岩石力学教案教学幻灯片.pptVIP

重庆大学采矿工程专业必修课程 岩 石 力 学 主讲人：许 江 二OO九年五月十四日;1 综述 1) 关于力、位移、应变和应力的习惯符号的规定 2) 岩石弹性力学问题中的基本方程 3) 岩石塑性本构关系;关于力、位移、应变和应力的习惯符号的规定;2) 岩石弹性力学问题中的基本方程（184） 平衡条件： 内部之间的平衡－平衡微分方程 与外界的平衡－边界条件 关系方程： 几何方程－位移与应变 物理方程－应变与应力 协调条件－变形协调方程;3) 岩石塑性本构关系（191） 特点： 应力－应变关系的多值性 本构关系的复杂性 岩石的屈服条件和屈服面 塑性状态的加－卸载准则 本构方程（应力－应变关系） 全量理论 增量理论;2 岩石流变理论 1) 岩石流变的基本概念 2) 流变模型理论 3) 岩石的长期强度及其确定方法;1) 岩石流变的基本概念 岩石的流变性 蠕变、松弛与弹性后效 岩石的典型蠕变曲线 岩石的流变模型;岩石的流变性 岩石的流变性是指材料的应力应变与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。;B 蠕变、松弛与弹性后效 蠕变：当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象。 松弛：当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象。 弹性后效：加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。;C 岩石的典型蠕变曲线 岩石蠕变曲线 稳定蠕变与不稳定蠕变、长期强度 典型的非稳定型蠕变曲线;稳定蠕变;;稳定蠕变与不稳定蠕变、长期强度： 稳定蠕变：当岩石在较小的恒定载荷作用下，变形随时间增加到一定程度后将逐渐趋于稳定，不再随时间增大而保持为一个常数。稳定蠕变一般不会导致岩体整体失稳。 非稳定蠕变：当岩石承受的恒定荷载较大，当超过某一临界值时，变形随时间增加而增大，其变形速率逐渐增大，最终导致岩体整体失稳破坏。 长期强度：岩石的蠕变形式取决于所承受的恒定载荷的大小，当恒定载荷小于某一临界值时，岩石产生稳定蠕变；当恒定载荷大于该值时，岩石产生非稳定蠕变。该临界值就被称为称为岩石的长期强度。;典型的非稳定型蠕变曲线： ;D 岩石的流变模型岩石的流变本构模型：用于描述岩石应力－应变关系随时间变化的规律。它是通过试验－理论－应用证实而得到的。本构模型分类：经验公式模型：根据不同试验条件及不同岩石种类求得的数学表达式，这种表达式通常采用幂函数、指数函数、对数函数的形式表达。积分模型：是在考虑施加的应力不是一个常数时的更一般的情况下，采用积分的形式表示应力－应变－时间关系的本构方程。组合模型：将岩石抽象成一系列简单元件（弹簧、阻尼器、摩擦块），将其组合来模拟岩石的流变特性而建立的本构方程。 ;描述岩石蠕变特性的经验方程 一般形式 幂函数方程 指数方程 幂函数、指数函数、对数函数混合方程;2) 流变模型理论 流变模型三元件 几种典型流变模型;A 流变模型三元件 流变模型三元件 三元件的基本组合方式 描述岩石流变性的主要方程;a 流变模型三元件 弹性元件（虎克体H） 塑性元件（圣维南体Y） 粘性元件（牛顿体N）;弹性元件（虎克体H）;塑性元件（圣维南体Y）;粘性元件（牛顿体N）;b 三元件的基本组合方式 并串联： 串并联：;c 描述岩石流变性的主要方程 本构方程 蠕变方程 松弛方程 弹性后效 卸载方程;B 几种典型流变模型 圣维南体 马克斯威尔体 开尔文体 广义开尔文体 饱依丁－汤姆逊体 理想粘塑性体 伯格斯体 西原体 宾汉姆体;a 圣维南体 组合方式－力学模型 本构方程 卸载特性 基本性质;组合方式－力学模型：;本构方程：;基本性质：;b 马克斯威尔体 组合方式－力学模型 本构方程 蠕变方程 松弛方程 基本性质;组合方式－力学模型：;本构方程： 蠕变方程： 松弛方程：;基本性质：;c 开尔文体 组合方式－力学模型 本构方程 蠕变方程 卸载方程 松弛方程 基本性质;组合方式－力学模型：;本构方程： 蠕变方程： 卸载方程： 松弛方程：;基本性质：;d 广义开尔文体 组合方式－力学模型 本构方程 蠕变方程 弹性后效;组合方式－力学模型：;本构方程： 蠕变方程： 弹性后效： （卸载效应）;;e 饱依丁－汤姆逊体 组合方式－力学模型 本构方程 蠕变方程;组合方式－力学模型：;本构方程： 蠕变方程： 卸载方程：;基本性质：;f 理想粘塑性体 组合方式－力学模型 本构方程 蠕变方程 卸载特性;组合方式－力学模型：;本构方程： 蠕变方程： 卸载特性：;基本性质：;g 伯格斯体 组合方式－力学模型 本构方程 蠕变方程;组合方式－力学模型：;本构方程： 蠕变方程： 卸载特性：;;h 西原体 组合方式－力学模型 本构方