岩石的物理力学性质下岩石力学.ppt

Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
岩石的变形是指岩石在物理因素作用下形状和大小的变化。工程上最常研究由于外力（例如在岩石上建造大坝）作用引起的变形或在岩石中开挖引起的变形。岩石的变形对工程建（构）筑物的安全和使用理力学性质
围压（ ）对岩石变形的影响
随着围压的增大，岩石的抗压强度显著增加；
随着围压的增大，岩石的变形显著增大；
随着围压的增大，岩石的弹性极限显著增大；
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。
花岗岩应力－应变曲线
编辑课件
Mar , 2007
*
Faculty of Civil Engineering, Chongqing University
第2章 岩石的物理力学性质
混凝土圆柱体三向
受压试验时，轴向
应力—应变曲线
粘土质石英岩在不同侧限压力下的轴向 应力—应变曲线以及径向应变—轴向应变曲线
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
轴向应力—体积应变曲线
开始压缩的时候，整体体积减小，孔隙压密，纵向变形来不及转变成横向应变 ，直到应力大约达到强度的—半时，二者相等，体积保持不变，此后，岩石破坏，出现更多裂隙，交叉且相互联合形成宏观断裂面，岩石的变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移，体积增大（扩容dilatancy） 。
轴向应力—应变曲线
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象
称为岩石的各向异性。
=
=
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
在物体内的任一点沿任何两个不同方向的弹性性质都互不相同，任何一个应力分量都会引起六个应变分量。三向应力状态下，弹性矩阵为对称矩阵，36个弹性常数只有21个是独立的。
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
在弹性体中存在着三个互相正交的弹性对称面，在各个面两边的对称方向上，弹性相同，但在这个弹性主向上弹性并不相同，这种物体称为正交各向异性体。
由于对称的关系，正应力分量只能引起线应变，不会引起剪应变；剪应力分量只能引起与其相应的剪应变，不会引起线应变。
正交各向异性体只有9个独立的弹性常数。
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
分别为各向同性面（横向）内岩石的弹性模量和泊松比
分别为垂直于各向同性面（纵向）方向的弹性模量和泊松比
在岩石某一平面内的各方向弹性性质相同，这个面称为各向同性面，而垂直此面方向的力学性质是不同的，具有这种性质的物体称为横观各向同性体（Z 方向和X 方向的弹性性质相同）。
横观各向同性体只有5个独立的常数，即
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
若物体内的任一点沿任何方向的弹性都相同，则这样的物体称为各向同性体。各向同性体的弹性参数中只有2个是独立的，即弹性模量 和泊松比 。
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
岩石在力的作用下发生与时间相关的变形的性质，称为岩石的流变性（粘性）。
蠕变是指在应力为恒定的情况下岩石变形随时间发展的现象。
在不变的应力长期持续作用下，变形随时间增长的现象称为徐变。
松弛是指在应变保持恒定的情况下岩石的应力随时间而减少的现象。
弹性后效是指在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。
蠕变与松弛的特征曲线
creep
relaxation
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质


阿尔卑斯山谷反倾岩层中蠕动
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
稳定蠕变
不稳定蠕变
初始蠕变段
等速蠕变段或
稳定蠕变段
加速蠕变段
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
编辑课件
Mar , 2007
*
第2章 岩石的物理力学性质
经验方程法：
根据岩石蠕变试验结果，由数理统计学的回归拟合方法建立经验方程。
微分方程法：
将介质理想化，归纳成各种模型，模型用理想化的具有基本性能（