考虑剪切带细观物理几何特征的Mohr-Coulomb强度准则修正

摘要

压缩条件下岩石的失稳破坏与剪切局部化带有紧密联系.基于摩擦损伤局部化模型,在应力应变曲线上发现了剪切带与岩石压缩强度的关系,即随剪切带宽度的增加,岩石的峰值强度降低,其峰前与峰后的变形模量也相应减小.总结前人的研究发现,加载速率、温度、吸附气体、矿物颗粒等因素对应力应变曲线的影响趋势,与剪切带对其影响趋势相同.在摩擦损伤局部化模型的基础上,引入黏聚能和剪切带函数对Mohr-Coulomb准则进行修正,将加载速率、温度、吸附气体等复杂因素的影响综合考虑为剪切带的影响,得到含剪切带函数的Mohr-Coulomb强度准则.之后,利用Zhukov公式导出了剪切带函数的细观表达式,指出岩石破坏是剪切带内细观缺陷发生热激活的结果,热激活机制受温度、应变率的直接影响.通过前人实验数据拟合得到剪切带与加载速率、 温度的定量关系,与Zhukov公式导出的结果一致.含剪切带的Mohr-Coulomb强度准则,能够适用于更为复杂的工程地质环境.