岩石的变形特性.ppt

1、岩石的蠕变特性通常用蠕变曲线（ε-t曲线）表示岩石的蠕变特性。岩石的蠕变性能二、岩石的变形特性1、岩石典型的全应力-应变曲线根据其变化特点，可将岩石变形的整个过程划分为4个阶段：（1）裂隙压密阶段（OA）：曲线上凹（2）弹性变形阶段（AB）:呈直线（3）塑性变形阶段（BC）：曲线下凹（4）破坏后阶段（CD）：残余强度σD峰值强度σC2、岩石变形曲线的基本形式（1）直线型：坚硬、完整无裂隙岩体直线型下凹型上凹型S型（2）下凹型：节理裂隙发育，泥质充填，岩性软弱（3）上凹型：坚硬但裂隙发育，多呈张开而无充填物其它形式可看成是这三种形式的组合，如S型。米勒(Miller)根据岩石的应力-应变曲线随着岩石的性质有各种不同形式的特点，采用28种岩石进行了大量的单轴试验后，将岩石的应力-应变曲线分成6种类型，如下表所示：致密、坚硬、少裂隙少裂隙、岩性较软致密、坚硬、多裂隙较多裂隙、岩性较软弹性岩石：加载曲线和卸载曲线重合。弹塑性岩石：卸载点应力高于弹性极限，产生回滞环塑－弹性岩石或塑－弹－塑岩石：回滞环单轴压缩状态下反复加载和卸载时的岩石变形特性等循环加载12345OC变形记忆不断增大载荷循环加载刚性压力机与全应力－应变曲线及破坏后的性态添加标题0A段：微裂隙闭合阶段,微裂隙压密极限σA。添加标题AB段：近似直线，弹性阶段，σB为弹性极限。添加标题BC段：屈服阶段，σC为屈服极限。添加标题CD段：破坏阶段，σD为强度极限，即单轴抗压强度。添加标题DE段：即破坏后阶段,σE为残余强度。”瓦威尔西克（WawerSik,1968）对岩石开始宏观破坏后的性态做了仔细研究，所得结果如图所示。类型1：试件仍有一定的强度。要使试件进一步破坏，试验机必须进一步作功，这种类型为稳定破坏型。应力－应变曲线的破坏后区斜率为负。这种类型为稳定破坏型；（孔隙率大的沉积岩和部分结晶岩）类型2：试件受力达到其极限强度以前储存的弹性变形能就足以使试件完全破坏，不但不需要试验机进一步作功，还要逐步卸载，才能作出破坏后区应力－应变曲线。应力－应变曲线的破坏后区斜率为正。这种类型为非稳定破坏型；（细粒结晶岩）4、三轴压缩状态下的岩石变形特性岩石在常规三轴试验条件下的变形特性岩石在常规三轴试验条件下的变形特征通常用轴向应变ε1与主应力差(σ1-σ3)的关系曲线表示。围压对岩石变形的影响图三轴应力状态下大理岩的应力－应变曲线围压对岩石刚度的影响砂岩：孔隙较多，岩性较软，σ3增大，弹性模量变大。辉长岩：致密坚硬，σ3增大，弹性模量几乎不变。围压对岩石强度的影响?三轴应力状态下大理岩的应力－应变曲线岩石的真三轴试验在20世纪60年代才开始的。σ3＝常数，极限应力σ1随σ2增大而增大，但破坏前的塑性变形量却减小；破坏形式从延性向脆性变化；σ2＝常数，极限应力σ1随σ3增大而增大，破坏前的塑性变形量增大，但屈服极限未变。破坏形式从脆性向延性变化。单击此处添加小标题(2)、岩石在真三轴试验条件下的变形特性3-6岩体现场试验及变形指标的测定目的：测定岩体的变形指标E、μ，测定σ－ε关系。岩体现场变形试验方法：静力法、动力法（弹性波测量法）常用的静力法有：承压板试验（千斤顶荷载试验）、径向荷载试验、水压法等。1、表面承压板试验试验装置由四部分组成：垫板（承压板）、加荷装置（千斤顶或压力枕）、传力装置（传力支柱、传力柱垫板）、变形测量装置（测微计）现场原位试验采用何种加荷方式，可根据岩体结构和工程要求而定。完整岩体：可采用大循环加荷方式，以确定岩体在不同荷载下的变形特性；加荷方式多裂隙岩体：可采用多循环或单循环加荷方式，以了解各种结构面对岩体变形的影响。设垫板总变形（位移）量为W0,其中弹性变形量为We,塑性变形量为Wp,则岩体的变形指标：式中：p—受荷面单位面积上的压力；b—承压板直径或边长;ω与承压板形状和刚度有关的系数，方形板为0.88，圆形板为0.79；μ岩体泊松比。岩体变形模量：岩体弹性模量：钻孔承压板法表面承压板法测得的岩体变形模量偏低，这是由于工程岩体表面附近岩体大多发生了不同程度的松动。为了排除松动的影响，开始采用孔底承压板法测定岩体变形模量。测定结果表明：孔底承压板法测得的原位岩体变形参数比表面承压板试验测定值高很多，甚至高达10余倍。岩石变形特性参数的测定弹性模量E的确定A、线弹性类岩石――σ～ε曲线呈线性关系，曲线上任一点P的弹性模量E：B、σ～ε曲线呈非线性关系初始模量:切线模量（直线段）：割线模量：工程上常用E50：初始模量反映