文档介绍：岩石的物理力学性质岩石力学
Mar , 2019
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第2章岩石的物理力学性质
Mar , 2019
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第2章岩石的物理力学性质
①在OA区段内，曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩石中初始的微裂隙受ar , 2019
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第2章岩石的物理力学性质
若物体内的任一点沿任何方向的弹性都相同，则这样的物体称为各向同性体。各向同性体的弹性参数中只有2个是独立的，即弹性模量和泊松比。
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第2章岩石的物理力学性质
岩石在力的作用下发生与时间相关的变形的性质，称为岩石的流变性（粘性）。
蠕变是指在应力为恒定的情况下岩石变形随时间发展的现象。
在不变的应力长期持续作用下，变形随时间增长的现象称为徐变。
松弛是指在应变保持恒定的情况下岩石的应力随时间而减少的现象。
弹性后效是指在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。
蠕变与松弛的特征曲线
creep
relaxation
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第2章岩石的物理力学性质

阿尔卑斯山谷反倾岩层中蠕动
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第2章岩石的物理力学性质
稳定蠕变
不稳定蠕变
初始蠕变段
等速蠕变段或
稳定蠕变段
加速蠕变段
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第2章岩石的物理力学性质
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第2章岩石的物理力学性质
经验方程法：
根据岩石蠕变试验结果，由数理统计学的回归拟合方法建立经验方程。
微分方程法：
将介质理想化，归纳成各种模型，模型用理想化的具有基本性能（弹性、塑性和粘性）的元件组合而成。通过元件不同形式的串联和并联，得到一些典型的流变模型体，相应地推导出它们的有关微分方程，即建立模型的本构方程和有关的特性曲线。
幂函数方程
指数方程
幂函数、指数函数、对数函数混合方程
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第2章岩石的物理力学性质
（a）线性弹簧（弹性单元）
(1)弹性单元
材料性质：在应力作用下应变瞬时发生，而且应力与应变成正比关系，完全符合虎克 (Hooke)定律，所以也称虎克体，是理想的线性弹性体。
本构方程：s=Ee
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第2章岩石的物理力学性质
具有瞬时弹性变形性质，无论荷载大小，只要应力不为零，就有相应的应变，当应力为零（卸载）时，应变也为零，说明没有弹性后效，即与时间无关。
应变为恒定时，应力也保持不变，应力不因时间增长而减小，故无应力松弛性质。
应力保持恒定，应变也保持不变，故无蠕变性质。
虎克体的性能：

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第2章岩石的物理力学性质
（b）粗糙滑块（塑性单元）
为材料的屈服极限。
材料性质：这种模型是理想刚塑性的，在应力小于屈服值时可以看成刚体，不产生变形；应力达到屈服值后，应力不变而变形逐渐增加，也称为圣维南体。
这种模型可用两块粗糙的滑块来表示。
本构方程：
圣维南体的性能：低应力时无变形；
达到塑性极限时有蠕变
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第2章岩石的物理力学性质
（c）线性缓冲壶（粘性单元）
材料性质：物体在外力作用下，应力与应变速率成正比，符合牛顿(Newton)粘性定律。这种模型也可称为牛顿体，它可用充满粘性液体的圆筒形容器内的有孔活塞来表示。
本构方程：
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第2章岩石的物理力学性质
牛顿体的性能：

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第2章岩石的物理力学性质
串连即两个或多个元件首尾依次相联的模型。每个单元模型担负着同一总荷载，它们的应变率之和等于总应变率；
并联即两个或多个元件首与首、尾与尾相联的模型。每个单元模型担负的荷载之和等于总荷载，而它们的应变率都是相等的。
实际岩石的流变性是复杂的，是三种基本元件的不同组合的性质，不是单一元件的性质。
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第2章岩石的物理力学性质
由弹性单元和粘性单元串联而成
本构方程
蠕变方程
在恒定荷载条件下
本构方程简化为
解此微分方程，得
或
蠕变曲线
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保持不变，则有
本构方程变为