岩石的1岩石的力学性质.doc

岩石的 1 岩石的力学性质-岩石的变形岩石的强度: 岩石抵抗外力作用的能力,岩石破坏时能够承受的最大应力。岩石的变形: 岩石在外力作用下发生形态(形状、体积)变化。岩石在荷载作用下, 首先发生的物理力学现象是变形。随着荷载的不断增加, 或在恒定载荷作用下,随时间的增长,岩石变形逐渐增大,最终导致岩石破坏。岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。? 岩石变形性质的几个基本概念?1) 弹性(elasticity) : 物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形, 而去除外力( 卸载) 后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性。?弹性体按其应力-应变关系又可分为两种类型: ?线弹性体:应力-应变呈直线关系。?非线性弹性体:应力—应变呈非直线的关系。?2 )塑性( plasticity ): 物体受力后产生变形,在外力去除(卸载)后变形不能完全恢复的性质,称为塑性。?不能恢复的那部分变形称为塑性变形,或称永久变形,残余变形。?在外力作用下只发生塑性变形的物体,称为理想塑性体。?理想塑性体,当应力低于屈服极限时,材料没有变形,应力达到后,变形不断增大而应力不变,应力-应变曲线呈水平直线. ?3) 黏性(viscosity): 物体受力后变形不能在瞬时完成, 且应变速率随应力增加而增加的性质,称为粘性。?应变速率与时间有关,- > 黏性与时间有关?其应力-应变速率关系为过坐标原点的直线的物质称为理想粘性体(如牛顿流体), ?4 )脆性(brittle): 物体受力后,变形很小时就发生破裂的性质。?5) 延性(ductile): 物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质, 称为延性。? 岩石变形指标及其确定?岩石的变形特性通常用弹性模量、变形模量和泊松比等指标表示。 3 )全应力-应变曲线的工程意义?①揭示岩石试件破裂后,仍具有一定的承载能力。?②预测岩爆。?若 A>B ,会产生岩爆?若 B>A ,不会产生岩爆?③预测蠕变破坏。?当应力水平在 H 点以下时保持应力恒定,岩石试件不会发生蠕变。?应力水平在 G-H 点之间保持恒定。蠕变应变发展会和蠕变终止轨迹相交,蠕变将停止,岩石试件不会破坏。?若应力水平在 G 点及以上保持恒定, 则蠕变应变发展就和全应力—应变曲线的右半部,试件将发生破坏。?④预测循环加载条件下岩石的破坏。?循环荷载:爆破,而且是动荷载。?在高应力水平下循环加载,岩石在很短时间内就破坏。?在低应力水平下循环加载, 岩石可以经历相对较长一段时间, 岩石工程才会发生破坏。?所以,根据岩石受力水平,循环荷载的大小、周期、全应力—应变曲线来预测循环加载条件下岩石破坏时间。?围压对岩石变形的影响得出如下结论: ?①随着围压的增大,岩石的抗压强度显著增加; ?②随着围压的增大,岩石的变形显著增大; ?③随着围压的增大,岩石的弹性极限显著增大; ?④随着围压的增大, 岩石的应力—应变曲线形态发生明显改变; 岩石的性质发生了变化:由弹脆性→弹塑性→应变硬化。?围压对岩石变形的影响得出如下结论: ?①随着围压的增大,岩石的抗压强度显著增加; ?②随着围压的增大,岩石的变形显著增大; ?③随着围压的增大,岩石的弹性极限显著增大; ?④随着围压的增大, 岩石的应力—应变曲线形态发生明显改变; 岩石的性质发生了变 化: 由弹脆性→弹 塑性