巖塊壓碎、巖體結構改組和結構喪失聯結的現象。巖體破壞時力學作用方式和過程稱巖體破壞機理,它是研究巖體破壞的核心問題(見巖石和巖體)。

  巖體破壞與巖體結構及環境應力(見巖體中應力)狀態密切相關。完整結構巖體在低的環境應力(地應力)條件下呈脆性的張破裂(圖1),在高的環境應力條件下呈柔性的剪破壞(圖2)或塑性流動變形。塊裂結構巖體的破壞主要是巖塊沿軟弱結構面滑動。板裂結構巖體的破壞以板的潰屈破壞為主。碎裂結構巖體破壞比較複雜雜,在低的環境應力條件下,極大程度上受結構面發育狀況控制;在高的環境應力條件下結構面作用消失,其破壞機理類似完整結構巖體,主要受巖石性質制約。巖體破壞機理與巖體結構、環境應力的關系如表。最基本的破壞機理共6種:①張破裂;②剪破壞;③結構體滾動;④結構體沿結構面滑動;⑤梁板潰屈破壞;⑥傾倒破壞。

張破裂

剪破壞

巖體破壞機理與巖體結構、環境應力關系

  巖體破壞的力學條件稱為破壞判據。破壞判據系以破壞機理為依據建立的力學條件方程。

  張破裂判據 巖石在壓應力作用下,除在最大主應力方向產生縱向壓縮變形外,在垂直於最大主應力方向還產生橫向膨脹變形,即產生張應變。脆性巖石在壓應力作用下產生的橫向膨脹變形達到一定的極限時,便在平行於最大主應力方向產生張破裂。以此建立起來的破壞判據稱為張破裂判據。它主要用於判斷脆性巖石在壓應力作用下能否產生破壞。

  剪破壞判據 巖石在各向不等壓應力作用下,其內部不同方向的切面內形成剪應力,當其中任一切面的最大剪應力達到巖石直接剪破壞即庫侖條件時,巖石便產生剪破壞。以此建立起來的破壞判據稱為剪破壞判據,也稱為庫侖-莫爾判據。它適用於判斷柔性巖石在壓應力作用下能否產生破壞。

  結構體滾動破壞判據 在碎裂巖體內部的應力作用下,結構體產生滾動的力學條件稱結構體滾動破壞判據,主要用於判斷碎裂巖體受力體系改變時能否產生破壞。

  結構體沿結構面滑動破壞判據 以結構面為參照面可將巖體內應力分解為垂直於結構面的法向應力及平行於結構面的切向應力(即剪應力)。在一定應力條件下,分解到巖體內結構面上的剪應力超過結構面的抗剪阻力時,結構體便沿著結構面產生滑動。在作用於結構面上的剪應力與抗剪阻力達到平衡條件下建立的力學條件,稱為結構體沿結構面滑動破壞判據,也稱為庫侖判據。

  潰屈和傾倒破壞 是晚近才認識到的破壞現象,主要發生於軟弱結構面切割形成的板裂結構巖體中。其破壞機理和破壞判據正在研究中。

  

參考書目

 重慶建築工程學院、同濟大學合編:《巖體力學》,中國建築工業出版社,北京,1982。