岩石力学3章.pptVIP

岩石力学性质主要是指岩石的变形(deformation )特征及岩石的强度(strength )。 影响岩石力学性质的因素很多，例如岩石的类型、组构、围压(confining pressure )、温度、应变率、含水量、载荷时间以及载荷性质等等。 ; 对任何工程现象来说，只有将某些因素影响下的岩石力学性质逐一进行研究，才能认识到哪些是主要影响因素，哪些是次要因素。从而得出某些参数，建立岩石的本构方程(constitutive equation )和破坏准则(failure criterion )，为进一步研究分析提供一定模式与依据。 要研究这些复杂因素对岩石力学性质的影响，只能在实验室内严格控制某些因素的情况下进行。然后将所得结果应用到实践中去验证，修正，直到与实际相符。 ;; 二、实验研究的基本方法 将岩石试件放置在常规压力机（load frame ）或刚性压力机（ load frame stiffness ）上进行加载，其应变可以通过在试件上粘贴应变片（strain gauge ），由电阻应变仪测定。 当载荷递增时（通过压力机读数能看出），可以得到施加在试件上的压应力σ=P/A（其中P为载荷，Ａ为试件横截面面积）及对应的应变（ε=△h/h）。在连续加载中（一般试验采用每秒5~8×105Pa的速度加载），应力、应变在直角坐标系中绘制的曲线，称为应力一应变曲线（stress-strain diagram ）。 ; 三、实验结果分析 据R. P. Miller对28类岩石进行岩石力学性质实验结果，将单轴压缩下应力一应变曲线概括地划分成如图 3-1 所示的六种类型。 第一种类型为弹性变形（elastic deformation ），由加载直至破坏，应力一应变曲线（ stress-strain diagram ）近似线性特征，例如玄武岩、石英岩、辉绿岩、白云岩和坚硬的石灰岩等。;图3-1在单轴压缩下岩石的典型应力一应变曲线 (a) 弹性；(b) 弹一塑性；（c）塑一弹性；(d) 塑一弹一塑性；(e) 塑一弹一塑性 (f ) 弹一塑一蠕变 ; 第二种类型为弹一塑性变形，应力一应变曲线在接近破坏载荷时出现连续的非弹性变形。例如软弱的石灰岩、粉砂岩和凝灰岩等。 第三种类型为塑弹性变形，应力一应变曲线在低应力下表现出向上弯曲的现象，随后近似线性关系，直至破坏．例如砂岩、花岗岩等。 ; 第四种类型及第五种类型为塑一弹一塑性变形，应力一应变曲线均呈现S形曲线。 这两种曲线不同之点：前者近似直线部分较陡，且初始阶段压缩性较小。例如变质岩中大理石和片麻岩。后者直线部分较缓，表示同样应力(stress)下变形(deformation)量较大，且初始阶段具有高度压缩性。 它们之间的共同特点是在接近破坏时均显示出不同程度的非弹性变形（ elastic deformation ）。 ; 第六种类型为弹一塑一蠕变变形，曲线的直线部分很短，随后产生非弹性变形和连续蠕变(creep )，例如盐岩和软泥岩等。 ; 四、岩石的弹性参数 岩石最基本的弹性参数是弹性模量（Elastic modulus ）与泊松比（Poisson’s ratio ）。 若应力一应变曲线是线性的（如第一类岩石），则其弹性模量为一常数；若应力一应变曲线为非线性的，则其弹性模量为一变量。; 为了表征曲线上任一点的弹性模量，通常采用两种方法表示： (1)切线模量（tangent modulus ） 应力应变曲线上任一点的斜率可采用该点切线表示： （3-1） ; (2）割线模量（secant modulus ） 曲线上任一点斜率可采用该点割线表示，即用该点与坐标原点的连线的斜率表示：