文档介绍：岩石的1 岩石的力学性质-岩石的变形
岩石的强度:岩石抵抗外力作用的能力,岩石破坏时能够承受的最大应力。
岩石的变形:岩石在外力作用下发生形态(形状、体积)变化。
岩石在荷载作用下,首先发生的物理力学现象是变形。随着荷载的不断增加,或在恒定载荷作用下,随时间的增长,岩石变形逐渐增大,最终导致岩石破坏。
岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。
岩石变形性质的几个基本概念
1)弹性(elasticity): 物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形,而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性。
弹性体按其应力-应变关系又可分为两种类型:
线弹性体:应力-应变呈直线关系。
非线性弹性体:应力—应变呈非直线的关系。
2)塑性(plasticity) :物体受力后产生变形,在外力去除(卸载)后变形不能完全恢复的性质,称为塑性。
不能恢复的那部分变形称为塑性变形,或称永久变形,残余变形。
在外力作用下只发生塑性变形的物体,称为理想塑性体。
理想塑性体,当应力低于屈服极限时,材料没有变形,应力达到后,变形不断增大而应力不变,应力-应变曲线呈水平直线.
3)黏性(viscosity): 物体受力后变形不能在瞬时完成,且应变速率随应力增加而增加的性质,称为粘性。
应变速率与时间有关,->黏性与时间有关
其应力-应变速率关系为过坐标原点的直线的物质称为理想粘性体(如牛顿流体),
4)脆性(brittle): 物体受力后,变形很小时就发生破裂的性质。
5)延性(ductile): 物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质,称为延性。
岩石变形指标及其确定
岩石的变形特性通常用弹性模量、变形模量和泊松比等指标表示。
3)全应力-应变曲线的工程意义
①揭示岩石试件破裂后,仍具有一定的承载能力。
②预测岩爆。
若A>B,会产生岩爆
若B>A,不会产生岩爆
③预测蠕变破坏。
当应力水平在H点以下时保持应力恒定,岩石试件不会发生蠕变。
应力水平在G- H点之间保持恒定。蠕变应变发展会和蠕变终止轨迹相交,蠕变将停止,岩石试件不会破坏。
若应力水平在G点及以上保持恒定,则蠕变应变发展就和全应力—应变曲线的右半部,试件将发生破坏。
④预测循环加载条件下岩石的破坏。
循环荷载:爆破,而且是动荷载。
在高应力水平下循环加载,岩石在很短时间内就破坏。
在低应力水平下循环加载,岩石可以经历相对较长一段时间,岩石工程才会发生破坏。
所以,根据岩石受力水平,循环荷载的大小、周期、全应力—应变曲线来预测循环加载条件下岩石破坏时间。
围压对岩石变形的影响得出如下结论:
①随着围压的增大,岩石的抗压强度显著增加;
②随着围压的增大,岩石的变形显著增大;
③随着围压的增大,岩石的弹性极限显著增大;
④随着围压的增大,岩石的应力—应变曲线形态发生明显改变;岩石的性质发生了变化:由弹脆性→弹塑性→应变硬化。
围压对岩石变形的影响得出如下结论:
①随着围压的增大,岩石的抗压强度显著增加;
②随着围压的增大,岩石的变形显著增大;
③随着围压的增大,岩石的弹性极限显著增大;
④随着围压的增大,岩石的应力—应变曲线形态发生明显改变;岩石的性质发生了变化:由弹脆性→弹塑性