陈津民

（成都理工大学地质灾害防治和地质环境保护国家重点实验室   成都  610059）

摘要：“莫尔——库仑准则”在岩土工程界得到广泛应用，但该准则存在诸多问题，应该引起足够重视。该文针对脆性材料的现场大剪试验对“莫尔——库仑准则”进行质疑。

关键词：大剪试验；弹塑性体；相关系数

    岩石的现场大剪试验是岩土工程界的常规试验之一，目的是侧定内聚力C和内摩擦角。

2009年初，在某水电站工地，在水坝基岩表面按规程经粗加工后绕注水泥块，水泥块尺寸为，大剪试验受力如图1所示。按照莫尔——库仑准则，认为ABCD为剪切破坏面，其面积，剪切破坏面上的正应力和剪应力分别为

                  （1）

七个试块的大剪试验数据列于表1

表1  （Mpa）

按照“莫尔——库仑准则”，用最小二乘法得屈服时关系式

相关系数，内聚力，内摩擦角。峰值时关系式

相关系数，内聚力，内摩擦角。残余值关系式

相关系数，内聚力，内摩擦角。

    如果ABCD面是剪切破坏面，则破裂面应该比较平整，则残余值不应该有内聚力。实际上破坏面非常粗糙，显示出脆性材料的拉张破坏特征，由于破裂面凹凸，当正压力时，要使水泥块滑动仍需要破坏部分凹凸，这就是残余内聚力。以上从破坏形态和残余内聚力说明“莫尔——库仑准则”的破裂机理不正确。

    我仔细分析了表1，七个试块中第六个试块的正压力是异常值，现在剔除这个异常值，用余下的六个试块的数据，用最小二乘法得屈服时的关系式

相关系数，内聚力，内摩擦角。峰值时的关系式

相关系数，内聚力，内摩擦角。残余值关系式

相关系数，内聚力=0.7494，内摩擦角。显然，剔除异常数据后相关系数大大提高了。

人们根据“莫尔——库仑准则”的破裂机理，认定ABCD面为剪切破裂面，只关注该面上的应力和。莫尔包络线是根据很多莫尔应力圆得到的，而要作出一个应力圆必须知道两个面上的应力，通常是两个正交面上的应力。对于和ABCD面正交的铅垂面上的应力，在大剪试验中没有引起人们的重视。现在以峰值为例来说明“莫尔——库仑准则”的破裂机理是错误的。先在—平面上找到， 的点C，过C点作直线AC交轴于A点， ，AC就是线性化莫尔包络线，过C点作，交轴于B，B点就是，所在应力圆圆心。以B点为圆心，BC为半径作出破坏应力圆如图2所示。延长CB交应力圆于，就是单元体上的铅垂面，该面上的剪应力就是，正应力

                （2）

即。是由水平推力Q产生的铅垂面上的正应力，对于线性系统，和Q成正比，也和Q成正比，也就是和成正比。而对于弹塑性体，由于屈服，非均布应力有向均布应力靠近的趋势，即按弹塑性体得到的应力比按线性系统求得的小。现在我们按线性系统，即和成正比来求（可能偏大），我们把它称为的准实际值。

    对于的破坏应力圆，我们同样根据、确定切点D，作AD垂线DF交轴于F，以F点为圆心，以DF为半径可作出破坏应力图，如图2。延长DF交圆上于，就是单元体上的铅垂面，该面上的剪应力就是，正应力

                            （3）

    和Q成正比是按照线弹性力学得到的，而（3）式是根据“莫尔——库仑准则”的破裂机理得到的，如果两者相等，说明“莫尔——库仑准则”的破裂机理没有问题，否则就有问题。（3）式显然不是和成正比的关系，差距多大只有计算后才知道。

    我们无法用现有的线弹性力学直接由Q求出，但对线性系统和Q成正比是明确的，即

用不同的破坏应力圆求出的AK值是不同的，以应力圆求AK比较方便，即。我们把用（3）式计算的称为的理论值，两者比较列于表2

表2  （Mpa）

  对于脆性材料，误差（13.4~29.1）%还算正常（对于弹塑性体，将变小，误差将变大），但误差都是有正有负，现在误差都是正值，这显然不正常。不正常是“莫尔——库仑准则”的破裂机理引起的。用大剪试验测得的内聚力C和内摩擦角极不可靠。

    现场大剪试验在理论上存在很多问题，如垂直正压力是否均布，剪应力是否均布，实际水平正压力比理论值小等。但大剪试验对于实际工程的受力和大剪试验的受力状态接近时仍有实际参考价值。

参考文献

[1]陈津民，质疑“莫尔——库仑准则”（1），岩土工程界；

[2]陈津民，质疑“莫尔——库仑准则”（2），岩土工程界；

[3]陈津民，质疑“莫尔——库仑准则”（3），岩土工程界。

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