巖石的1巖石的力學(xué)性質(zhì)

《巖石的1巖石的力學(xué)性質(zhì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、巖石的1巖石的力學(xué)性質(zhì)－巖石的變形巖石的強(qiáng)度：巖石抵抗外力作用的能力，巖石破壞時(shí)能夠承受的最大應(yīng)力。巖石的變形：巖石在外力作用下發(fā)生形態(tài)（形狀、體積）變化。巖石在荷載作用下，首先發(fā)生的物理力學(xué)現(xiàn)象是變形。隨著荷載的不斷增加，或在恒定載荷作用下，隨時(shí)間的增長，巖石變形逐漸增大，最終導(dǎo)致巖石破壞。巖石變形過程中表現(xiàn)出彈性、塑性、粘性、脆性和延性等性質(zhì)?！?.5巖石變形性質(zhì)的幾個(gè)基本概念§1）彈性(elasticity)：物體在受外力作用的瞬間即產(chǎn)生全部變形，而去除外力(卸載)后又能立即恢復(fù)其原有形狀和尺寸的性質(zhì)稱為彈性?！鞆椥泽w按其應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系又可分為兩種類型：§線

2、彈性體：應(yīng)力－應(yīng)變呈直線關(guān)系。§非線性彈性體：應(yīng)力—應(yīng)變呈非直線的關(guān)系?！?）塑性（plasticity）：物體受力后產(chǎn)生變形，在外力去除（卸載）后變形不能完全恢復(fù)的性質(zhì)，稱為塑性?！觳荒芑謴?fù)的那部分變形稱為塑性變形，或稱永久變形，殘余變形。§在外力作用下只發(fā)生塑性變形的物體，稱為理想塑性體。§理想塑性體，當(dāng)應(yīng)力低于屈服極限時(shí)，材料沒有變形，應(yīng)力達(dá)到后，變形不斷增大而應(yīng)力不變，應(yīng)力－應(yīng)變曲線呈水平直線.§3）黏性(viscosity):物體受力后變形不能在瞬時(shí)完成，且應(yīng)變速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)，稱為粘性。§應(yīng)變速率與時(shí)間有關(guān)，－>黏性與時(shí)間有關(guān)§其應(yīng)力－應(yīng)變速

3、率關(guān)系為過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的物質(zhì)稱為理想粘性體（如牛頓流體），§4）脆性(brittle):物體受力后，變形很小時(shí)就發(fā)生破裂的性質(zhì)?！?）延性(ductile):物體能承受較大塑性變形而不喪失其承載力的性質(zhì)，稱為延性。§1.7巖石變形指標(biāo)及其確定§巖石的變形特性通常用彈性模量、變形模量和泊松比等指標(biāo)表示。3）全應(yīng)力－應(yīng)變曲線的工程意義§①揭示巖石試件破裂后，仍具有一定的承載能力?！膦陬A(yù)測巖爆?！烊鬉>B，會產(chǎn)生巖爆§若B>A，不會產(chǎn)生巖爆§③預(yù)測蠕變破壞?！飚?dāng)應(yīng)力水平在H點(diǎn)以下時(shí)保持應(yīng)力恒定，巖石試件不會發(fā)生蠕變?！鞈?yīng)力水平在G－H點(diǎn)之間保持恒定。蠕變應(yīng)變發(fā)展會和蠕

4、變終止軌跡相交，蠕變將停止，巖石試件不會破壞。§若應(yīng)力水平在G點(diǎn)及以上保持恒定，則蠕變應(yīng)變發(fā)展就和全應(yīng)力—應(yīng)變曲線的右半部，試件將發(fā)生破壞?！膦茴A(yù)測循環(huán)加載條件下巖石的破壞?！煅h(huán)荷載：爆破，而且是動荷載。§在高應(yīng)力水平下循環(huán)加載，巖石在很短時(shí)間內(nèi)就破壞?！煸诘蛻?yīng)力水平下循環(huán)加載，巖石可以經(jīng)歷相對較長一段時(shí)間，巖石工程才會發(fā)生破壞?！焖?，根據(jù)巖石受力水平，循環(huán)荷載的大小、周期、全應(yīng)力—應(yīng)變曲線來預(yù)測循環(huán)加載條件下巖石破壞時(shí)間。§圍壓對巖石變形的影響得出如下結(jié)論：§①隨著圍壓的增大，巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增加；§②隨著圍壓的增大，巖石的變形顯著增大；§③隨著圍壓的增大

