巖石的物理力學(xué)性質(zhì)(下)巖石力學(xué)

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1、Mar,20071第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)巖石的變形是指巖石在物理因素作用下形狀和大小的變化。工程上最常研究由于外力（例如在巖石上建造大壩）作用引起的變形或在巖石中開挖引起的變形。巖石的變形對(duì)工程建（構(gòu)）筑物的安全和使用影響很大，因?yàn)楫?dāng)巖石產(chǎn)生較大位移時(shí)，建（構(gòu)）筑物內(nèi)部應(yīng)力可能大大增加，因此研究巖石的變形在巖石工程中有著重要意義。巖石在單軸壓縮狀態(tài)下的應(yīng)力—應(yīng)變曲線反復(fù)加載與卸載條件下巖石的變形特性三軸壓縮狀態(tài)下巖石的變形特征真三軸壓縮試驗(yàn)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線巖石的各向異性美國(guó)MTS公司電液閉路伺服控制巖石試驗(yàn)機(jī)§2.4巖石的變形Mar,20072第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)影響巖石變

2、形行為的因素Mar,20073第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)①在OA區(qū)段內(nèi)，曲線稍微向上彎曲，屬于壓密階段，這期間巖石中初始的微裂隙受壓閉合；②在AB區(qū)段內(nèi)，接近于直線，近似于線彈性工作階段；③BC區(qū)段內(nèi)，曲線向下彎曲，屬于非彈性階段，主要是在平行于荷載方向開始逐漸生成新的微裂隙以及裂隙的不穩(wěn)定，B點(diǎn)是巖石從彈性轉(zhuǎn)變?yōu)榉菑椥缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)；④下降段CD，為破壞階段，C點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是單軸抗壓強(qiáng)度，D點(diǎn)為殘余強(qiáng)度（靠碎塊間的摩擦力承載）。剛性壓力機(jī)單調(diào)加載1.巖石在單軸壓縮狀態(tài)下的應(yīng)力—應(yīng)變曲線Mar,20074FacultyofCivilEngineering,ChongqingUnivers

3、ity第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)低碳鋼拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線頸縮屈服強(qiáng)化彈性混凝土棱柱體受壓Mar,20075第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)線彈性完全彈性彈塑性巖石的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系是曲線，存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。卸載曲線不走加載曲線的路線，應(yīng)變也不恢復(fù)到原點(diǎn)。塑性變形（殘余變形或永久變形）：不可恢復(fù)的變形彈性變形：能恢復(fù)的變形滯回效應(yīng)（hysteresis）與時(shí)間無(wú)關(guān)只從變形能否恢復(fù)的角度Mar,20076第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)彈性模量(modulusofelasticity)：加載曲線直線段的斜率，加載曲線直線段大致與卸載曲線的割線相平行。變形模量(modulusofdeformation)：

4、取決于總的變形量，即彈性變形與塑性變形之和，它是正應(yīng)力與總的正應(yīng)變之比，它相應(yīng)于割線OP的斜率。切線模量就是曲線上的切線的斜率；割線模量就是割線的斜率；卸載模量就是卸載曲線上的切線斜率。Mar,20077第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)彈性模量泊松比(poisson’ratio)剪切模量拉梅常數(shù)體積模量巖石變形性質(zhì)的室內(nèi)測(cè)定巖石變形指標(biāo)Mar,20078第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)常見巖石的變形模量和泊松比Mar,20079第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)InstronCorporation英斯特朗公司Mar,200710第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)壓力機(jī)加壓（貯存彈性應(yīng)變能）巖石試件達(dá)峰點(diǎn)強(qiáng)度（釋放應(yīng)

5、變能）導(dǎo)致試件崩潰。AA′O2O1面積——峰點(diǎn)后，巖塊產(chǎn)生微小位移所需的能。ACO2O1面積——峰點(diǎn)后，剛性機(jī)釋放的能（貯存的能）。ABO2O1——峰點(diǎn)后，柔性機(jī)釋放的能（貯存的能）。峰值強(qiáng)度柔性壓力機(jī)剛性壓力機(jī)巖石試件剛性試驗(yàn)機(jī)工作簡(jiǎn)介Mar,200711第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)常應(yīng)力下彈塑性巖石加、卸載循環(huán)應(yīng)力－應(yīng)變曲線卸載應(yīng)力水平一定時(shí)，每次循環(huán)中的塑性應(yīng)變?cè)隽恐饾u減小，加、卸載循環(huán)次數(shù)足夠多后，塑性應(yīng)變?cè)隽繉②呌诹?。加卸載循環(huán)次數(shù)足夠多時(shí)，卸載曲線與其后一次再加載曲線之間所形成的滯回環(huán)的面積將愈變愈小，且愈靠攏而又愈趨于平行。2.反復(fù)加載與卸載條件下巖石的變形特性Mar,

6、200712第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加，塑性滯回環(huán)的面積也有所擴(kuò)大，卸載曲線的斜率也逐次略有增加（強(qiáng)化）。每次卸載后再加載，在荷載超過(guò)上一次循環(huán)的最大荷載以后，變形曲線仍沿著原來(lái)的單調(diào)加載曲線上升，好像不曾受到反復(fù)加卸荷載的影響似的，這就是所謂的巖石具有記憶效應(yīng)。彈塑性巖石在變應(yīng)力水平下加卸載循環(huán)時(shí)的應(yīng)力－應(yīng)變曲線Mar,200713第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)混凝土在重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力—應(yīng)變曲線（a）混凝土一次加荷、卸荷時(shí)的應(yīng)力－應(yīng)變曲線(b)混凝土多次加荷、卸荷時(shí)的應(yīng)力－應(yīng)變曲線（0.4～0.5）疲勞強(qiáng)度Mar,200714第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)圍壓（）對(duì)巖石

7、變形的影響隨著圍壓的增大，巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增加；隨著圍壓的增大，巖石的變形顯著增大；隨著圍壓的增大，巖石的彈性極限顯著增大；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。花崗巖應(yīng)力－應(yīng)變曲線3.三軸壓縮狀態(tài)下巖石的變形特征Mar,200715FacultyofCivilEngineering,ChongqingUniversity第2章巖石的物理力學(xué)性質(zhì)混凝土圓柱體三向受壓試驗(yàn)時(shí)，軸向應(yīng)力—應(yīng)變曲線粘土質(zhì)石英巖在不同側(cè)限