巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)

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1、第二章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)是巖體最基本、最重要的性質(zhì)之一，也是巖石力學(xué)學(xué)科中研究最早、最完善的內(nèi)容之一。基本要求：掌握巖石的基本物理性質(zhì)，理解巖石的變形性質(zhì)掌握巖石的強(qiáng)度性質(zhì)；理解巖石的流變特性及分類，理解巖石介質(zhì)模型理解巖石的破壞機(jī)理，了解格里菲斯理論掌握莫爾強(qiáng)度理論，掌握庫(kù)侖—莫爾強(qiáng)度理論第一章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)主講內(nèi)容：第一節(jié)巖石的物理性質(zhì)第二節(jié)巖石的強(qiáng)度性質(zhì)第三節(jié)巖石的變形特征第四節(jié)巖石的流變特性第五節(jié)巖石的強(qiáng)度理論一、巖石的容重二、巖石的比重三、巖石的孔隙性四、巖石的水理性質(zhì)第一節(jié)巖石的基本物理性質(zhì)含水性吸水性透水性軟化性抗凍

2、性膨脹性崩解性一、巖石的容重：巖石單位體積（包括巖石內(nèi)孔隙體積）的重量稱為巖石的容重，容重的表達(dá)式為：巖石的容重取決于組成巖石的礦物成分、孔隙發(fā)育程度及其含水量。巖石容重的大小，在一定程度上反映出巖石力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣。根據(jù)巖石的含水狀況，將容重分為天然容重、干容重、和飽和容重。測(cè)定方法：量積法（直接法）、水中法、蠟封法第一節(jié)巖石的基本物理性質(zhì)巖石的比重：巖石固體重量（Ws）與同體積水在4℃時(shí)的重量比Vs——固體體積；——水的比重二、巖石的比重三、巖石的孔隙性：反映裂隙發(fā)育程度的指標(biāo)巖石中的空隙有開型空隙和閉型空隙之分；開型空隙按其開啟程度又有大、小開型空隙之分?？偪?/p>

3、隙率（n）總開空隙率（n0）大開空隙率（nb）小開空隙率（ns）閉空隙率(nc)一般提到的巖石空隙率系指總空隙率第二節(jié)巖石的強(qiáng)度特性強(qiáng)度單向抗壓強(qiáng)度單向抗拉強(qiáng)度剪切強(qiáng)度三軸壓縮真三軸假三軸PPPP一、巖石的單軸抗壓強(qiáng)度1.定義：巖石在單軸壓縮荷載作用下達(dá)到破壞前所能承受的最大壓應(yīng)力稱為巖石的單軸抗壓強(qiáng)度式中：P——無(wú)側(cè)限的條件下的軸向破壞荷載A——試件截面積σc=P/APPA二、巖石的抗拉強(qiáng)度定義：巖石在單軸拉伸荷載作用下達(dá)到破壞時(shí)所能承受的最大拉應(yīng)力稱為巖石的單軸抗拉強(qiáng)度(Tensilestrength)。試件在拉伸荷載作用下的破壞通常是沿其橫截面的斷裂破壞。直

4、接試驗(yàn)間接試驗(yàn)試驗(yàn)方法三巖石的抗剪強(qiáng)度1.定義巖石在剪切荷載作用下達(dá)到破壞前所能承受的最大剪應(yīng)力稱為巖石的抗剪切強(qiáng)度（Shearstrength）。所能抵抗的最大剪應(yīng)力常用表示剪切強(qiáng)度試驗(yàn)分為非限制性剪切強(qiáng)度試驗(yàn)（Unconfinedshearstrengthtest）和限制性剪切強(qiáng)度試驗(yàn)（Confinedshearstrengthtest）二類。非限制性剪切試驗(yàn)在剪切面上只有剪應(yīng)力存在，沒有正應(yīng)力存在；限制性剪切試驗(yàn)在剪切面上除了存在剪應(yīng)力外，還存在正應(yīng)力。四.三軸抗壓強(qiáng)度1)定義：巖石在三向壓縮荷載作用下，達(dá)到破壞時(shí)所能承受的最大壓應(yīng)力稱為巖石的三軸抗壓強(qiáng)度(

5、Triaxialcompressivestrength)。與單軸壓縮試驗(yàn)相比，試件除受軸向壓力外，還受側(cè)向壓力。側(cè)向壓力限制試件的橫向變形，因而三軸試驗(yàn)是限制性抗壓強(qiáng)度(confinedcompressivestrength)試驗(yàn)。第三節(jié)巖石的變形性質(zhì)巖石的變形有彈性變形、塑性變形和粘性變形三種.彈性：物體在受外力作用的瞬間即產(chǎn)生全部變形，而去除外力后又能立即恢復(fù)其原有形狀和尺寸的性質(zhì)。塑性：物體受力后變形，在外力去除后變形不能完全恢復(fù).粘性：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)彈性塑性粘性巖石變形指標(biāo)及其確定1.彈性模量E的定義為，由于

6、單向受壓情況下巖石的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性的，因此變形模量不是常數(shù)，常用的變形模量有以下幾種：1）初始模量，用應(yīng)力應(yīng)變曲線坐標(biāo)原點(diǎn)的切線斜率表示3）割線模量，由應(yīng)力應(yīng)變曲線的起始點(diǎn)與曲線上另一點(diǎn)作割線，割線的斜率就是割線模量，一般選強(qiáng)度為50%的應(yīng)力點(diǎn)2）切線模量，用應(yīng)力應(yīng)變曲線任一點(diǎn)的切線斜率表示：第四節(jié)巖石的流變理論流變現(xiàn)象：材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，稱為流變性。材料變形過(guò)程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象，稱為流變現(xiàn)象。蠕變流變的種類：松弛彈性后效彈性元件(H)流變學(xué)中的基本元件:塑性元件(Y)粘性元件(N)流變的概念流變現(xiàn)象：材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有

7、關(guān)的性質(zhì)，稱為流變性。材料變形過(guò)程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象，稱為流變現(xiàn)象。流變的種類：蠕變松弛彈性后效應(yīng)力不變，應(yīng)變隨時(shí)間增加而增長(zhǎng)流變的概念流變現(xiàn)象：材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，稱為流變性。材料變形過(guò)程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象，稱為流變現(xiàn)象。流變的種類：蠕變松弛彈性后效應(yīng)變不變，應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小流變的概念流變現(xiàn)象：材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，稱為流變性。材料變形過(guò)程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象，稱為流變現(xiàn)象。流變的種類：蠕變松弛彈性后效加載或卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象（1）彈性元件（N）(b)(a)彈性元件的模型簡(jiǎn)圖與應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系從上圖可以看出

8、彈性元件的