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针对岩石力学研究和岩体工程中最基础、最重要的不同加载形式下岩石出现的不同破坏机理和强度预测问题,以多种岩石不同应力状态下的破坏试验结果为基础,通过砂岩的三轴压缩试验和含交叉裂隙类岩石材料的单轴压缩试验,开展了系统的不同应力状态下岩样破坏机理与破坏模式的试验研究,总结了应力条件和材料特性对岩样破坏机理与起裂强度的影响规律,建立了区分宏观破坏形式,符合细观机理的岩石破坏准则,并对所建立的判据进行了较为全面的试验验证。具体研究内容和主要结论如下: (1)为反映岩石在复杂加载条件和不同裂隙形式下应力场中各点材料所处应力状态的拉压程度,引入应力三轴度作为应力状态参数描述不同应力状态特征量对破坏的影响,并依此为标准将各种不同加载形式下的试验结果进行对比分析。 (2)采用类岩石材料,通过预埋抽条法制作了含单裂隙、丁字型裂隙和十字型裂隙等不同类型的非贯通交叉裂隙试样,实时观测了不同类型的预制裂隙试样的起裂、扩展及强度随裂隙分布的变化,系统分析了不同交叉裂隙试样的破坏模式、初始起裂位置、起裂方向、起裂强度及峰值强度的变化规律;利用所引入的应力三轴度参数及应力场中其他特征参数对含裂隙试样的起裂规律进行了系统分析,进一步讨论了应力三轴度、最大拉应力、最大拉应变与初始起裂位置、起裂方向、起裂强度的影响关系。 (3)基于多种岩石不同应力状态下的宏观破坏试验结果,结合对剪切破坏断口的扫描电镜图像分析,发现剪切破坏存在局部剪切和整体剪切两种不同机理,研究了局部剪切破坏与整体剪切破坏细观机理与宏观破坏特征上的区别。基于含不同形式的非贯通裂隙试样压缩载荷作用下出现的破坏特征,发现岩石不同加载形式下发牛的劈裂均属拉断性质。由此,重新定义并总结了岩石不同应力状态下出现的三种典型破坏模式一拉断、局部剪切破坏和整体剪切破坏。细观上分析了导致三种破坏模式发牛的不同机理,建立了不同破坏模式发生的条件与应力状态及岩石组织结构特性之问的联系。对同一种岩石,应力状态对破坏机理的变化起着决定性作用。用应力三轴度定量描述应力状态变化对破坏机理的影响规律时,发现对同一种岩石,随应力三轴度值的减小,其破坏形式由拉断逐渐变化为局部剪切破坏和整体剪切破坏,这三种破坏机理之间存在两个应力三轴度分界值RⅠ和RⅡ相同应力状态下,岩石的组织结构特性不同,也会导致材料出现不同机理的破坏模式,即不同岩石发生三种不同机理破坏模式的应力三轴度分界值RⅠ和RⅡ不同。 (4)对文中提出的拉断、局部剪切破坏和整体剪切破坏三种破坏模式,结合对非贯通交叉裂隙类岩石试样和多种岩石材料不同应力状态下的破坏试验结果,在探讨常用破坏准则局限性与岩石不同机理破坏的物理本质的基础上,分别分析了产生不同机理破坏的宏观特征应力应变因素,并提出了针对不同破坏形式的破坏判据;对建立的破坏判据进行了系统的讨论和试验验证。试验结果表明:本文提出的破坏判据对于张拉型和剪切型断裂的预测与试验结果均有较好的一致性,也能够合理地解释岩石在单轴压缩及低围压下出现的劈裂问题。