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1、关于岩石的力学性质(2)现在学习的是第1页，共23页第第2 2章章 岩块的物理力学性质岩块的物理力学性质2.2.3 3 岩石的变形性质岩石的变形性质2.2.3 3.1 .1 单轴压缩条件下的岩石变形性质单轴压缩条件下的岩石变形性质2.2.3 3.2 .2 三轴压缩条件下的岩石变形性质三轴压缩条件下的岩石变形性质2.2.3 3.3 .3 岩块的蠕变性质岩块的蠕变性质本讲内容本讲内容现在学习的是第2页，共23页一、单轴压缩条件下的岩块变形一、单轴压缩条件下的岩块变形1.1.连续加载连续加载2.3 岩块的变形性质岩块的变形性质岩块典型的应力岩块典型的应力-应变曲线应变曲线V oABCDE(+)(-)
2、L d 应力应力-应变全过程曲线应变全过程曲线压缩扩容RMT-150B岩石力学试验系统 现在学习的是第3页，共23页应力应力-应变全过程曲线应变全过程曲线.孔隙裂隙压密阶段孔隙裂隙压密阶段(OA)(OA)：曲线呈上凹型，曲线斜率随应力增加而逐渐增大。表明在力的作用下，试件中张性结构面或微裂隙闭合，岩石被压密，表现出非线性变形非线性变形的特征。横向膨胀较小，试件体积随荷载增加而减小。.弹性变形阶段弹性变形阶段(AB)(AB)：呈线性关系，变形可恢复，B点的应力为弹性极限。该变形由固体颗粒被压缩而产生的弹性变形。(1)(1)(1)(1)岩块的变形、破坏过程岩块的变形、破坏过程岩块的变形、破坏过程岩
3、块的变形、破坏过程V oABCDE(+)(-)L d 应力应力-应变全过程曲线应变全过程曲线压缩扩容现在学习的是第4页，共23页.非稳定破裂发展阶段非稳定破裂发展阶段(CD)(CD)应力-应变曲线呈下凹型,随着应力的增加,变形速率增大。原因:岩石破裂过程中,应力发生重分布,裂隙处应力集中显著;并使裂隙不断产生、延展和贯通;荷载不变时,微破裂仍发展；继续增加荷载，试件会发生破坏。试件体积由压缩转变为扩容。D D点的应力为点的应力为峰值强度峰值强度峰值强度峰值强度或或单轴抗压强度单轴抗压强度。应力应力-应变全过程曲线应变全过程曲线.微裂隙稳定发展阶段微裂隙稳定发展阶段(BC)(BC)：曲线呈线性关
4、系，为曲线，体积压缩率减小。产生新的微裂隙，随应力增加而发展;荷载不变时，微裂隙停止发展;塑性变形。C C点的应力为点的应力为屈服极限屈服极限(屈服强度屈服强度)V oABCDE(+)(-)L d 全过程曲线全过程曲线现在学习的是第5页，共23页.破坏后阶段破坏后阶段(DE)(DE)：V oABCDE(+)(-)L d 全过程曲线全过程曲线应力应力-应变全过程曲线应变全过程曲线 岩块承载力达到峰值,其内部结构基本破坏,仍保持整体状。裂隙快速发展、贯通,形成宏观断裂面。破坏的岩块沿宏观断裂面滑移,承载力随变形的增大快速降低,但仍保持一定的承载力。岩块的变形、破坏过程是一个渐岩块的变形、破坏过程是
5、一个渐岩块的变形、破坏过程是一个渐岩块的变形、破坏过程是一个渐进式发展过程，总体分为两个阶进式发展过程，总体分为两个阶进式发展过程，总体分为两个阶进式发展过程，总体分为两个阶段：峰值前阶段和峰值后阶段。段：峰值前阶段和峰值后阶段。段：峰值前阶段和峰值后阶段。段：峰值前阶段和峰值后阶段。峰值前峰值前 峰值后峰值后现在学习的是第6页，共23页应力应力-应变全过程曲线应变全过程曲线现在学习的是第7页，共23页横向应变横向应变轴向应变轴向应变体积应变体积应变现在学习的是第8页，共23页单轴压缩破坏特征单轴压缩破坏特征现在学习的是第9页，共23页弹性型弹性型弹弹-塑性型塑性型塑塑-弹性型弹性型塑塑-弹弹
6、-塑性型塑性型1塑塑-弹弹-塑性型塑性型2弹性弹性-蠕变型蠕变型(2)(2)峰值前岩块的变形特征峰值前岩块的变形特征峰值前岩块的变形特征峰值前岩块的变形特征 应力应变曲线类型及其特征应力应变曲线类型及其特征应力应变曲线类型及其特征应力应变曲线类型及其特征无裂隙的坚硬、无裂隙的坚硬、极坚硬岩极坚硬岩花岗岩、玄武岩、石英岩等裂隙少的较坚裂隙少的较坚硬岩石硬岩石石灰岩、砂砾岩等裂隙较多的裂隙较多的坚硬岩石坚硬岩石花岗岩、砂岩等坚硬的坚硬的变质岩变质岩石石(微层微层理、片理、片理理)大理岩、片麻岩压缩性压缩性高的岩高的岩石石(片理片理)片岩软弱岩石软弱岩石(米勒米勒米勒米勒6 6 6 6种曲线类型种曲
7、线类型种曲线类型种曲线类型,28,28,28,28种岩石种岩石)现在学习的是第10页，共23页(3)(3)(3)(3)峰值后岩块的变形特征峰值后岩块的变形特征峰值后岩块的变形特征峰值后岩块的变形特征葛修润等提出现在学习的是第11页，共23页2.循环加载条件下的变形特征循环加载条件下的变形特征特点：特点：加载路径（曲线）与卸载路径（曲线）基本重合，回到原点弹性恢复弹性恢复卸荷后弹性变形恢复的现象弹性后效弹性后效卸荷后大部分弹性变形很快恢复，而少部分须经过一段时间才能恢复的现象。（1 1 1 1）一次加、卸载一次加、卸载一次加、卸载一次加、卸载 1 1）荷载点在弹性极限点以下荷载点在弹性极限点以下
