岩石力学---第2章 岩石的基本物理力学性质.ppt

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1、第二章岩石的基本物理力学性质本章内容岩石的基本物理性质；岩石的强度特性；岩石的变形特性；岩石的强度理论。基本要求掌握岩石的基本物理性质，理解岩石的变形性质；掌握岩石的强度特性；理解岩石的破坏机理，了解格里菲斯理论；掌握莫尔强度理论、库伦—莫尔强度理论；1第二章岩石的基本物理力学性质第一节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主要内容2021/10/72基本物理性质一、岩石的质量指标二、岩石的孔隙性三、岩石的水理性四、岩石的其他特性返回2021/10/73岩石的强度性质一、岩石的单轴抗压强度二、岩石的抗拉强度三、岩石的抗剪强度四、岩石在三向压缩

2、下强度返回2021/10/74岩石的变形特性（弹，塑，粘）一、岩石在单轴压缩作用下的变形特性（1）普通试验机下的变形特性（2）刚性试验机下的单向压缩的变形特性二、岩石在三轴压应力下的变形特性三、岩石的流变特性四、岩石介质的基本力学模型返回2021/10/75第一节基本物理性质密度比重1、岩石的密度：单位体积内岩石的质量。岩石含：固相、液相、气相。三相比例不同而密度不同。一、岩石的质量指标2021/10/76（1）天然密度：自然状态下，单位体积质量(kg/m3)M——岩石总质量；V——总体积。测定方法及适用条件：量积法、水中称重法、蜡封法。（2）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后

3、的单位体积质量（108℃烘24h）Ms——岩石烘干后的质量。2021/10/772、岩石的比重：岩石固体烘干重量（WS）与4℃时同体积纯水的重量比VC——岩石实体部分(不包含孔隙）的体积；——一个大气压下4℃时水的重度返回（3）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单位体积质量（水中浸48小时）VV——孔隙体积ρW:一个大气压下4℃时水的密度2021/10/78二、岩石的孔隙性：反映孔隙发育程度的指标（一）孔隙比VV—孔隙体积Vc—岩石固体的体积（二）孔隙率V=VV+VCe~n关系返回2021/10/79三、岩石的水理性质（一）含水性1、含水量：岩石孔隙中含水量WW与岩石烘干重量

4、比值的百分率w=Ww/Ws（%）2、吸水率：干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量与岩石烘干重量之比wa=（%）吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标W0－烘干岩样浸水48h后的湿重含水性渗透性膨胀性2021/10/7101、自由膨胀率：无约束条件下，浸水后膨胀变形与原尺寸之比轴向自由膨胀（%）H——试件高度径向自由膨胀（%）D——直径（三）岩石的膨胀性返回（二）渗透性渗透性：在一定的水压作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力，可用渗透系数来衡量。渗透系数是介质对某种特定流体的渗透能力，取决于岩体物理特性和结构特征，如孔隙和裂隙大小，开闭程度以及连通情况等2021/

5、10/711四、岩石的其他指标(1)软化系数Rcw——饱和单轴抗压强度；Rc——干燥单轴抗压强度；（　　　）越小，表示岩石受水的影响越大。2021/10/712(2)耐崩解性指数试验时，将烘干的试块，约500g，分成10份，放入带有筛孔(2mm)的圆筒内，使圆筒在水槽中以20r／min速度连续转10分钟，然后将留在圆筒内的石块取出烘干称重。如此反复进行两次，按下式计算耐崩解性指数：残留在筒内的试件烘干质量试验前的试件烘干质量耐崩解性指数是通过对岩石试件进行烘干，浸水循环试验所得的指标。2021/10/713(3)抗冻系数岩石的抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能，通常用抗冻系数表示

6、。返回岩石的抗冻系数是指岩样在±25℃的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解，其抗压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度之比：Cf—岩石的抗冻系数；Rcf—岩石冻融后的抗压强度(kPa)2021/10/714第二节岩石的强度特性强度单轴抗压强度单轴抗拉强度剪切强度(非限制性，限制性）三轴压缩真三轴假三轴岩石强度:岩石材料受力破坏时所能承受的最大荷载应力本节讨论[]问题工程师对材料提出两个问题1.最大承载力——许用应力[]？2.最大允许变形——许用应变[]？2021/10/715注意：本节讨论的岩石强度指的是完整岩块的强度2021/10/716一岩石的单轴抗压

7、强度1.定义：指岩石试件在单轴压力作用下（无围压，只受轴向压力）所能承受的最大压应力，也即是岩石在达到破坏时承受的最大轴向荷载P除以试件的横截面积A。2.试验方法：圆柱形试件：Ф4.8－5.2cm，高H=（2－2.5)Ф长方体试件：边长L=4.8－5.2cm,高H=（2－2.5)L两端面垂直于轴线±0.25o试件两端不平度0.5mm；试件标准：试验装置：2021/10/7172021/10/7183.单向压缩试件的常见破坏形态（1）单斜面剪切破坏：最常见的破坏方式（2）圆锥形破坏原因：压板两端存在摩擦力