2.3 岩石的变形特性

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1、第二章岩石的基本物理力学性质¶第一节岩石的基本物理性质¶第二节岩石的强度特性¶第三节岩石的变形特性¶第四节岩石的强度理论DesignforOfficeXP[c]AllrightsreservedAbout…一岩石在单向压缩应力第三节岩石的变形特征作用下的压缩变形特征¶一岩石在单向压缩¶1.典型的应力应变曲线普通试验机应力作用下的压缩变(1)压密阶段(2)弹性阶段(3)塑性阶段形特征¶(一)岩石在普通试验机下的单向压缩变形峰值点特征塑性屈服点一岩石在单向压缩应力一岩石在单向压缩应力作用下的压缩变形特征作

2、用下的压缩变形特征¶2.循环加卸载曲线¶(1)塑性回滞环在加卸荷过程中，应力-应变所围成的面积¶(2)具有“记忆”功能1一岩石在单向压缩应力一岩石在单向压缩应力作用下的压缩变形特征作用下的压缩变形特征¶(3)疲劳破坏和疲劳强度¶3.岩石应力应变曲线类型σ(1)直线型弹脆性σ弹脆性疲劳破坏：在循环荷载下，岩石会在比峰值应力低的应力(2)下凹型弹塑性弹塑性水平下破坏。(3)上凹型塑弹性塑弹塑性疲劳强度：使岩石发生疲劳破(4)S型塑弹塑性坏时循环荷载的应力水平。塑弹性εε一岩石在单向压缩应力一岩石在单向压缩

3、应力作用下的压缩变形特征作用下的压缩变形特征刚性试验机¶(二)岩石在刚性试验机上单向压缩变形特征¶1.刚性试验机的工作原试件残余刚度理小刚度试验机系统刚度>岩石的刚度大刚度试验机一岩石在单向压缩应力一岩石在单向压缩应力作用下的压缩变形特征作用下的压缩变形特征¶2.应力应变全过程曲线及形态¶曲线特征在刚性试验上进行试验所获得的包括岩¶(1)岩石达到峰值应力后，仍然具有一定石达到峰值应力之后的应力-应变曲线的承载能力，岩石突然的崩溃是一种假(1)压密阶段象(2)弹性阶段¶(2)在反复加-卸载情况下，曲线也

4、会形成(3)塑性阶段塑性滞环，而且塑性滞环的平均斜率是(4)应变软化阶段在逐渐降低，表现出应变软化的特征(5)摩擦阶段2二岩石在三向压缩应力下的变形特征二岩石在三向压缩应力下的变形特征σ1σ1¶岩石在三向压缩应力作用下的变形特征σ¶(二)当σ3=C时岩石的变形特性σ33¶(一)当σ2=σ3时，岩石的变形特征σ21.随着σ2的增大，岩石1.随着围压的增加，岩石的屈的屈服应力有所提高服应力随之提高；2.弹性模量基本不变，不2.岩石的弹性模量变化不大，受σ2变化的影响?但有随围压增大而增大的趋势；3.当σ2

5、不断增大时，岩石脆性增强3.随着围压的增加，峰值应力对应的应变值增大。二岩石在三向压缩应力下的变形特征二岩石在三向压缩应力下的变形特征σ1¶(四)体积应变的变化特性¶(三)当σ2=C时，岩石的变形特征σ3σ2ΔVεV==ε1+ε2+ε3σ1-σ31.屈服应力几乎不变VεV1.当应力较小时，体积应变2.岩石的弹性模量也基ε表现线性变化，岩石的体ε13本不变积随荷载的增大而减小。3.随σ3的增大，其塑2.当荷载达到一定值后，体性变形量也随之增大积应变保持不变的阶段，而后开始发生体积膨胀。这一现象称为扩容。

6、ε二岩石在三向压缩应力下的变形特征二岩石在三向压缩应力下的变形特征¶(五)不同路径的影响¶扩容：σ1岩石受外力作用后，发生非线形的体(1)先加围压,后加轴压积膨胀，且不可逆(2)先施加三向等压,后轴压不变,围压减小(3)先施加三向等压,后轴压增大,围压不变σ3不同路径对强度影响不大，对变形有一定影响3二岩石在三向压缩应力下的变形特征三岩石弹塑性变形机理的微观分析¶1.弹性变形的微观分析σ1ee12¶吸引力：f=σ1σ1σ3ar2rσ3σ1σ3σ3b¶排斥力：f=−()n>2cnreeb¶合力：R=12

7、−不同应力路径对变形的影响2nrr物质质点之间的相互作用力三岩石弹塑性变形机理的微观分析四岩石的流变特性¶2.塑性变形的微观分析¶流变研究的三大课题¶位错：¶1.蠕变当剪应力超过某一数值后，质点就会在恒定的外力作用下，应变随时间而增大，产生位置交换，或者产生孪生的晶体形所产生的变形称为蠕变变¶2.应力松弛应变不变，应力随时间而减小¶3.长期强度荷载在长期应力作用下的强度四岩石的流变特性四岩石的流变特性¶(一)典型的蠕变曲线¶弹性后效：1.AB阶段，瞬态蠕变卸荷后，岩石具有随时间的增长应变阶段逐渐恢复的

8、特性2.BC阶段，稳定蠕变阶段3.C点以后阶段，非稳弹性后效态蠕变瞬时弹性变形4四岩石的流变特性四岩石的流变特性¶(二)岩石蠕变的影响因素¶2.温度、湿度¶1.应力水平高应力水平(1)高温时的蠕变量和稳定蠕变阶段的斜1.低应力水平下不出率，要低于低温时的蠕变量和稳定蠕变现非稳态蠕变阶段中等应力水平阶段的斜率。2.高应力水平下很快(2)饱和状态的蠕变量和蠕变速率，要高于破坏低应力水平干燥状态的蠕变量和蠕变速率。3.中等应力水平下完整蠕变曲线¶3.岩性四岩石