岩体力学 教学课件 作者 阳生权 第3章.ppt

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1、第3章3.1　岩石单轴压缩条件下的力学特性3.2　岩石单轴拉伸条件下的力学特性3.3　岩石剪切条件下的力学特性3.4　岩石三轴压缩条件下的力学特性3.5　岩石的流变特性3.6　影响岩石力学性质的主要因素3.7　岩石的强度理论3.1　岩石单轴压缩条件下的力学特性3.1.1　单轴抗压强度3.1.2　岩石应力-应变全过程曲线及其五个变形阶段3.1.3　峰值前应力-应变曲线3.1.4　岩石峰值后的变形特征3.1.1　单轴抗压强度1)X状共轭斜面剪切破坏，如图3-1b所示，这是一种最常见的破坏形式。2)单斜面剪切破坏，如图3-1c所示。3)拉伸破

2、坏，如图3-1d所示。图3-1　单轴压缩试验岩石试件受力与破坏形式示意图03-203-03表3-1　常见岩石的单轴抗压强度3.1.2　岩石应力-应变全过程曲线及其五个变形阶段(1)孔隙裂隙压密阶段(OA段)　岩石试件原有张性结构面、微孔隙裂隙在轴向压力作用下逐渐闭合，岩石被压密，形成早期的非线性变形，σ-ε曲线则表现为上凹形曲线，表明由于微孔隙裂隙的压实闭合，岩石性能出现暂时“强化”现象，通常为一减速的压实闭合过程。(2)弹性变形阶段(AB段)　经过初期的孔隙裂隙压密，岩石强度性能暂时趋于稳定，压应力作用下岩石发生弹性变形，σ-ε曲线几

3、乎为直线，岩石变形随应力增加而成比例增加，并在很大程度上表现为可恢复的弹性变形，B点对应的应力可称为岩石试件的弹性极限。(3)微弹性裂隙稳定发展阶段(BC段)　随着压应力的增大，试件内微破裂开始发生与发展，但施加的荷载不变时，微破裂发生与发展暂时停止。3.1.2　岩石应力-应变全过程曲线及其五个变形阶段(4)非稳定破裂发展阶段(CD段)　该阶段压应力大于屈服极限，微破裂的发展发生本质变化，由于破裂过程中所造成的应力集中效应显著，即使施加的荷载保持不变，破裂仍不断发展，形成微破裂的汇聚与扩大，并在试件中的薄弱部位首先发生破坏，应力重新分布

4、，再次引起次薄弱部位的破坏，直至试件完全破坏。(5)破坏后阶段(DE段)　又叫峰值后阶段，岩石试件承载力达到峰值强度后，其内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状，并仍具有一定的承载能力。3.1.2　岩石应力-应变全过程曲线及其五个变形阶段图3-4　红砂岩应力-应变关系曲线a)江西红砂岩轴向应力-轴向应变实测全过程曲线b)概化后的典型岩石应力-应变全过程曲线(1)孔隙裂隙压密阶段(OA段)岩石试件原有张性结构面、微孔隙裂隙在轴向压力作用下逐渐闭合，岩石被压密，形成早期的非线性变形，σ-ε曲线则表现为上凹形曲线，表明由于微孔隙裂隙的压实闭合

5、，岩石性能出现暂时“强化”现象，通常为一减速的压实闭合过程。(2)弹性变形阶段(AB段)经过初期的孔隙裂隙压密，岩石强度性能暂时趋于稳定，压应力作用下岩石发生弹性变形，σ-ε曲线几乎为直线，岩石变形随应力增加而成比例增加，并在很大程度上表现为可恢复的弹性变形，B点对应的应力可称为岩石试件的弹性极限。(3)微弹性裂隙稳定发展阶段(BC段)随着压应力的增大，试件内微破裂开始发生与发展，但施加的荷载不变时，微破裂发生与发展暂时停止。(4)非稳定破裂发展阶段(CD段)该阶段压应力大于屈服极限，微破裂的发展发生本质变化，由于破裂过程中所造成的应力

6、集中效应显著，即使施加的荷载保持不变，破裂仍不断发展，形成微破裂的汇聚与扩大，并在试件中的薄弱部位首先发生破坏，应力重新分布，再次引起次薄弱部位的破坏，直至试件完全破坏。(5)破坏后阶段(DE段)又叫峰值后阶段，岩石试件承载力达到峰值强度后，其内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状，并仍具有一定的承载能力。3.1.3　峰值前应力-应变曲线(1)类型Ⅰ　该类型岩石的应力-应变关系是直线或者近似直线关系，变形以弹性变形为主，直到试件发生突然破坏。(2)类型Ⅱ　该类型岩石在应力较低时，应力-应变曲线近似于直线，当应力增加到一定数值后，应力-应

7、变曲线向下弯曲，呈下凹形，随着应力逐渐增加而曲线斜率也就越变越小，直至破坏。(3)类型Ⅲ　该类型岩石在应力较低时，应力-应变曲线略向上弯曲，呈上凹形，当应力增加到一定数值后，应力-应变曲线逐渐边为直线，直至发生破坏，没有明显的屈服阶段。(4)类型Ⅳ　该类型岩石在应力较低时，应力-应变曲线向上弯曲，呈上凹形，当压力增加到一定值后，岩石变形过渡为一直线段，随后又转变为向下弯曲曲线，曲线似S形。(5)类型Ⅴ　该类型岩石基本上与类型Ⅳ相同，也呈S形，不过曲线斜率较平缓。3.1.3　峰值前应力-应变曲线(6)类型Ⅵ　该类型岩石应力-应变曲线，开始

8、先有很小一段直线部分，然后有非弹性的曲线部分，并继续不断地蠕变，这是岩盐的应力-应变曲线，某些软弱岩石也具有类似特性，这类岩石被称为弹-粘性体岩石。3.1.3　峰值前应力-应变曲线图3-5　峰值前岩石的典型