北科大岩石力学课件李长洪21岩石流变理论.ppt

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1、岩石力学与工程ROCKMECHANICSANDENGINEERING岩石流变理论RHEOLOGICALTHEORYOFROCK9/3/20211岩石力学2.1流变理论－主要内容1流变的概念2蠕变的类型和特点3描述流变性质的三个基本元件4组合模型及其性质9/3/20212岩石力学2.1.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动9/3/20213岩石力学2.1.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动与时间无关，只从变形能否恢复的角度9/3/20214岩石力学2.1.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动与变形速率有关，与时间有关9/3/20215岩石力学2.

2、1.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。9/3/20216岩石力学2.1.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕变松弛弹性后效9/3/20217岩石力学2.1.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕

3、变松弛弹性后效应力不变，应变随时间增加而增长9/3/20218岩石力学2.1.1流变的概念1940.051939.019/3/20219岩石力学阿尔卑斯山谷反倾岩层中蠕动9/3/202110岩石力学湖南五强溪板溪群轻度变质砂岩、石英岩、板岩中的蠕动，深达40～50m9/3/202111岩石力学2.1.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕变松弛弹性后效应变不变，应力随时间增加而减小9/3/202112岩石力学2.1.1流变的概念三个概念：弹性变形

4、塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕变松弛弹性后效加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象9/3/202113岩石力学2.1.2蠕变的类型和特点a.稳定蠕变：低应力状态下发生的蠕变，图中sCb.不稳定蠕变：较高应力状态下发生的蠕变，图中sA、sB（1）蠕变的两种类型9/3/202114岩石力学2.1.2蠕变的类型和特点第一阶段(a-b)，减速蠕变阶段：应变速率随时间增加而减小。第二阶段(b-c)，等速蠕变阶段：应变速率保持不变。第三阶段(c-d)：加速蠕变阶段：应变速率随时间

5、增加而增加。（2）典型蠕变三个阶段9/3/202115岩石力学2.1.3描述流变性质的三个基本元件(1)弹性元件力学模型：材料性质：物体在荷载作用下，其变形完全符合虎克(Hooke)定律。称其为虎克体，是理想的线性弹性体。本构方程：s=ke应力应变曲线（见右图）：模型符号：H虎克体的性能：a.瞬变性b.无弹性后效c.无应力松弛d.无蠕变流动9/3/202116岩石力学2.1.3描述流变性质的三个基本元件(2)塑性元件材料性质：物体受应力达到屈服极限s0时便开始产生塑性变形，即使应力不再增加，变形仍不断增长，其变形符合库仑摩擦定律，称其为库仑(Coulomb)体。是理想的塑性体

6、。力学模型：本构方程：ε=0，（当s

7、件(3)粘性元件牛顿体的性能：a.有蠕变即有蠕变现象应变-时间曲线9/3/202120岩石力学2.1.3描述流变性质的三个基本元件(3)粘性元件牛顿体的性能：b.无瞬变c.无松弛d.无弹性后效9/3/202121岩石力学2.1.3描述流变性质的三个基本元件(4)注意点（小结）a.塑性流动与粘性流动的区别当ss0时，才发生塑性流动，当s0时，就可以发生粘性流动，不需要应力超过某一定值。b.实际岩石的流变性是复杂的，是三种基本元件的不同组合的性质，不是单一元件的性