单轴压缩下岩石破坏后区的扰动状态概念分析

摘要

岩石的应力-应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区两个部分。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态,其力学响应难以用经典强度理论来描述。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程,如地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义,因此,此方面的研究已受到理论界和工程界的重视。基于扰动状态概念理论,通过定义相对完整状态、完全调整状态和扰动函数,建立了能反映岩石材料破坏后区特性的本构模型。采用RMT-150B型岩石力学试验系统,对5种岩石试样(湖北大悟的红花岗岩、四川雅安的大理岩、江西贵溪的红砂岩、河南焦作的砂岩和花岗岩)进行了单轴压缩破坏试验,得到了各种岩石的应力-应变全过程曲线;利用扰动状态概念分析了各岩样变形和破坏的力学机理。在提出的岩石材料扰动状态本构模型的基础上,对上述几种岩石破坏后区的应力-应变关系进行了数值计算,计算结果与试验结果较为一致。因此,建立的本构模型在一定程度上能描述岩石破坏后区的力学特性。