基于最大周向应变的岩石复合型断裂准则解析与验证

侯铁军，满 宇，唐 巍

（1.青海交通职业技术学院，青海 西宁 810000；2.广汉市生产力促进中心，四川 广汉 618300；3.四川盐业地质钻井大队，四川 自贡 643000）

0 引 言

裂纹断裂准则的研究主要致力于解决裂纹断裂的强度大小和扩展方向2 个问题［1］。 为预测裂纹的起裂和扩展，国内外学者从应力、应变和应变能角度建立了不同的断裂准则，常用的断裂推测主要有以下3 种：ERDOGAN 等［2］提出的最大周向应力准则（MTS 准则），SIH 等［3］提出的最小应变能密度因子准则（S 准则）和PALANISWAMY 等［4］提出的最大能量释放率理论（G 准则）。 但这些准则的分析结果与试验数据之间还存在一定差别，并没有准确地描述岩石的断裂机理，如MTS 准则与材料泊松比无关，不能区分平面应力和平面应变的差异，尚未被普遍接受。 断裂力学领域相关学者从不同的机理出发对断裂判别准则做了大量研究工作，文献［5-6］推导出了裂纹尖端塑性区半径，建立了R 准则，指出裂纹将会沿着裂纹尖端到弹塑性边界的最短路径扩展；任利等［7］基于Mises 屈服准则，充分考虑裂尖应力状态对于裂纹扩展区半径的影响，建立了新的断裂准则；董晗等［8］发现岩石穿透斜裂纹在单轴压缩条件下，大角度裂纹运用MTS 准则求得的理论起裂角与实际较为吻合，小角度裂纹运用摩尔库伦准则得到的理论起裂角与实际较为吻合；蒋玉川等［9］从裂纹尖端的最小无量纲塑性区尺度和广义合成偏应力强度理论相角度建立了断裂准则。 上述研究大都从应力机理出发建立的裂纹断裂判别准则，而忽略了应变这一材料断裂的判别条件。……