斷裂韌度值在巖石和混凝土中的應(yīng)用

一、關(guān)于斷裂力學(xué)的技術(shù)介紹：
     雖然在工程巖石力學(xué)的設(shè)計(jì)問(wèn)題中，巖體具有首位的重要性，但是，在巖石破碎過(guò)程（諸如鉆孔、爆破、隧道掘進(jìn)、巖石切割與粉碎）中，巖石材料本身卻變得重要了。不過(guò)兩者間具有很密切的關(guān)系，而且，斷裂力學(xué)概念不僅與巖石材料本身息息相關(guān)，并且對(duì)于實(shí)際的巖石工程也作出了重要的貢獻(xiàn)。近年來(lái)，無(wú)論在理論分析還是在巖石斷裂韌度的測(cè)試方向這些概念都引起了人們與日俱增的興趣。
斷裂力學(xué)是一門工程科學(xué)，目的是給出完整的工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于裂紋擴(kuò)展而破損的定量描述。在.基本的形式中，.大容許應(yīng)力與裂紋的尺寸和位置有關(guān)。它還可預(yù)測(cè)由于環(huán)境影響或變化荷載（疲勞）引起的裂紋擴(kuò)展到臨界尺度的速率。它也可以確定裂紋快速擴(kuò)展或止裂的條件。
斷裂力學(xué)主要應(yīng)用于防止或預(yù)測(cè)人工材料（如金屬、塑料、陶瓷）制成的結(jié)構(gòu)的災(zāi)變性破壞。在混凝土開(kāi)裂問(wèn)題中它的應(yīng)用也日益重要起來(lái)。在地球物理學(xué)中，把它應(yīng)用于地震斷層運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)的重要性在日益增長(zhǎng)。但是，在巖石工程方面大多數(shù)應(yīng)用中，看來(lái)那些考慮了開(kāi)裂問(wèn)題的應(yīng)用是有益的。
從歷史上看，斷裂力學(xué)是材料力學(xué)方法的發(fā)展。這種方法是用于結(jié)構(gòu)中應(yīng)力與某些材料強(qiáng)度值的比值來(lái)判斷破裂是否將會(huì)發(fā)生。在斷裂力學(xué)中，材料的基本參數(shù)稱為斷裂韌度。
由于斷裂力學(xué)是具體描述裂紋影響的，所以斷裂韌度試驗(yàn)與通常的強(qiáng)度試驗(yàn)不同，它需要采用含有非常確定的試件。
二、關(guān)于斷裂韌度值在巖石中的應(yīng)用
1、作為巖石材料分級(jí)的參量。
2、作為巖石碎裂過(guò)程（列如隧道掘進(jìn)及模型爆破）的指標(biāo)。
3、作為模擬巖石破碎過(guò)程，穩(wěn)定性分析及解釋某些地質(zhì)特征的材料特性，這里所指的巖石破碎包括巖石切割、水壓致裂、氣壓致裂、氣井的爆破激發(fā)、徑向爆炸致裂、坑口爆破等。
在一些這一類模擬的實(shí)例中，斷裂韌度并不是..引入的強(qiáng)度性質(zhì)。然而人們認(rèn)識(shí)到，當(dāng)模擬少量主裂紋的作用時(shí)，斷裂韌度可能比其它強(qiáng)度參數(shù)更為適當(dāng)。因此，在預(yù)測(cè)實(shí)際環(huán)境中巖石的性質(zhì)時(shí)，斷裂韌度是目前的主要參數(shù)。不管怎么說(shuō)，地?zé)崮艿拈_(kāi)采仍是一個(gè)在巖石工程設(shè)計(jì)中用到斷裂力學(xué)及斷裂韌度試驗(yàn)的例子。
三、建議采用的方法有兩種
1、用的是帶有切口的彎曲試件，切口垂直于巖芯的軸。在切口的對(duì)側(cè)施加壓縮荷載。這樣的裝置在試驗(yàn)時(shí)可使切口截面上的韌帶部分（即切口截面上那些未被切去的部分）因裂紋擴(kuò)展而橫向裂開(kāi)。
2、采用短棒試件，這種試件有平行于巖芯軸線的切口，在試件端面施加拉伸載荷將切口兩側(cè)拉開(kāi)。該裝置試驗(yàn)時(shí)可使切口截面的韌帶由于裂紋擴(kuò)展而縱向開(kāi)裂。
   在兩種方法中，切口截面的韌帶都具有V形斷口…可以預(yù)料，這個(gè)方案以后將添加第三種試件。
四、建議采用這些方法的目的
     到目前為止，斷裂韌度試驗(yàn)已使用了許多不同的試件類型及方法。所得的值，一般來(lái)說(shuō)是相差很大的。這就意味著，這樣測(cè)出來(lái)的斷裂韌度的值通常并不能真正表征材料的性質(zhì)?，F(xiàn)在所建議采用的方法，其主要目的是為了提供一些能夠一貫地測(cè)出正確而精密的斷裂韌度值的試驗(yàn)方法。
    顯然、這樣的值是作出可靠地定量工程預(yù)測(cè)的重要因數(shù)。即便是對(duì)于在進(jìn)行材料試驗(yàn)后也得不出材料性質(zhì)的巖石，如果用這種方法得到的韌度值能作為一個(gè)指標(biāo)加以利用，也是具有實(shí)際意義的。在這種情況下，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法人仍可比不采用標(biāo)準(zhǔn)方法的人更加容易吸收其他人的經(jīng)驗(yàn)。