岩石的物理力学性质课件.ppt

岩石的变形将直接影响工程的正常使用，只有对岩石的变形特性的变化规律有了足够的了解，才能用数学物理的方法描述岩石的变形特性，从而由岩体在外荷载作用下所产生的变形来评价岩体的稳定性。 （一）普通试验机下 的变形特性应力、应变 曲线形状与岩性有关 1、典型的岩石 应力、应变曲线 a.分三全阶段 （1）原生微裂隙压密阶段（OA级） 特点：① 曲线　 ，应变率随应力增加而减小； ②塑性变形（变形不可恢复） 原因：微裂隙闭合（压密） （2）弹性变形阶段（AB段） 特点：① 曲线是直线；②弹性模量，E为常数（变形可恢复） 原因：岩石固体部分变形，B点开始屈服，B点对应的应力为屈服极限 。 b.弹性常数与强度的确定 弹性模量国际岩石力学学会（ISRH）建议三种方法 ? 初始模量 割线模量 　 切线模量 　 　　平均模量 直线段的斜率 3、岩石应力-应变曲线形态的类型 （1）直线型：弹性、脆性 　　石英英、玄武岩、坚硬砂岩 （2）下凹型：弹—塑性 　　石灰岩、粉砂岩；软化效应 （3）上凹型：塑—弹性 　硬化效应，原生裂隙压密， 实体部分坚硬的岩石。例如：片麻岩。 （4）S型：塑—弹—塑型 　　多孔隙，实体部分较软的岩石：沉积岩（页岩）、大理岩 （二）刚性试验机下的单向压缩的变形特性 普通试验机得到峰值应力前的变形特性，多数岩石在峰值后工作。 注：C点不是破坏的 开始（开始点B）， 也不是破坏的终点。 说明：崩溃原因， Salamon1970年提 出了刚性试验机下 的曲线。 （1）刚性试验机工作简介 压力机加压（贮存弹性应能） 岩石试件达峰点强度（释放 应变能）导致试件崩溃。 AA′O2O1面积——峰点后， 岩块产生微小位移所需的能。 ACO2O1面积——峰点后， 刚体机释放的能（贮存的能）。 ABO2O1——峰点后， 普通机释放的能（贮存的能）。 （2）应力、应变全过程曲线形态 　在刚性机下，峰值前后的全部应力、应变曲线分四个阶段：1-3阶段同普通试验机。 4阶段应变软化阶段，峰后曲线 ③ C点后有残余应变，重复加载滞环变大，反复加卸载随着变形的增加，塑性滞环的斜率降低，总的趋势不变。 ④C点后，可能会出现压应力下的体积增大现象，称此为扩容(dilatancy)现象。 体积应变 : （一） 时变形规律见图（假三轴） 　　　　　　越大， 　 增大； 弹模E变化不大， 但有增加趋势； 峰值应力增大， 且对应的应变增大， 岩石表现为塑性 （二）当　　为常数时，岩石的变形特性 （1） ；（2）E基本不受 变化影响 （3） 脆性增强。 （三） 　为常数时，岩石的变形特性 （1） 　不变；（2） E不变； （3）永保塑性变形的特性， 　塑性变形增大。 （四）岩石的体积应变特性 扩容现象： 岩石在外力作用下， 发生非线性体积膨胀。 弹性（可恢复） 与时间无关的变形 塑性（不可恢复） ? 与时间有关的—流变 蠕变：应力恒定，岩石应变随时间增大，所产生的变形称为 蠕变（又称为流变）。 松驰：应变恒定，岩石中的应力随时间减少，这种现象称“松 驰”。 （一）典型的蠕变曲线（分三阶段） 1、初始蠕变阶段（瞬变蠕变阶段）AB。 特点：① 有瞬时应变 （OA）；② ，应变率随时间增长而减小；③卸载后，有瞬时恢复变形，有弹性后效（弹性后效，变形经过一段时间后，逐渐恢复的现象）。 2、稳定蠕变阶段（BC）（较长） 特点：①应变率 为常量；②卸载： 有瞬弹性恢复，有弹性后效存在，有 不可恢复的永久变形（粘性流动，不 可恢复的永久变形）。 3、非稳定蠕变阶段（蠕变破坏阶段） 特点：① 剧烈增加；② 曲线；③一般此阶段比较短暂，之后试件发生破坏。C点称为蠕变极限应力，类似于屈服应力。 （二）岩石蠕变的影响因素 （1）应力水平 —第二阶段越长； 小到一定程度， 第三蠕变阶段不会出现； 　很高，第二阶段短， 立即