巖石力學(xué)課件第2章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì).ppt

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1、第二章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)本章內(nèi)容巖石的基本物理性質(zhì)；巖石的強(qiáng)度特性；巖石的變形特性；巖石的強(qiáng)度理論?；疽笳莆諑r石的基本物理性質(zhì)，理解巖石的變形性質(zhì)；掌握巖石的強(qiáng)度特性；掌握莫爾強(qiáng)度理論、庫倫—莫爾強(qiáng)度理論；了解格里菲斯理論；2021/8/221第二章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)基本物理性質(zhì)第二節(jié)巖石的強(qiáng)度特性第三節(jié)巖石的變形特性第四節(jié)巖石的強(qiáng)度理論主要內(nèi)容2021/8/222基本物理性質(zhì)一、巖石的孔隙性二、巖石的水理性三、巖石的抗凍性四、巖石的質(zhì)量指標(biāo)返回巖石含：固相、液相、氣相（孔隙）。三相比例不同，物理性質(zhì)指標(biāo)也有所不同。聯(lián)系2021/8/223巖石的強(qiáng)度性質(zhì)一、巖石的單軸抗壓強(qiáng)度

2、二、巖石的三軸抗壓強(qiáng)度三、巖石的抗剪強(qiáng)度四、巖石的抗拉強(qiáng)度返回巖石強(qiáng)度:巖石材料受力破壞時(shí)所能承受的最大荷載應(yīng)力本節(jié)討論[σ]問題工程師對(duì)材料提出兩個(gè)問題1.最大承載力——許用應(yīng)力[σ]？2.最大允許變形——許用應(yīng)變[ε]？試驗(yàn)方法2021/8/224巖石的變形特性（彈，塑，粘）一、巖石在單軸壓縮作用下的變形特性（1）普通試驗(yàn)機(jī)下的變形特性（2）剛性試驗(yàn)機(jī)下的單向壓縮的變形特性二巖石在三軸壓應(yīng)力下的變形特性三、巖石的流變特性返回2021/8/225一、巖石的孔隙性：（一）孔隙比VV—孔隙體積(m3)Vs—巖石固體的體積(m3)（二）孔隙率V=VV+Vs返回——反映孔隙發(fā)育程度的指標(biāo)V—包含孔隙

3、在內(nèi)的巖石體積(m3)2021/8/226二、巖石的水理性質(zhì)（一）含水性1、含水量：巖石孔隙中含水量(WW)與巖石烘干重量(Ws)比值的百分率w=Ww/Ws×100％2、吸水率：干燥巖石試樣在一個(gè)大氣壓和室溫條件下吸入水的重量與巖石烘干重量之比吸水率是一個(gè)間接反映巖石內(nèi)孔隙多少的指標(biāo)W0－烘干巖樣浸水48h后的濕重(kN)含水性膨脹性軟化性滲透性耐崩解性Ws：在105-110°C溫度下烘干24小時(shí)的重量(kN)2021/8/227（二）滲透性滲透性：在一定的水壓作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力，可用滲透系數(shù)來衡量。滲透系數(shù)是介質(zhì)對(duì)某種特定流體的滲透能力，取決于巖體物理特性和結(jié)構(gòu)特征，如孔隙

4、和裂隙大小，開閉程度以及連通情況等大多滲透性可用達(dá)西（Darcy）定律描述：——水頭變化率；qx——沿x方向水的流量，m3/s；h——水頭高度，m；A——垂直x方向的截面面積，m2；k——滲透系數(shù)，m/s。2021/8/228(四)軟化系數(shù)Rcw——飽和單軸抗壓強(qiáng)度；Rc——干燥單軸抗壓強(qiáng)度；η（η≤1）越小，表示巖石受水的影響越大(見表2-2）。軸向自由膨脹（%）H——試件高度徑向自由膨脹（%）D——直徑（三）巖石的膨脹性自由膨脹率：無約束條件下，浸水后膨脹變形與原尺寸之比2021/8/2292021/8/2210(五)耐崩解性試驗(yàn)時(shí)，將烘干的試塊，約500g，分成10份，放入帶有篩孔(2m

5、m)的圓筒內(nèi)，使圓筒在水槽中以20r／min速度連續(xù)轉(zhuǎn)10分鐘，然后將留在圓筒內(nèi)的石塊取出烘干稱重。如此反復(fù)進(jìn)行兩次，按下式計(jì)算耐崩解性指數(shù)：殘留在筒內(nèi)的試件烘干質(zhì)量mR試驗(yàn)前的試件烘干質(zhì)量(mS)耐崩解性指數(shù)是通過對(duì)巖石試件進(jìn)行烘干，浸水循環(huán)試驗(yàn)所得的指標(biāo)。返回2021/8/2211三、巖石的抗凍性抗凍性:巖石抵抗凍（脹）融破壞的性能，通常用抗凍系數(shù)表示。返回巖石的抗凍系數(shù)是指巖樣在±25℃的溫度區(qū)間內(nèi)，反復(fù)降溫、凍結(jié)、升溫、融解，其抗壓強(qiáng)度有所下降，巖樣抗壓強(qiáng)度的下降值與凍融前的抗壓強(qiáng)度之比：Cf—巖石的抗凍系數(shù)；Rcf—巖石凍融后的抗壓強(qiáng)度(kPa)2021/8/2212密度比重1、巖石

6、的密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)巖石的質(zhì)量。四、巖石的質(zhì)量指標(biāo)（1）天然密度：自然狀態(tài)下，單位體積質(zhì)量M——巖石總質(zhì)量，kg；V——總體積，m3。（2）干密度：巖塊中的孔隙水全部蒸發(fā)后的單位體積質(zhì)量（108℃烘24h）Ms——巖石烘干后的質(zhì)量，kg。2021/8/22132、巖石的比重：巖石固體烘干重量（WS）與4℃時(shí)同體積純水的重量比VC——巖石實(shí)體部分(不包含孔隙）的體積；——一個(gè)大氣壓下4℃時(shí)水的重度返回（3）飽和密度：巖石中的孔隙被水充填時(shí)的單位體積質(zhì)量（水中浸48小時(shí)）VV——孔隙體積ρW:一個(gè)大氣壓下4℃時(shí)水的密度(kg/m3)測(cè)定方法及適用條件：量積法、水中稱重法、蠟封法。2021/8/221

7、4一巖石的單軸抗壓強(qiáng)度1.定義：指巖石試件在單軸壓力作用下（無圍壓，只受軸向壓力）所能承受的最大壓應(yīng)力，也即是巖石在達(dá)到破壞時(shí)承受的最大軸向荷載P除以試件的橫截面積A。2.試驗(yàn)方法：圓柱形試件：Ф4.8－5.2cm，高H=（2－2.5)Ф長(zhǎng)方體試件：邊長(zhǎng)L=4.8－5.2cm,高H=（2－2.5)L兩端面垂直于軸線±0.25o試件兩端不平度0.05mm；試件標(biāo)準(zhǔn)：試驗(yàn)裝置：2021/8/22152