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工程材料的基本破壞形式有脆性斷裂和塑性屈服兩種，其中脆性斷裂的理論包括最大拉應(yīng)力理論和最大線應(yīng)變理論，塑性屈服理論中有最大剪應(yīng)力理論和形狀改變能密度理論。目前巖石力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的主要有限元分析中強(qiáng)度理論、準(zhǔn)則和統(tǒng)一強(qiáng)度理論等均為剪切強(qiáng)度理論，準(zhǔn)則為脆斷強(qiáng)度理論，準(zhǔn)則為基于試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)型強(qiáng)度準(zhǔn)則。
巖石材料破壞是一個(gè)復(fù)雜的過程，大量研究發(fā)現(xiàn)巖石破壞(尤其是硬巖破壞)有明顯的脆性剪切破壞特征，即破壞中存在脆斷破裂和剪切滑動(dòng)兩種變形破壞機(jī)制，而常規(guī)強(qiáng)度準(zhǔn)則在理論解釋和強(qiáng)度計(jì)算上都出現(xiàn)了不同程度的偏差.隨著地下開挖深度的不斷增大“脆性增強(qiáng)”現(xiàn)象的研究也成為深部巖體本構(gòu)特性的一個(gè)重要課題，針對(duì)巖石、巖體的脆性剪切破壞特征，Martin在20世紀(jì)90年代提出了針對(duì)脆性硬巖破壞的強(qiáng)度準(zhǔn)則中的強(qiáng)度參數(shù)準(zhǔn)則。趙星光結(jié)合巖石峰后本構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果，建立基于脆性硬巖的隧道剪脹模型，得到了與實(shí)際破壞范圍較為一致的結(jié)果。Cai等采用模擬和理論分析手段對(duì)單軸壓縮條件下的破壞形式和裂隙演化進(jìn)行了分析，Peng等也提出了巖石剪切破壞過程理論，如圖所示，圖中分別為初試應(yīng)力、裂隙閉合應(yīng)力、裂隙擴(kuò)展應(yīng)力和裂隙破壞應(yīng)力。上述理論建立在宏觀巖石力學(xué)強(qiáng)度理論基礎(chǔ)上，無(wú)法對(duì)巖石破壞過程中脆性破損的族簇裂隙出現(xiàn)和發(fā)展的現(xiàn)象進(jìn)行分析，因此在脆性剪切破壞的計(jì)算分析中需加入巖石斷裂力學(xué)的理論補(bǔ)充。近年來(lái)發(fā)展的巖石斷裂力學(xué)雖然能夠從原理上解釋單裂隙和雙裂隙簡(jiǎn)單情況下的巖石類似拉破壞的破壞現(xiàn)象，但目前尚缺乏有效理論和數(shù)據(jù)分析來(lái)進(jìn)行工程應(yīng)用方面的研究。因此，本研究綜合斷裂力學(xué)和巖石彈塑性力學(xué)機(jī)理，對(duì)巖石脆性剪切破壞機(jī)制進(jìn)行研究，結(jié)合自身工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立適合深脆性剪切破壞機(jī)制下的強(qiáng)度分析方法，并對(duì)具體工程進(jìn)行穩(wěn)定性分析，提出工程建議。
脆斷破壞是斷裂力學(xué)研究的主要破壞形式。斷裂力學(xué)中，針對(duì)裂隙開展的判據(jù)也分為四大類，即最大周向應(yīng)力理論、應(yīng)變能密度因子理論、最大能量釋放率理論和最大張應(yīng)力理論，其中應(yīng)用較廣的是最大能量釋放率理論和最大張應(yīng)力理論。李世愚等對(duì)理想脆性材料的受壓條件下的裂縫的擴(kuò)展進(jìn)行了試驗(yàn)和理論研究，研究結(jié)果顯示，脆性材料的破壞是一種張拐式裂紋破壞模式，不同類型的裂隙組合可以使材料的整體強(qiáng)度有不同程度的降低，但是目前對(duì)裂隙組合條件下的破壞分析只限于定性分析或者簡(jiǎn)單裂隙組合下的定量分析。天然巖體材料中，巖石的張性破裂強(qiáng)度不等同于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的簡(jiǎn)單裂隙組合計(jì)算結(jié)果，雖然從理論上能得到一些定性的結(jié)果，但根據(jù)相應(yīng)裂隙發(fā)展路徑得到具體巖樣破裂強(qiáng)度的想法，也由于天然巖體裂隙組合復(fù)雜多變的原因而不可實(shí)現(xiàn)。因而，針對(duì)此種破壞類型的計(jì)算分析及工程應(yīng)用還應(yīng)從宏觀可測(cè)物理量來(lái)尋求能反映整體規(guī)律的解決方法，以強(qiáng)度理論和Tresca理論等為代表的剪切破壞理論是目前巖石材料強(qiáng)度分析的主要理論。
剪切破壞理論認(rèn)為破裂面沿自身所在平面持續(xù)擴(kuò)展，理論給出了巖石破壞面角度計(jì)算方法，見圖，e為破壞面傾角，從莫爾圓分析中可以得到，剪切破壞條件下巖石破壞面角度，因此剪切破壞理論無(wú)法解釋巖石材料破壞中出現(xiàn)的折拐張性裂隙擴(kuò)展情況，對(duì)部分脆性巖石在單軸壓縮條件下出現(xiàn)的豎向破裂面也不能給出合理的分析結(jié)果。但是，從巖石斷裂力學(xué)中可以得出準(zhǔn)則是斷裂力學(xué)中確定的最優(yōu)裂紋角度，說明理論實(shí)際上是確定了微裂紋群體中最早破裂的裂紋集合。因此，巖石材料在破壞過程中脆斷破壞是裂隙發(fā)育的結(jié)果，而剪切破壞是裂隙集群化綜合作用的表現(xiàn)，二者有區(qū)別也存在聯(lián)系。由于巖石材料中天然地存在微裂隙，而且較土體材料有一定脆性，因此巖石材料發(fā)生的是脆斷、剪切兩種破壞模式的綜合性破壞過程。
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