土力学-库伦剪破裂准则

第六节岩石的脆性变形库伦剪切破裂准则库伦认为岩石抵抗剪切破坏的能力不仅同作用在截面上的剪应力有关，而且还与作用于该截面上的正应力有关。设发生剪裂的临界剪应力为τ，有如下关系：τ＝τ0＋μσn(1)式中，σn为作用于剪切面上的正应力，τ0为σn＝0时的岩石抗剪强度，也称为岩石内聚力，对于一种岩石而言是一个常数。μ为内摩擦系数，即为(1)式所代表的直线的斜率。(1)式也可写成：τ＝τ0＋σn·tanφ(2)式中tanφ＝μ，φ角为内摩擦角。在莫尔应力圆图解中，(2)式为两条与岩石破裂时的极限应力圆相切的两条直线，称为剪切破裂线（如图）。两个切点代表了共轭剪裂面的方位和应力状态。由图中可知，岩石发生剪裂时，剪裂面与最大主应力σ1的夹角为θ：2θ＝90°－ψθ＝45°－(3)由此可见，剪裂角大小取决于岩石变形时内摩擦角的大小。实验表明，许多岩石的剪裂角在30°左右。应力维基百科，自由的百科全书在连续介质力学里，应力定义为单位面积所承受的作用力。以公式标记为；其中，表示应力；表示在方向的施力；表示在方向的受力面积。图1，在一个可变形连续物质内部的各种可能应力假设受力面积与施力同方向，则称此应力分量为正向应力，如图1所示的、、，都是正向应力；假设受力面积与施力方向互相正交，则称此应力分量为剪应力（shearstress），如图1所示的、、、、、，都是剪应力。“内应力”指组成单一构造的不同材质之间，因材质差异而导致变形方式的不同，继而产生的各种应力。采用国际单位制，应力的单位是帕斯卡（Pa），等于1牛顿／平方米。应力的单位与压强的单位相同。两种物理量都是单位面积的作用力的度量。通常，在工程学里，使用的单位是megapascals（MPa）或gigapascals（GPa）。采用英制单位，应力的单位是磅力／平方英寸（psi）或千磅力／平方英寸