8、弹性极限弹性极限荷载点荷载点一次加、卸载一次加、卸载现在学习的是第12页，共23页 2 2 2 2）荷载点在弹性极限点以上荷载点在弹性极限点以上特点：特点：加载路径（曲线）与卸载路径（曲线）不重合，不回到原点弹性极限弹性极限荷载点荷载点弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形总变形总变形一次加、卸载一次加、卸载现在学习的是第13页，共23页(2)(2)(2)(2)循环加、卸载循环加、卸载不断增大荷载不断增大荷载滞回环滞回环 1 1 1 1）不断增大荷载）不断增大荷载）不断增大荷载）不断增大荷载 滞回环：滞回环：每次加载、卸载曲线围成一环形面积 岩石记忆（岩石的变形记忆）：岩石记忆（岩石的变形记忆）：指
9、循环加载条件下，应力-应变曲线的外包络线外包络线与连续加载的应力-应变曲线一致的现象。现在学习的是第14页，共23页等荷载等荷载滞回环滞回环 2 2 2 2）弹性极限以上加等荷载）弹性极限以上加等荷载）弹性极限以上加等荷载）弹性极限以上加等荷载 滞回环：滞回环：面积变小 累积变形累积变形 疲劳破坏、疲劳强度疲劳破坏、疲劳强度现在学习的是第15页，共23页二二.三轴压缩条件下的岩块变形三轴压缩条件下的岩块变形 1.1.三轴压缩试验三轴压缩试验1)真三轴试验：123 2)常规三轴试验：12=3 塑塑-弹性型弹性型3）强度曲线及剪切强度C、2)应力(应力差 )-应变 (轴向)曲线及变形模量1)3不同
10、,三轴抗压强度 不同(2)(2)(2)(2)试验成果试验成果试验成果试验成果(1)(1)(1)(1)试验类型试验类型试验类型试验类型现在学习的是第16页，共23页 2.2.围压对岩块变形破坏的影响围压对岩块变形破坏的影响1）岩石的峰值强度强度随3增大而增大应变硬化塑性塑塑-弹性型弹性型不同围压下大理岩应力应变曲线脆性塑性流动2）岩石破坏前应变破坏前应变随3增大而增大3）岩石的塑性塑性随围压增大而增加，且 逐渐由塑性转为延性延性。4）随3增大岩石变形模量变形模量增大，软岩 增大明显，致密的硬岩增大不明显5 5）随）随 3 3 3 3增大，增大，岩石的塑性不断增大，随3增大到一定值时，增大到一定值
11、时，岩石由脆性转岩石由脆性转变为塑性变为塑性。这时的围压称为这时的围压称为这时的围压称为这时的围压称为“转化转化压力压力”。6）破坏类型破坏类型破坏类型破坏类型：随随 3 3 3 3的增大，的增大，岩块从岩块从脆性脆性劈裂破坏劈裂破坏逐渐向逐渐向塑性剪切塑性剪切及及塑性流动破坏塑性流动破坏方式过渡。方式过渡。塑性现在学习的是第17页，共23页3.3.破坏类型破坏类型脆性破坏、塑性剪切破坏和塑性流动破坏三类。脆性破坏、塑性剪切破坏和塑性流动破坏三类。脆性破坏、塑性剪切破坏和塑性流动破坏三类。脆性破坏、塑性剪切破坏和塑性流动破坏三类。现在学习的是第18页，共23页三三三三.岩块的变形参数及其确定岩
12、块的变形参数及其确定岩块的变形参数及其确定岩块的变形参数及其确定变形模量、泊松比变形模量、泊松比 1)1)若其应力若其应力-应变曲线为直线应变曲线为直线此时，变形模量又称为弹性模量弹性模量（modulus of elasticity)modulus of elasticity)定义定义：指岩块在单轴压缩条件下，轴向压轴向压应力应力与轴向应变轴向应变之比。用 表示，MPaoLii弹性变形1.1.1.1.连续加载基本变形参数连续加载基本变形参数连续加载基本变形参数连续加载基本变形参数(1)(1)变形模量（变形模量（变形模量（变形模量（modulus of deformation)modulus o
13、f deformation)现在学习的是第19页，共23页变形模量、泊松比变形模量、泊松比2)2)若其应力若其应力-应变曲线非直线应变曲线非直线Lo2501i1502i初始模量初始模量():指曲线原点处切线斜率切线模量切线模量():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割线模量():指曲线上某特定点与原点连线的斜率。通常取 处的点与原点连线的斜率。一般提到的变形模量指割线模量一般提到的变形模量指割线模量现在学习的是第20页，共23页(2)(2)(2)(2)泊松比（泊松比（泊松比（泊松比（poissonpoissons ratios ratios ratios ratio)变形模量、泊松比变形模量、泊松比定义定义：指在单轴压缩条件下，横向应变（）与轴向应变（）之比。通常取 处的 与 来计算。岩石的泊松比一般小于0.5。Lo2501i1502i现在学习的是第21页，共23页弹性模量弹性模量变形参数变形参数 2.2.2.2.循环加载循环加载变形模量变形模量变形模量变形模量弹性极限弹性极限荷载点荷载点弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形总变形总变形一次加、卸载一次加、卸载现在学习的是第22页，共23页感谢大家观看现在学习的是第23页，共23页