岩石的强度和变形特性VIP专享VIP免费

4、岩石的变形指标及其确定：①弹性摸量E：（抵抗变形的能力、应力应变比值）线弹性：直线斜率非线弹性：切线斜率（变形曲线导数）；割线斜率（割线斜率）；弹塑性：弹性摸量：E=加载曲线段切线斜率=卸载曲线段割线斜率；变形摸量：E)(fddEttEEpeE0Eσ～ε曲线呈线性关系（线弹性类岩石），曲线上任一点P的弹性模量E：σ～ε曲线呈非线性关系初始模量:0ddE＝初1212aaaaE＝切割E505050E切线模量（直线段）：割线模量：工程上常用E50：EddEttEpeE0tE②泊松比μ：（变形传递能力）泊松比μ——岩石横向应变与纵向应变的比值。在弹性阶段：其为常数。在塑性阶段：不为常数。（严格讲，μ仅在弹性范围适用，对塑性部分不适用,由于引入变形摸量，塑性区可用，μ最大为0.5。)③剪切模量G——剪切虎克定律比例系数。④拉梅常数λ——将应力应变联系起来的弹性常数。⑤体积模量Kv——体积弹性摸量。yx5、岩石变形中的扩容现象：①扩容现象——岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。②体应变——变形后的体积增量与变形前体积之比。③体应变曲线：三个阶段：体积减小阶段0F体积不变阶段F体积扩大阶段FT32121Edvdvzyxv纵向横向体积T三、岩石三轴压缩变形性质：1、三轴实验：（真三轴、假三轴）2、三轴抗压强度：3、三轴变形特征：与单轴试验结果基本类似（E、μ基本相同）；围压增加——三向抗压强度增加；峰值变形增加；弹性极限增加；岩石由弹脆性—弹塑性—应变硬化转变103APRc干砂岩湿砂岩四、岩石流变性质：1、岩石流变性质——岩石随时间增长而变化的性质。2、流变现象：蠕变——应力不变，应变随时间增加而增长的现象。（当时）松弛——应变不变，应力随时间增加而减小的现象。（当时）弹性后效——停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。粘性流动——蠕变后卸载，部分变形不能恢复的现象。,const)(tconst)(t3、蠕变曲线：岩石蠕变的类型：稳定蠕变（低应力）不稳定蠕变（高应力）典型蠕变曲线：（蠕变三阶段）初始蠕变阶段——应变增加，但应变增加速率降低；定常蠕变阶段——应变增加速率保持不变；加速蠕变阶段——应变增加速率迅速增加，直至破坏。稳定蠕变不稳定蠕变典型蠕变曲线瞬时应变初始应变定常蠕变加速蠕变与岩石类别有关（粘土矿物岩石蠕变显著）岩石蠕变与应力大小有关（高应力蠕变明显，超过极限应力，蠕变进入不稳定阶段）蠕变试验：时间长；测量要求精度高（用千分表）；载荷恒定。研究蠕变的意义：了解岩石的长时强度。长时强度———岩石蠕变破坏时的最低应力值。长时强度对岩土工程更为重要。长时强度<强度<瞬时强度五、岩石的强度性质及测定方法岩石试件抗压、抗拉、抗剪、三向抗压强度及测定岩石的极限强度——岩石破坏时所能承受的最大应力。研究岩石强度的意义：①作为岩石分类以及巷道、采煤工作面，顶板分类的主要指标；②判断工程稳定性的强度准则的基本参数；③地下工程变形区域计算的判据。（一）岩石的采样与加工：实验所测岩石的各种强度均不是岩石的固有性质。强度指标要受试件尺寸大小、三维比例、形状规格、含水、加载速率等因素影响。国际岩石力学学会（ISRM）对标准试件进行了规定，不标准的要予以修正。要确保试验岩样的天然状态。岩样应具有一定的代表性。钻孔采样时应尽量垂直于层面打孔，偏斜角不大于0.5°。采取的岩(煤)块规格大体为长×宽×高=20×20×15cm。上下端面的不平整度不大于0.1mm，上下端面的直径差不大于0.2mm。试件端面垂直于试件轴的偏差不大于0.001rad。圆柱形试件：φ4.8－5.2cm，高H=（2－2.5)φ长方体试件：边长L=4.8－5.2cm,高H=（2－2.5)L（二）岩石的单向抗压强度：单轴抗压强度——岩石在单轴压缩下，破坏前所能承受的最大压应力。1、试验测试：试验设备：普通压力机（60t、100t、200t）试件：φ5cm，高径比为2的圆柱体（或5*5*5立方体），每组不少于3块；...