岩石力学的性质.ppt

*预测岩爆。若AB，会产生岩爆若BA，不产生岩爆。*关于“岩爆”发生机理的解释*预测蠕变破坏。当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。应力水平在G－H点之间保持恒定。蠕变应变发展会和蠕变终止轨迹相交，蠕变将停止，岩石试件不会破坏。若应力水平在G点及以上保持恒定，则蠕变应变发展就和全应力—应变曲线的右半部，试件将发生破坏。*预测循环加载条件下岩石的破坏。循环荷载：爆破，而且是动荷载。在高应力水平下循环加载，岩石在很短时间内就破坏。在低应力水平下循环加载，岩石可以经历相对较长一段时间，岩石工程才会发生破坏。所以，根据岩石受力水平，循环荷载的大小、周期、全应力—应变曲线来预测循环加载条件下岩石破坏时间。*1.10三轴压缩条件下的岩石变形特征0102030405如图所示的大理岩，在围压为零或较低的情况下，岩石呈脆性状态；单击此处添加小标题围压增加到68.5MPa时，呈现出塑性流动状态；单击此处添加小标题当围压增大至50MPa时，岩石显示出由脆性到塑性转化的过渡状态：单击此处添加小标题围压增至165MPa时,试件承载力则随围压稳定增长，出现所谓应变硬化现象。单击此处添加小标题把岩石由脆性转化为塑性的临界围压称为转化压力。单击此处添加小标题*0102围压对岩石变形的影响得出如下结论：随着围压的增大，岩石的抗压强度显著增加；随着围压的增大，岩石的变形显著增大；随着围压的增大，岩石的弹性极限显著增大；随着围压的增大，岩石的应力—应变曲线形态发生明显改变；岩石的性质发生了变化：由弹脆性→弹塑性→应变硬化。花岗岩应力－应变曲线”*1岩石的力学性质－岩石的变形上节课讲过：

岩石的强度：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够承受的最大应力。

本节课接着讲：

岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。

岩石在荷载作用下，首先发生的物理力学现象是变形。随着荷载的不断增加，或在恒定载荷作用下，随时间的增长，岩石变形逐渐增大，最终导致岩石破坏。

岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。

*1.5岩石变形性质的几个基本概念弹性(elasticity)：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性。弹性体按其应力－应变关系又可分为两种类型：线弹性体：应力－应变呈直线关系。非线性弹性体：应力—应变呈非直线的关系。*线弹性体，其应力－应变呈直线关系σ=Eε非线性弹性体，其应力—应变呈非直线的关系σ=f(ε)*塑性（plasticity）：物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质，称为塑性。不能恢复的那部分变形称为塑性变形，或称永久变形，残余变形。在外力作用下只发生塑性变形的物体，称为理想塑性体。理想塑性体，当应力低于屈服极限时，材料没有变形，应力达到后，变形不断增大而应力不变，应力－应变曲线呈水平直线.*理想塑性体的应力－应变关系:当σσs时，ε=0当σ≥σs时，ε－＞∞σσsoε*3）黏性(viscosity):物体受力后变形不能在瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质，称为粘性。应变速率与时间有关，－黏性与时间有关其应力－应变速率关系为过坐标原点的直线的物质称为理想粘性体（如牛顿流体），如图所示。σ应力－应变速率关系：σ=ηdε/dtodε/dt*添加标题添加标题添加标题添加标题添加标题工程上一般以5％为标准进行划分，总应变大于5％者为塑性材料，反之为脆性材料。赫德(Heard，1963)以3％和5％为界限，将岩石划分三类：总应变小于3％者为脆性岩石；总应变在3％～5％者为半脆性或脆－塑性岩石；总应变大于5％者为塑性岩石。按以上标准，大部分地表岩石在低围压条件下都是脆性或半脆性的。当然岩石的塑性与脆性是相对的，在一定的条件下可以相互转化，如在高温高压条件下，脆性岩石可表现很高的塑性。脆性(brittle):物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质。*1延性(ductile):物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质，称为延性。2岩石是矿物的集合体，具有复杂的组成成分和结构，因此其力学属性也是很复杂的。这一面受岩石成分与结构的影响；3另一方面还和它的受力条件，如荷载的大小及其组合情况、加载方式与速率及应