岩石的物理力学性质(下)岩石力学

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1、Mar,20071第2章岩石的物理力学性质岩石的变形是指岩石在物理因素作用下形状和大小的变化。工程上最常研究由于外力（例如在岩石上建造大坝）作用引起的变形或在岩石中开挖引起的变形。岩石的变形对工程建（构）筑物的安全和使用影响很大，因为当岩石产生较大位移时，建（构）筑物内部应力可能大大增加，因此研究岩石的变形在岩石工程中有着重要意义。岩石在单轴压缩状态下的应力—应变曲线反复加载与卸载条件下岩石的变形特性三轴压缩状态下岩石的变形特征真三轴压缩试验的应力—应变曲线岩石的各向异性美国MTS公司电液闭路伺服控制岩石试验机§2.4岩石的变形Mar,20072第2章岩石的物理力学性质影响岩石变

2、形行为的因素Mar,20073第2章岩石的物理力学性质①在OA区段内，曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩石中初始的微裂隙受压闭合；②在AB区段内，接近于直线，近似于线弹性工作阶段；③BC区段内，曲线向下弯曲，属于非弹性阶段，主要是在平行于荷载方向开始逐渐生成新的微裂隙以及裂隙的不稳定，B点是岩石从弹性转变为非弹性的转折点；④下降段CD，为破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压强度，D点为残余强度（靠碎块间的摩擦力承载）。刚性压力机单调加载1.岩石在单轴压缩状态下的应力—应变曲线Mar,20074FacultyofCivilEngineering,ChongqingUnivers

3、ity第2章岩石的物理力学性质低碳钢拉伸应力—应变曲线颈缩屈服强化弹性混凝土棱柱体受压Mar,20075第2章岩石的物理力学性质线弹性完全弹性弹塑性岩石的应力—应变关系是曲线，存在一一对应关系。卸载曲线不走加载曲线的路线，应变也不恢复到原点。塑性变形（残余变形或永久变形）：不可恢复的变形弹性变形：能恢复的变形滞回效应（hysteresis）与时间无关只从变形能否恢复的角度Mar,20076第2章岩石的物理力学性质弹性模量(modulusofelasticity)：加载曲线直线段的斜率，加载曲线直线段大致与卸载曲线的割线相平行。变形模量(modulusofdeformation)：

4、取决于总的变形量，即弹性变形与塑性变形之和，它是正应力与总的正应变之比，它相应于割线OP的斜率。切线模量就是曲线上的切线的斜率；割线模量就是割线的斜率；卸载模量就是卸载曲线上的切线斜率。Mar,20077第2章岩石的物理力学性质弹性模量泊松比(poisson’ratio)剪切模量拉梅常数体积模量岩石变形性质的室内测定岩石变形指标Mar,20078第2章岩石的物理力学性质常见岩石的变形模量和泊松比Mar,20079第2章岩石的物理力学性质InstronCorporation英斯特朗公司Mar,200710第2章岩石的物理力学性质压力机加压（贮存弹性应变能）岩石试件达峰点强度（释放应

5、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，刚性机释放的能（贮存的能）。ABO2O1——峰点后，柔性机释放的能（贮存的能）。峰值强度柔性压力机刚性压力机岩石试件刚性试验机工作简介Mar,200711第2章岩石的物理力学性质常应力下弹塑性岩石加、卸载循环应力－应变曲线卸载应力水平一定时，每次循环中的塑性应变增量逐渐减小，加、卸载循环次数足够多后，塑性应变增量将趋于零。加卸载循环次数足够多时，卸载曲线与其后一次再加载曲线之间所形成的滞回环的面积将愈变愈小，且愈靠拢而又愈趋于平行。2.反复加载与卸载条件下岩石的变形特性Mar,

6、200712第2章岩石的物理力学性质随着循环次数的增加，塑性滞回环的面积也有所扩大，卸载曲线的斜率也逐次略有增加（强化）。每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载以后，变形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升，好像不曾受到反复加卸荷载的影响似的，这就是所谓的岩石具有记忆效应。弹塑性岩石在变应力水平下加卸载循环时的应力－应变曲线Mar,200713第2章岩石的物理力学性质混凝土在重复荷载作用下的应力—应变曲线（a）混凝土一次加荷、卸荷时的应力－应变曲线(b)混凝土多次加荷、卸荷时的应力－应变曲线（0.4～0.5）疲劳强度Mar,200714第2章岩石的物理力学性质围压（）对岩石

7、变形的影响随着围压的增大，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3.三轴压缩状态下岩石的变形特征Mar,200715FacultyofCivilEngineering,ChongqingUniversity第2章岩石的物理力学性质混凝土圆柱体三向受压试验时，轴向应力—应变曲线粘土质石英岩在不同侧限