岩体动力变形与破坏的基本问题(戚承志,钱七虎著)PPT模板

格里菲斯强度理论
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在

变εp。
CD段-加速蠕变阶段：蠕变加速发 展直至岩块破坏(D点)。
2. 岩石蠕变的影响因素
岩石本身性质是影响其蠕变性质的内在因素。
8
页岩 6
ε（10-5）
4 2
2
页岩 花岗岩
4
6
8
10 12
2. 岩石蠕变的影响因素
应力水平的影响： ① 越小，ε-t曲线的第二阶段越长； ② 小到一定程度，第三蠕变不会出 现； ③ 很高，第二阶段短，立即进入 三阶段
典型的蠕变曲线
在初始蠕变阶段中某一点P卸载，应变沿PQR下降至零。卸荷 后应力立即消失，但应变随时间逐渐恢复，二者恢复不同 步—应变恢复总是落后于应力，这种现象称为弹性后效。
BC段-等速蠕变阶段（稳定蠕变阶 段)：曲线呈近似直线，即应变随 时间近似等速增加，直到C点。若 在本阶段内某点T卸载，则应变将 沿TUV线恢复，最后保留一永久应
Ei
i i
i L
初始模量：初始段 应力-应变曲线的切
线的斜率
变形参数测定的动力法
设岩石为均质、各向同性、弹性体，则弹性波在岩体介质中传播的纵波速度和 横波速度可以用下列公式表示：
纵波速度： 横波速度：
Vp
Ed
1 d
1 d 1 2d
Vs
Ed
1
21 d
变形参数测定的动力法 根据上述两个式子可以推导得出由纵横波速度表示的动态弹性模量和泊松比：
某些软弱岩石也具有类似ε特性。
ε
类型Ⅴ
类型Ⅵ
σ
σ
ε
ε
3.单轴压缩循环加载方式下的岩块变形
加载-卸载时的应力应变关系
1）岩石是弹性的或卸荷点（P）的应力低于岩石的弹性极 限(A)表现为弹性恢复

岩体的变形与破坏
通过本课件，我们将深入探讨岩体的变形与破坏，了解其定义、力学性质、 类型、影响因素、预测与评估，以及案例研究。
岩体变形与破坏的定义
岩体变形与破坏是指在各种外力的作用下，岩石内部发生形状或结构的改变，导致其承载能力下降，甚 至发生破裂的过程。
岩体的力学性质
弹性模量
岩体的变形量与应力之间 的关系。
抗பைடு நூலகம்强度
岩体能够抵抗外部拉力的 能力。
抗压强度
岩体能够抵抗外部压力的 能力。
岩体变形的类型
弯曲变形
岩体发生弯曲形变，如曲线状 折叠。
压性变形
岩体由于受到较大的压缩力而 发生的形变，如褶皱形变。
剪切变形
岩体因剪切力的作用而产生的 变形，如剪切断裂。
岩体破坏的过程
1
裂隙形成
岩石内部发生裂隙，开始出现微小破坏。
2
裂隙扩展
裂隙逐渐扩大，岩石结构受到更大压力。
3
破裂破碎
岩石不可逆地破碎，并形成断裂面。
岩体变形与破坏的影响因素
岩体变形与破坏的影响因素包括应力水平、孔隙水压力、岩石结构特性、温 度等因素。
岩体变形与破坏的预测与评估
1 地质勘探
通过地质勘探技术获取地下岩体信息，进行岩体变形与破坏的预测与评估。
2 工程监测
对工程中的岩体进行实时监测，及时预测和评估变形与破坏的风险。
岩体变形与破坏案例研究
三峡工程
大规模岩体变形与破坏的案 例研究，提出了相应的预测 与评估方法。
地铁隧道
岩体变形与破坏对地铁隧道 施工的影响及控制措施。
高耸悬崖
对岩体变形与破坏的安全评 估，确保悬崖地区的人员和 财产安全。

若应力圆(stress circle )与抗剪强度(shear strength )直 线相割，则表示岩石已产生破裂，而且沿剪切面已经产生了滑动。
极限应力圆与抗剪强度(shear strength )直线相切的两 点D1 、D1' 表示岩石内将出现一组共轭剪切破坏裂面的临界状态。
从图中可以看出，这一组剪切破裂面上的剪应力并非是 最大剪应力(maximum shear stress )。
f 0 f n
上式中： | f |：岩石剪切面的抗剪强度(shear strength )；
0 ：岩石固有剪切强度(inherent shear strength )，它与粘聚力
C相当；
f n ：剪切面上的摩擦阻力； n ：剪切面上的正应力；
f ：岩石内摩擦系数 f = tg 。
取、 为直角坐标系的横轴、纵轴，则上式为一直线
t
t
2
tg 1 c 3 2 t
这是双曲线型包络线形式下的剪切强度曲线方程。
第三节 软弱面或各向异性岩层 的破坏准则及稳定条件
岩石的破坏包括破裂（failure ）和摩擦滑动（slide ）两 种情况。
破裂是完整岩石中发生破坏的唯一机制。破裂的条件可以由 库 仑 准 则 给 出 。 倘 若 岩 石 中 预 先 就 存 在 着 软 弱 面 （ plane of weakness ），比如存在着断层，情况就变了，这时岩石发生破 坏的机制可能是沿断层面的摩擦滑动，也可能是穿过断层面的破 裂。究竟发生哪一种类型的破坏，要视岩石内部哪种情况首先满 足库仑准则。
图5-2 共扼剪裂面与主应力关系 图5-3 剪裂面上应力与主应力关系
三、库伦一纳维尔破坏准则的第二种表示方法
库伦一纳维尔破坏准则也可采用主应力 1 、 3 来表示，剪裂