[2018年必威体育精装版整理]06岩石力学性质.pptVIP

一、三轴应力条件下的岩石变形实验 1.1 岩石变形强度的几种图解表示法 应力－应变图解 应力－应变速率图解 应力（应变）－时间图解 应力－深度图解 1.2 岩石的材料性质 实验岩石学研究表明，岩石的材料性质主要有下列四种基本类型： 弹性材料 粘性材料（牛顿流体或线性粘性流体） 塑性材料 复合材料 1.2.2 粘性材料 ?? = 2?? 或 ? = 2?? （2） 其中，?为粘性系数，? 和 ? 分别为线应变速率和剪应变速率。 变形特征：象牛顿流体（蜂蜜体）一样发生流动变形，应力越大，流动越大；应力消除，流动停止，但不能复原到未变形时的状态。 1.2.3 塑性材料 ??S? 或? ?? ? K或?y （3） 其中，K为屈服应力。 变形特征：产生永久变形，当应力消除后部分复原，大部分保留变形时的状态。 1.2.4 复合材料 弹塑性体、弹粘性体、粘塑性体等 1.3 岩石变形行为 弹性变形 塑性变形 破裂变形（脆性变形) 时间－　应变速率 降低应变速率，岩石的屈服极限降低，韧性增大 蠕变和松弛 破裂变形 实验岩石学研究表明： 当所施加的应力强度等于或超过岩石抗张强度或抗剪强度极限时，岩石体就发生破裂变形。 破裂方式：一组张性破裂面和两组剪性破裂面。 剪裂角：剪裂面与最大主压应力轴之间的夹角。 二、 岩石破裂准则 岩石发生破裂变形时所施加应力需满足的条件： 2.1 库仑－莫尔准则 ? ? ?0 ? ??n （4） ?n ? f（?n ） （5） 2.2 格里菲斯准则 （抛物线型莫尔包络线） ?n???n＋2T0 （6） 其中：T0为单轴抗张强度。 2.3 摩擦滑动准则（拜尔利准则） ? ? ?f = ??n （7） 其中：?f为摩擦剪切强度， ?为静摩擦系数。一旦滑动开始，则动摩擦强度为： ?fk = ?k?n （8） 其中，?k为动摩擦系数。用主应力来表示滑动条件为： ?1 ? R?3 或（?1 - ?3 ）? （R - 1）?3 （9） 其中：R = （（1+?2）1 / 2- ?）1 / 2是引起滑动的R（应力因子R= ?1 / ?3 ）的最小值。? 2.4 流体作用 ?ef = ?n－Pf= ?gz ( 1－? ) (10) 其中：? = Pf / ?gz 称为流体因子， ?ef 是有效应力，?n 为正应力，Pf 是孔隙流体压力，?是岩石密度，g为重力加速度，z为埋藏深度。 贵州乌江电站水力破裂 在下图中，由于地层中（茅口组和栖霞组）局部被封闭流体的压力（Pf）逐步增高,使得岩石的有效应力降低（a→b阶段），莫尔圆向左移动。在低差异应力（σ1-σ3）4T的条件下，当Pf =σ3+T时，即当有效应力莫尔圆在最大T处，接触完整地层的破裂包络线时，地层将发生水力张性破裂（图6－7，c阶段），形成前述的水力破裂角砾岩。随后因岩石破裂导致流体压力突然减少，使得莫尔圆重新移到破裂包络线的右边稳定区域（图，d阶段）。 随破裂产生流体压力Pf 的变化线图 影响岩石力学性质的各种因素 扩散蠕变：通过空位运动和原子运动来实现。 体积扩散蠕变——纳巴罗－赫林蠕变 晶界扩散蠕变——柯勃尔蠕变溶解蠕变：流体参与 颗粒边界滑动： T0.5Tm，扩散速率大。 岩石可以发生很大变形，但晶粒本身无变形，因此无晶格优选和形态优选。 动态重结晶作用：形成细小的新颗粒，即核幔构造 岩石能干性 反映岩石变形程度的差异，近似可以用粘度的大小来说明。 孔隙流体压力对破裂发育的影响 增大 减小 应变速率减小 增大 减小 溶液增多 减小 减小 孔隙压力增大 增大 减小 温度增大 增大 增大 围压增大 韧 性 强 度 影 响 因 素 * 第六讲 岩石力学性质 ? e è ? ? t (e) ? H ? e E 1.2.1 弹性材料? = Ee 或? = 2?? （1）其中：E为扬氏模量，e为应变量，?为内摩擦系数，?为剪应变。变形特征：象弹簧一样发生变形。当应力消失后，材料完全复原到未变形状态。 ? 2? ? ? e ? e ?y ? e 岩石变形的一般化应力--应变关系 ?`y ?y 1.4 影响岩石变形的因素 ☆ 物质组成 ☆ 结构构造