岩石力学-第二章01

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1、第二章岩石的力学性质2.1岩石的强度特性2.1.1概念岩石强度岩石介质破坏时所能承受的极限应力；单轴抗压强度、单轴抗拉强度、多轴强度、抗剪强度；研究岩石强度的意义岩石分类、分级中的重要数量指标；作为强度准则判别：当前计算点处于全应力应变曲线哪个区；计算处或测定处的岩土工程是否稳定；在简单地下工程条件下，可作为极限平衡条件(塑性条件)，求解弹塑性问题的塑性区范围，以及弹性区和塑性区的应力与位移；8/24/20211《岩石力学》岩石的破坏形式拉伸破坏:(a)为直接拉伸，(b)为劈裂破坏剪切破坏：(c)塑性流动：(d)，岩石在剪应力作用下产生塑性变形，其线性应变达到10%时就算塑

2、性破坏；岩石的破坏形式(a)拉伸破坏；(b)劈裂破坏；(c)剪切破坏；(d)塑性破坏8/24/20212《岩石力学》2.1.2岩块的强度1.岩石单轴抗压强度岩石单轴强度定义定义：岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力；公式式中：——单轴抗压强度，MPa，也称无侧限强度；——无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载；——试件的截面面积；8/24/20213《岩石力学》试验数据的处理设个试件抗压强度试验数据为，；求平均值：求偏差：求标准方差：求离散系数（偏差系数、变异系数）：一般，金属，岩石8/24/20214《岩石力学》单轴压缩荷载作用下试件的破坏形态(a)圆锥形破坏；

3、(b)柱形劈裂破坏；(c)圆锥形破坏应力分布8/24/20215《岩石力学》岩石单轴抗压强度的影响因素试验方法几何尺寸：~L/D（=2.5~3）加工精度；加载速率，一般0.5~0.8MPa/s承压板刚度端面效应环境含水量温度：室温无明显影响；若对试件加温，则有明显变化8/24/20216《岩石力学》2.岩石抗拉强度定义岩石试件在单轴拉伸时能承受的最大拉应力，称为单轴抗拉强度，简称抗拉强度；测定方法：直接拉伸法、劈裂法、点荷载法直接拉伸法公式式中：——岩石的抗拉强度，MPa——试件受拉破坏时的极限拉力；——与所施加拉力相垂直的截面面积；8/24/20217《岩石力学》拉伸试验

4、加载和试件示意图8/24/20218《岩石力学》劈裂法（巴西法）由于实验简单，所测得的抗拉强度与直接拉伸很接近，故常用此法。公式式中：——试件中心的最大拉应力，即为抗拉强度，MPa——试件破坏时的极限压力；——承压圆盘的直径和厚度；8/24/20219《岩石力学》劈裂试验加载和应力分布示意图8/24/202110《岩石力学》点荷载法优点：是一种简易、快速、价廉的测定岩石单轴抗拉和抗压强度的试验方法；试件可以用不规则岩块。缺点：试件结果的离散性较大。公式式中：——破坏荷载，——破坏时两加载点间的距离，mm；—点荷载强度，MPa；8/24/202111《岩石力学》点荷载试验对试

5、件形状和尺寸的要求8/24/202112《岩石力学》2.岩石抗剪强度定义岩石抵抗剪切的最大剪应力，由内聚力和内摩擦阻力两部分组成；测定方法：直剪试验、变角板剪切试验；直剪试验装置图、的确定示意图8/24/202113《岩石力学》变角板剪力仪装置示意图岩块强度包洛线8/24/202114《岩石力学》4.岩石三轴压缩强度定义试件在三轴压应力作用下能抵抗的最大轴向压力；公式——试件破坏时的轴向荷载，N；——试件在初始横断面面积，mm2；影响因素侧向压力影响；加载途径对岩石三轴压缩强度的影响；孔隙水压力对岩石三轴压缩强度的影响试验方法真三轴试验；假三轴试验（）；8/24/20211

6、5《岩石力学》三轴试验加载示意图8/24/202116《岩石力学》2.1.3岩石的强度理论定义研究岩石在各种应力状态下的强度准则的理论；一般为或它不仅要能解释岩石破坏的原因、破坏的形态，而且要能确定岩石破坏时应力状态和变形状态；强度准则与本构方程不同本构方程：一般是指受力过程的“应力—应变”关系；强度准则：在极限状态下的“应力—应力”关系；或“应变—应变”关系；强度准则与坐标轴的选取无关，故通常用坐标不变量表示；8/24/202117《岩石力学》坐标不变量常见坐标不变量主应力；应力不变量；应力偏量不变量；应力不变量8/24/202118《岩石力学》应力偏量不变量：从各正应力

7、分量中，减去平均应力，再代入上式，即得应力偏量不变量8/24/202119《岩石力学》应力不变量与应力偏量不变量的关系：8/24/202120《岩石力学》岩石强度准则反映岩石固有的属性，因此一定要来源于试验岩石成份和组构上的特点，决定了岩石强度的特点是耐压怕拉。岩石的压拉强度比值通常达到8~12，甚至更大；任何材料（包括岩石）的破坏机理：拉坏和剪坏的两种形式。比较适合岩土性质特点的强度理论主要有：莫尔与莫尔—库仑准则Drucker-Prager准则格里菲斯准则实验强度准则突变强度准则8/24/202121《岩石力学