岩石力学第二讲、岩石的变形与强度特征
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第二章岩石的基本物理力学性质第一节概述第二节岩石的基本物理性质一岩石的密度指标1 岩石的密度:岩石试件的质量与试件的体积之比,即单位体积内岩石的质量。
(1)天然密度:是指岩石在自然条件下,单位体积的质量,即(2)饱和密度:是指岩石中的孔隙全部被水充填时单位体积的质量,即(3)干密度:是指岩石孔隙中液体全部被蒸发,试件中只有固体和气体的状态下,单位体积的质量,即(4)重力密度:单位体积中岩石的重量,简称重度。
2 岩石的颗粒密度:是指岩石固体物质的质量与固体的体积之比值。
公式二岩石的孔隙性1 岩石的孔隙比:是指岩石的孔隙体积与固体体积之比,公式2 岩石的孔隙率:是指岩石的孔隙体积与试件总体积的比值,以百分率表示,公式孔隙比和孔隙率的关系式:三岩体的水理性质1 岩石的含水性质(1)岩石的含水率:是指岩石孔隙中含水的质量与固体质量之比的百分数,即(2)岩石的吸水率:是指岩石吸入水的质量与试件固体的质量之比。
2 岩石的渗透性:是指岩石在一定的水力梯度作用下,水穿透岩石的能力。
它间接地反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。
四岩体的抗风化指标1 软化系数:是指岩石饱和单轴抗压强度与干燥状态下的单轴抗压强度的比值。
它是岩石抗风化能力的一个指标,反映了岩石遇水强度降低的一个参数:2 岩石耐崩解性:岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。
岩石耐崩解性指数:是通过对岩石试件进行烘干,浸水循环试验所得的指数。
它直接反映了岩石在浸水和温度变化的环境下抵抗风化作用的能力。
3 岩石的膨胀性:岩石浸水后体积增大的性质。
(1)岩石的自由膨胀率:是指岩石试件在无任何约束的条件下浸水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。
(2)岩石的侧向约束膨胀率:是将具有侧向约束的试件浸入水中,使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得膨胀率。
(3)膨胀压力:岩石试件浸水后,使试件保持原有体积所施加的最大压力。
五岩体的其他特性1 岩石的抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能。
岩石的变形与强度特征
岩石的变形特征指的是岩石在外力作用下发生形变的能力和方式。
岩石的变形特征可以分为弹性变形、塑性变形和破裂变形。
弹性变形是指岩石受到外力作用后,在力消失后能够恢复原状的能力。
在弹性变形过程中,岩石的分子或晶粒发生微小的变形,但岩石体整体保持无残余变形。
弹性变形是岩石的初始变形阶段,也是岩石的应力-应变关系呈线性的阶段。
塑性变形是指岩石在受到外力作用时,发生可见的变形,并且在力消失后不能完全回复原状的能力。
岩石发生塑性变形时,其分子或晶粒会发生较大的变形,导致岩石内部产生残余变形。
塑性变形是岩石的中等和后期变形阶段,其应力-应变关系呈
非线性。
破裂变形是指岩石在受到较大外力作用或超过岩石强度极限时发生的变形。
在破裂变形过程中,岩石会发生明显的断裂和破碎,并且通常伴随着能量的释放。
岩石的破裂变形是岩石的破坏阶段,岩石在此阶段往往失去了承载能力。
岩石的强度特征指的是岩石承受外力时的力学性能。
岩石的强度特征包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、硬度和韧性等。
不同类型的岩石具有不同的强度特征,例如,花岗岩具有高抗压强度和硬度,而粘土具有较低的抗压强度和硬度。
岩石的强度特征是评价岩石工程性质的重要指标,在岩石工程设计和施工中具有重要的意义。
第二讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之二)一、内容提要:本讲主要讲述岩石的变形特性、强度理论二、重点、难点:岩石的应力-应变曲线分析及岩石的各种强度理论。
三、讲解内容:四、岩石的变形特性与岩石的强度特性一样,岩石的变形特性也是岩石的重要力学特性。
只有对岩石的变形特性的变化规律有了足够的了解,才能应用某些数学表达式描述岩石的变形特性,进而运用这些表达式计算岩石在外荷载作用下所产生的变形特性,并评价其稳定性。
在实际的工程中,经常遇到岩石在单轴和三轴压缩状态下的变形问题。
(一)岩石在单向压缩应力作用下的变形特性1. 岩石在普通试验机中进行单向压缩试验时的变形特性岩石的变形特性通常可从试验时所记录下来的应力-应变曲线中获得。
岩石的应力-应变曲线反映了各种不同应力水平下所对应的应变(变形)规律。
以下先介绍具有代表性的典型的应力-应变曲线。
1)典型的岩石应力-应变曲线分析图15-1-17例示了典型的应力-应变曲线。
根据应力-应变曲线的变化,可将其分成OA,AB,BC三个阶段。
三个阶段各自显示了不同的变形特性。
(1)OA阶段,通常被称为压密阶段。
其特征是应力-应变曲线呈上凹型,即应变随应力的增加而减少。
形成这一特性的主要原因是存在于岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合所致。
(2)AB阶段,也就是弹性阶段。
从图15-1-17可知,这一阶段的应力-应变曲线基本呈直线。
假设在这一阶段卸荷的话,其应变可以恢复,由此可称为弹性阶段。
这一阶段常用两个弹性常数来描述其变形特性。
即弹性模量E和泊松比。
所谓弹性模量,是指应力—应变曲线中呈直线阶段的应力与应变之比值(或者是该曲线在直线段的斜率)被称作平均模量。
就模量的概念而言,岩石的模量还有初始模量、切线模量、割线模量等。
在岩石力学中比较常用的是平均弹性模量E和割线模量E50,E50是指岩石峰值应力一半的应力、应变之比值,其实质代表了岩石的变形模量。
所谓泊松比,是指在弹性阶段中,岩石的横向应变与纵向应变比之值。