5、，巖石的彈性極限顯著增大；§④隨著圍壓的增大，巖石的應(yīng)力—應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯改變；巖石的性質(zhì)發(fā)生了變化：由彈脆性→彈塑性→應(yīng)變硬化?！靽鷫簩r石變形的影響得出如下結(jié)論：§①隨著圍壓的增大，巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增加；§②隨著圍壓的增大，巖石的變形顯著增大；§③隨著圍壓的增大，巖石的彈性極限顯著增大；§④隨著圍壓的增大，巖石的應(yīng)力—應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯改變；巖石的性質(zhì)發(fā)生了變化：由彈脆性→彈塑性→應(yīng)變硬化。1.11巖石的擴(kuò)容§擴(kuò)容：當(dāng)外力繼續(xù)增加，巖石試件的體積不是減小，而是大幅度增加，且增長速率越來越大，最終將導(dǎo)致巖石試件的破壞，這種體積明顯擴(kuò)大的現(xiàn)象稱為擴(kuò)容?！鞂?shí)

6、驗(yàn)表明：體積應(yīng)變曲線可以分為三個(gè)階段：§①體積變形階段體積應(yīng)變在彈性階段內(nèi)隨應(yīng)力增加而呈線性變化（體積減?。?，在此階段內(nèi)，軸向壓縮應(yīng)變大于側(cè)向膨脹。稱為體積變形階段。在此階段后期，隨應(yīng)力增加，巖石的體積變形曲線向左轉(zhuǎn)彎，開始偏離直線段，出現(xiàn)擴(kuò)容。§在一般情況下，巖石開始出現(xiàn)擴(kuò)容時(shí)的應(yīng)力約為其抗壓強(qiáng)度的1/3～1/2左右?！膦隗w積不變階段在這一階段內(nèi)，隨著應(yīng)力的增加，巖石雖有變形，但體積應(yīng)變增量近于零，即巖石體積大小幾乎沒有變化。§在此階段內(nèi)可認(rèn)為軸向壓縮應(yīng)變等于側(cè)向膨脹，因此稱為體積不變階段?！膦蹟U(kuò)容階段當(dāng)外力繼續(xù)增加，巖石試件的體積不是減小，而是大幅度增加，且增

7、長速率越來越大，最終將導(dǎo)致巖石試件的破壞，這種體積明顯擴(kuò)大的現(xiàn)象稱為擴(kuò)容，此階段稱為擴(kuò)容階段。§在此階段內(nèi)，當(dāng)試件臨近破壞時(shí)，兩側(cè)向膨脹變形之和超過最大主應(yīng)力方向上的壓縮變形值?！爝@時(shí)，巖石試件的泊松比已經(jīng)不是一個(gè)常量?！臁煊绊憥r石力學(xué)性質(zhì)的主要因素§)水對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響§結(jié)合水：產(chǎn)生三種作用：連結(jié)作用、潤滑作用、水楔作用?！爝B結(jié)作用：將礦物顆粒拉近、接緊，起連結(jié)作用?！鞚櫥饔茫嚎扇茺}溶解，膠體水解，使原有的連結(jié)變成水膠連結(jié)，導(dǎo)致礦物顆粒間連結(jié)力減弱，摩擦力減低，水起到潤滑劑的作用?！焖ㄗ饔茫寒?dāng)兩個(gè)礦物顆?？康煤芙?，有水分子補(bǔ)充到礦物表面時(shí)，礦物顆粒利用其

8、表面吸著力