岩石力学---第一章 岩石的物理力学性质(上）.ppt

3、岩石剪切表现形式 单剪 双剪 冲剪 扭剪 4、抗剪强度曲线 （五）、三轴抗压强度 （六）、岩石的破坏形式 脆性破坏 塑性破坏 脆性拉伸破坏 脆性剪切破坏 （七）、影响岩石的力学性质的因素 1、岩石本身的特点。包括：岩石矿物成分、结晶程度、颗粒大小、颗粒连结、孔隙发育状况，风化特征、含水率等。 2、试验方法因素。包括：试件尺寸、试件形状、三维比例、加工精度、加载速率结晶程度、颗粒大小、颗粒连结、孔隙发育状况，风化特征等。 3、外部环境因素。包括：围压情况、水、温度、风化。 （二）、单轴压缩条件下岩石变形性质 典型岩石全应力——应变曲线意义 1、破坏后的岩石仍具有一定的残余强度。 2、预测高应力作用下是否发生岩爆。 3、作岩石全应力——应变曲线对于压力机的要求。 4、预测蠕变破坏 （二）、单轴压缩条件下岩石变形性质 单轴压缩条件下反复加载与卸载时岩石的变形特征 1、弹性岩石 线弹性岩石 完全弹性岩石 滞弹性岩石 （二）、单轴压缩条件下岩石变形性质 单轴压缩条件下反复加载与卸载时岩石的变形特征 2、弹塑性岩石 （二）、单轴压缩条件下岩石变形性质 单轴压缩条件下反复加载与卸载时岩石的变形特征 2、循环加、卸载条件下弹塑性变形特点 1、逐级加载条件下，其应力——应变曲线外包络线与连续加载条件下曲线基本一致，这种现象也称为岩石记忆。 2、每次加载、卸载曲线不重合，且围成一环行面积，称回滞环。当卸载应力水平一定时，加、卸载循环次数越多，卸载曲线与其后一次再加载曲线之间形成的回滞环面积越来越小，其彼此逐渐靠近，并趋于平行。 3、当卸载应力水平一定时，每次循环中的塑性应变逐渐减小。 4、当卸载应力不超过屈服极限时,即使循环次数很多,岩石也不会破坏,当超过屈服极限时,在某次循环中，岩石可能破坏，破坏点为与全应力——应变曲线后半程相交处，此时对应的强度称疲劳强度。 （三）、三轴压缩条件下岩石变形性质 三轴试验类型 1、常规三轴试验（假三轴试验） 轴对称三向压缩 轴对称三向拉伸 2、真三轴试验 三轴不等压 三轴等压 （三）、三轴压缩条件下岩石变形性质 三轴试验特点 1、弹性段斜率变化不大，与单轴压缩下基本相同。 2、屈服极限、峰值极限应变量、峰值强度、残余强度都与围压成正变关系。 3、大部分岩石在一定临界围压下，出现屈服平台，出现塑性流动现象。 4、达到临界围压后继续提高围压，残余强度和极限强度相等。应力——应变关系总体表现为单调递增。 5、不同围压下，各峰值强度连线为直线，初始弹性段几乎重合。 6、岩石强度也与最大主应力和最小主应力的差值有关系。 （四）、岩石变形特性参数 1、初始弹性模量：过原点的切线斜率。 2、切线弹性模量：过任意点的切线斜率。 3、割线弹性模量：原点与其他任意点的割线斜率。 4、变形模量：正应力与总应变（弹性应变与塑性应变之和）的比值。 5、体积应变：岩石变形后体积增量与原体积之比。 6、泊松比：横向应变与纵向应变之比，也叫横向变形系数。 二、岩石的扩容 （一）、岩石体积的变化 体积应变 岩石扩容的三个发展阶段 体积减小阶段 体积不变阶段 扩容阶段 （二）、岩石扩容特点分析 1、G点以下两横向变形曲线重合，说明在G点以下两个方向变形协调。过了G点一个横向变形快，一个横向变形慢，表现出明显的各向异性。不同岩石在G点的应力最小为抗压强度的2.76%,最大为62.2%，应力相差较大。 云南锡业公司松树脚矿大理岩石试件应力—应变曲线。 （二）、岩石扩容特点分析 2、E点以下为直线，E点之后曲线向左弯曲，E点应力称初始扩容应力，表示岩石初裂。F点为体积变形曲线突变点，F点应力为临界应力。超过F点之后，两横向变形速率明显增大，岩石内部裂隙逐步发展成连续裂隙，出现两横向应变之和大于纵向应变，曲线进入负应变（膨胀），预示岩石即将破裂。D点为屈服极限。 云南锡业公司松树脚矿大理岩石试件应力—应变曲线。 三、岩石的各向异性 三向应力状态下岩石的应力应变关系 三向应力状态下岩石的应力应变关系 （一）、极端各向异性体 特点：任何一个应力分量的变化都会引起六个应变分量的变化，即正应力既能引起正应变，也能引起剪应变；剪应力不仅能引起剪应变，也能引起正应变。 （二）、正交各向异性体 特点：在三个弹性对称面的两边，弹性相同，但弹性主向上弹性不同。 正交各向异性体的应力应变关系 （三）、横观各向同性体 特点：在各向同性面上弹性相同，但在垂直此面方向上弹性不同。 横观各向同性体应力应变关系 （四）、各向同性体 特点：任何一个方向岩石的弹性都相同。 三、岩石的强度特征 （一）、岩石强度类型 1、单轴抗压强度 2、单轴抗拉强度 3、抗剪强度 4、三轴抗压强度 （二）、单轴抗压强度 1、单轴抗压强度表示形式 2、影响岩石单轴抗压强度的因素