岩石力学第二章岩石的物理力学性质.ppt

第二章岩石的物理力学性质

最基本、最重要性质之一——物理力学性质第二讲岩石的物理性质物理性质与化学性质？天然岩石由几相组成？第二讲岩石的物理性质

学习主要内容1、岩石的质量指标？2、岩石的孔隙性？3、岩石的水理性质？§2.1岩石的基本物理性质1、天然密度（ρ）和天然重度（γ）指岩石在天然状态下的密度和重度。2干密度（ρd）和干重度(γd)式中：ms——岩石试件烘干后的质量(g)；V——岩石试件的体积(cm3)；g——重力加速度。3、饱和密度（ρd）和饱和重度(γw)饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。4、颗粒密度（ρs）颗粒密度就是岩石固体物质的质量与固体的体积之比值。2.2比重(Δ)岩石的比重=指岩石固体的密度/同体积水的密度之比。岩石固体体积(指不包括孔隙体积)2.3、岩石的孔隙性2.4岩石的水理性质（1）岩石含水率(ω)吸水率(ω1)：（2）岩石的饱水率（ω2）（3）岩石的饱水系数（Ks）?2.4.2、岩石的软化性?2.4.3岩石的膨胀性2.4.5、岩石的透水性2.4.7、岩石的崩解性本讲重点：回顾上堂课学习要点：物理性质：1、质量指标；2、孔隙指标；3、水理指标；4、其他指标。第三讲岩石的变形性质教学目的：掌握1、岩石的变形性质，强度性质的概念；2、应力、应变概念，岩石的单轴压缩变形特性，应力－应变全过程曲线的工程意义；3、变形性质的实验方法、表示方法；4、岩石的变形性质特征。教学重点：岩石变形性质特征：应力—应变曲线。岩石在载荷下——变形——破坏应力与应变应力：“单位面积上所承受的内力”。公式记为σ=F/S应变：3.2变形性质的实验方法

单轴压缩下岩石的变形试验岩石压缩试验伺服控制三轴压力机采用刚度很大的刚性试验机，或伺服材料试验机进行试验，则可以发现，应力达到最大值后，试样并不产生碎裂，强度也不会降低到零。应力-应变曲线上出现“破坏后”阶段。工程意义：岩石破坏后不会完全卸载，还具有承载能力—残余强度；判断岩爆3.3应力——应变曲线类型3.4变形曲线基本形状及变形指标变形曲线基本形状及变形指标初始模量：是应力一应变曲线在原点切线的斜率。变形曲线基本形状及变形指标泊松比μ，是岩石在单向受压条件下侧向应变与纵向应变之比。一般说来，由于这一指标是由弹性理论引入的．故只适用于岩石弹性变形阶段，当岩石受压内部出现破裂时，泊松效应失效。3.5岩石的扩容一是了解岩石的性质；二是预测岩石的破坏：扩容的发生，是岩石中裂隙扩展导致的。它的发生往往远早于岩石的破坏，如果能正确掌握体积变形曲线上的应力值，可作为预报岩石破坏的重要判据。3.6荷载条件对岩石单轴压缩变形、强度性质的影响(一)加载方式的影响单调加载循环加载3.7单轴压缩状态下反复加载和卸载时的岩石变形特性思考题：

1、影响岩石强度特性的主要因素有哪些？

2、何谓岩石的应力-应变全过程曲线？

习题：

P30页2-1

第四讲岩石的流变性本讲主要内容：一、什么是蠕变，松弛，弹性后效？二、蠕变性质三、长期强度四、岩石介质力学模型：3种模型岩石的变形不仅表现出弹性和塑性，也具有流变性。流变性质：岩石在力的作用下，其应力-应变关系与时间相关的性质。4.1基本概念一、什么是蠕变，松弛，弹性后效？蠕变：恒力，t，应变松弛：恒应变，t，应力弹性后效：卸载后，应变慢于应力。4.2蠕变性质岩石的蠕变分为稳定和不稳定。稳定I：小荷载，蠕变速度较快，随时间变形趋近稳定极限后不在增长。不稳定IIIII：初始蠕变阶段------稳定（等速）蠕变阶段-----加速蠕变阶段。影响蠕变主要因素：组成矿石矿物成分、试验环境（应力水平对蠕变影响，温度湿度对蠕变影响）二、岩石的不稳定蠕变曲线4.3长期强度一、什么是长期强度？1、当加载荷载达到岩石瞬时强度时，岩石破坏2、当加载荷载低于瞬时强度时，荷载持续作用的时间足够长，岩石也可能发生破坏。岩石强度随外荷载作用时间的延长而降低，把t→∞的强度------岩石的长期强度。4.4岩石介质三种模型岩石具有黏性、弹性、塑性材料的综合性质，也是一种复杂的流变材料。有必要对变形过程做数学模拟。采用流