巖石力學(xué)課件.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)；巖石的強度特性；巖石的變形特性；巖石的強度理論。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)；掌握巖石的強度特性；掌握莫爾強度理論、庫倫—莫爾強度理論；了解格里菲斯理論；2021/9/301巖石力學(xué)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)巖石的強度特性第三節(jié)巖石的變形特性第四節(jié)巖石的強度理論主要內(nèi)容2021/9/302巖石力學(xué)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

2、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2021/9/303巖石力學(xué)巖石的強度性質(zhì)一、巖石的單軸抗壓強度二、巖石的三軸抗壓強度三、巖石的抗剪強度四、巖石的抗拉強度返回巖石強度:巖石材料受力破壞時所能承受的最大荷載應(yīng)力本節(jié)討論[σ]問題工程師對材料提出兩個問題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]？試驗方法2021/9/304巖石力學(xué)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）普通試驗機下的變形特性（2）剛性試驗機下的單向壓

3、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2021/9/305巖石力學(xué)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—包含孔隙在內(nèi)的巖石體積(m3)2021/9/306巖石力學(xué)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

4、一個間接反映巖石內(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小時的重量(kN)2021/9/307巖石力學(xué)（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，

5、m；A——垂直x方向的截面面積，m2；k——滲透系數(shù)，m/s。2021/9/308巖石力學(xué)(四)軟化系數(shù)Rcw——飽和單軸抗壓強度；Rc——干燥單軸抗壓強度；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2021/9/309巖石力學(xué)2021/9/3010巖石力學(xué)(五)耐崩解性試驗時，將烘干的試塊，約500g，分成10份，放入帶有篩孔(2mm)的圓筒內(nèi)，使圓筒

6、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)進行兩次，按下式計算耐崩解性指數(shù)：殘留在筒內(nèi)的試件烘干質(zhì)量mR試驗前的試件烘干質(zhì)量(mS)耐崩解性指數(shù)是通過對巖石試件進行烘干，浸水循環(huán)試驗所得的指標(biāo)。返回2021/9/3011巖石力學(xué)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，其抗壓強度有所下降，巖樣抗壓強度的下降值與凍融前的抗壓強度之比：Cf—巖石

7、的抗凍系數(shù)；Rcf—巖石凍融后的抗壓強度(kPa)2021/9/3012巖石力學(xué)密度比重1、巖石的密度：單位體積內(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。2021/9/3013巖石力學(xué)2、巖石的比重：巖石固體烘干重量（WS）與4℃時同體積純水的重量比VC——巖石實體部分(不包含孔隙）的體積；——一個大氣壓下4℃時水的重度

8、返回（3）飽和密度：巖石中的孔隙被水充填時的單位體積質(zhì)量（水中浸48小時）VV——孔隙體積ρW:一個大氣壓下4℃時水的密度(kg/m3)測定方法及適用條件：量積法、水中稱重法、蠟封法。2021/9/3014巖石力學(xué)一巖石的單軸抗壓強度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)到破壞時承受的最大軸向荷載P除以試件的橫截面積A。2.試驗方法：圓柱形試件：Ф4.8－5.2cm，高H=（2－2.5)Ф長方體試件：邊長L=4.8－5.2cm,高H=（2