地质学课件-岩石力学性质.pptVIP

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。 孔隙流体压力对破裂发育的影响 贵州乌江电站水力破裂  岩石力学性质 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 ? e 应力－应变速率图解 è ? 应力（应变）－时间图解 ? t (e) 应力－深度图解 ? H 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 ? 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。 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。 ? 2? ? 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。 ? e 1.2.4 复合材料 弹塑性体、弹粘性体、粘塑性体等 ? e ?y 1.3 岩石变形行为 弹性变形 塑性变形 破裂变形（脆性变形) ? 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 ☆ 温度 ☆ 压力 ☆ 应变速率 ☆ 流体 ☆ 时间 温度 增大温度，岩石的屈服极限降低，韧性增大 压力 应变速率  孔隙流体的存在，可以降低岩石强度，促进岩石塑性变形 孔隙流体压力的存在，促进岩石发生脆性破裂。 孔隙流体 时间 降低应变速率，岩石的屈服极限降低，韧性增大 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 　　蠕变和松弛在低于岩石弹性极限下导致岩石发生塑性变形，相当与降低岩石弹性极限，韧性增大 ——概念 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。 剪裂面与最大主压应力轴之间的关系 岩石发生剪切破裂变形时的莫尔圆图解 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） 其中：? 为剪应力，?0 为岩石抗剪强度（内聚力），?为内摩擦系数、等于tan?（?是内摩擦角），?n 为正应力。 岩石发生剪切破裂时的莫尔包络线 不同围压下岩石发生剪切破裂时的莫尔包络线 A—砂岩；B—页岩 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。 格里菲斯准则莫尔包络线 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。?