岩石的全应力-应变曲线.ppt

变形参数 1)变形模量（modulus of deformation)是指单轴压缩条件下，轴向压应力与轴向应变之比。 应力-应变曲线为直线型 这时变形模量又称为弹性模量 2)泊松比(μ)（poisson`s ratio）是指在单轴压缩条件下， 横向应变（εｄ）与轴向应变（εＬ）之比 在实际工作中，常采用σｃ／２处的εｄ与εＬ来计算岩石的泊松比。 岩石的变形模量和泊松比受岩石矿物组成、结构构造、风化程度、空隙性、含水率、微结构面及其与荷载方向的关系等多种因素的影响，变化较大。 3、围压对变形破坏 的影响 4）随?3增大，岩石的塑性不断增大，随?3增大到一定值时，岩石由弹脆性转变为塑性。5）随?3的增大，岩石从脆性劈裂破坏逐渐向塑性剪切及塑性流动破坏方式过渡。 * * 岩石的全应力-应变曲线 夏 明 湘潭大学 岩土工程系 岩石力学 2015年10月23日 单轴压缩条件下的全应力-应变曲线 ? o A B C D E ?(+) ?(-) ?L ?V ?d 峰值前变形阶段 峰值后变形阶段 全应力-应变曲线：反映岩石由变形发展到破坏的全过程是一个渐进性逐步发展的、分阶段的过程 Spaceth W (1935) 提出刚性试验机的设想 Cook N W G (1965) 得到岩石单轴压缩的全应力-应变曲线 30 年！ 变形阶段 空隙压密阶段(OA) ? o A B C D E ?(+) ?(-) ?L ?V ?d 破坏后阶段(DE) 全应力-应变曲线??峰前曲线 非稳定发展阶段(CD) D点:峰值强度 微裂隙稳定发展阶段 (BC)C点:屈服强度 弹性变形阶段(AB) B点:弹性极限 高速摄影机下岩石试件的破坏过程 弹性型 弹-塑性型 塑-弹性型 塑-弹-塑性型1 塑-弹-塑性型2 弹性-蠕变型 1、峰值前岩石的变形特征 应力－应变曲线类型及其特征 无裂隙的坚硬、极坚硬岩 花岗岩、玄武岩、石英岩等 裂隙少的较坚硬岩石 石灰岩、砂砾岩等 裂隙较多的坚硬岩石 花岗岩、砂岩等 坚硬的变质岩石(微层理、片理) 大理岩、片麻岩 压缩性高的岩石(片理) 片岩 软弱岩石 (米勒6种曲线类型,28种岩石) o ? ?L ?i ?i 应力-应变曲线为“S”型 初始模量(Ei)指曲线原点处切线斜率 切线模量(Et)指曲线上任一点处切线的斜率，在此特指中部直线段的斜率 割线模量(Es)指曲线上某特定点与原点连线的斜率，通常取σc／2处的点与原点连线的斜率 ?L o ? ?2 ?50 ?1 ?i ?1 ?50 ?2 ?i 泊松比 “负泊松比材料” 0.2~0.35 1~9 1~9 大理岩 0.1~0.25 6~20 6~20 石英岩 0.2~0.35 4~8 4~8 白云岩 0.1~0.35 6~12 6~10 玄武岩 0.2~0.35 5~10 1~8 石灰岩 0.1~0.3 8~15 8~11 辉绿岩 0.2~0.3 1~10 0.5~8 砂岩 0.12~0.2 7~15 7~11 辉长岩 0.2~0.4 2~8 1~3.5 页岩 0.2~0.3 5~12 5~10 安山岩 0.2~0.3 2~8 2~5 板岩 0.1~0.3 7~15 7~10 闪长岩 0.2~0.4 1~8 0.2~5 千枚岩、片岩 0.1~0.25 5~10 2~8 流纹岩 0.22~0.35 1~10 1~8 片麻岩 0.2~0.3 5~10 2~6 花岗岩 弹性 初始 弹性 初始 泊松比 变形模量(×104MPa) 岩石名称 泊松比 变形模量(×104MPa) 岩石名称 常见岩石的变形模量与泊松比 峰后曲线需采用刚性实验机或伺服式刚性实验机 2. 峰值后岩石的变形特征 MTS815型液压伺服岩石力学试验机 伺服机试验结果 单轴压缩下试件的荷载-位移曲线图 大理岩 矽卡岩 矽化大理岩 1）岩石破坏前应变随?3增大而增大 2 ）岩石的峰值强度随?3增大而增大 3 ）随?3增大岩石变形模量增大，软岩增大明显，致密的硬岩增大不明显 0MPa 20MPa 40MPa 60MPa 4、破坏方式：拉破坏、剪破坏、对顶锥破坏 典型试样单轴压缩破坏图 5、影响因素（1）岩石自身的性质（ 矿物组成 、 粒间连接、 岩性、结构特征 、颗粒大小及形状、风化程度 、微结构面）（2）实验条件 试件形状、尺寸及加工精度 尺寸效应：尺寸越大，岩石强度越低。 形状效应：试件的高径比h/D增大， 岩石强度降低。 加荷速率 强度常随加荷速率增大而增高 温度、湿度 含水量越高，强度越低。 温度越高，强度越低。 ［过程化、结