巖體強度準(zhǔn)則表達方式是巖體工程地質(zhì)動力學(xué)的關(guān)鍵性基礎(chǔ)理論問題?，F(xiàn)階段常用的巖體強度準(zhǔn)則，多是描述破壞瞬間巖土體的抗壓、抗剪或抗拉能力，未考慮巖體的漸進破壞過程；難以描述自然界及實驗室?guī)r體真實力學(xué)行為，如錦屏邊坡深裂縫的形成與演化、深埋洞室開挖脆性“楔形”巖爆破壞等現(xiàn)象。提出能夠考慮巖體漸進破壞的強度模型對該領(lǐng)域研究具有重要意義。
近期，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所頁巖氣與地質(zhì)工程實驗室工程地質(zhì)力學(xué)學(xué)科組博士研究生郭松峰，在導(dǎo)師祁生文的指導(dǎo)下，以“深部裂隙巖體圍壓效應(yīng)”為方向，對裂隙巖體的工程地質(zhì)力學(xué)行為進行深入了研究。該研究設(shè)計了循環(huán)加卸載試驗，并基于試驗結(jié)果提出基于塑性應(yīng)變累積的漸進破壞抗剪強度準(zhǔn)則。在試驗過程中，研究者通過不同塑性應(yīng)變試樣的加載和卸載，測試出了試樣累積破壞過程中的強度和變形參數(shù)，發(fā)現(xiàn)粘聚力和摩擦角均是塑性應(yīng)變的函數(shù)：隨著塑性應(yīng)變的增加，粘聚力逐漸弱化，摩擦角逐漸強化，變形模量逐漸減??；并通過巴西劈裂和直拉試驗，發(fā)現(xiàn)抗拉強度隨著塑性變形的出現(xiàn)而快速消失。因此，該研究在抗剪強度準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，增加漸進破壞抗拉強度模型，建立了包含巖體拉、剪兩種力學(xué)行為的基于塑性應(yīng)變累積的漸進破壞強度準(zhǔn)則。
利用基于以上準(zhǔn)則開發(fā)的軟件模塊，研究者對加拿大深部地下工程實驗室進行了模擬。在模擬過程中，研究者發(fā)現(xiàn)其不但可以模擬楔形的破壞形狀，而且能夠重現(xiàn)張拉脆性破壞機理以及小灣高拱壩壩基開挖蔥皮破裂、錦屏一級高拱壩邊坡左岸深部裂縫、錦屏二級強烈?guī)r爆等高應(yīng)力地區(qū)高儲能巖體的獨特破壞現(xiàn)象。該項成果可為許多巖體破壞現(xiàn)象形成機理的揭示及其未來演化路徑的預(yù)測、相關(guān)工程預(yù)案的制定提供參考。該研究還利用Gaussian分布表征巖樣中不同礦物成分的變形、強度等力學(xué)參數(shù)非均勻性，結(jié)合提出的強度準(zhǔn)則，基于連續(xù)介質(zhì)理論，成功模擬了細觀非均勻巖體起裂、裂紋擴展的漸進破裂過程。
相關(guān)研究成果發(fā)表在工程地質(zhì)領(lǐng)域期刊Engineering Geology 上。
圖1.循環(huán)加卸載應(yīng)力路徑全應(yīng)力應(yīng)變曲線
圖2.基于塑性應(yīng)變累積的漸進破壞強度準(zhǔn)則示意圖
圖3.基于連續(xù)介質(zhì)理論的裂紋起裂擴展模擬（1）
圖4.基于連續(xù)介質(zhì)理論的裂紋起裂擴展模擬（2）
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