种种指标，如微型钻速。凿碎币能耗，切削载荷等。

(3)破碎生产作业的效率，工具器材的单耗。如钻眼速度，爆破1m³矿岩所消耗的炸药量，钎头磨损，截割速度等。也可用多种指标综合表示。

岩石坚固性是准确设计采矿工程的前提，是正确选用设备与工作参数的依据。也是实行管理科学化的基础 。