21-3岩石力学与工程岩石物理力学性质

1、2022-3-131 1.火成岩火成岩 主要由高温熔融的岩浆侵入壳或喷出地表冷凝形成的主要由高温熔融的岩浆侵入壳或喷出地表冷凝形成的岩石，亦称岩浆岩。岩石，亦称岩浆岩。2.沉积岩沉积岩 主要由母岩风化剥蚀的产物、火山碎屑物质、生物遗主要由母岩风化剥蚀的产物、火山碎屑物质、生物遗骸等经过搬运、沉积、固结形成的岩石。骸等经过搬运、沉积、固结形成的岩石。3.变质岩变质岩 先以存在的火成岩、沉积岩或变质岩受物理和化学先以存在的火成岩、沉积岩或变质岩受物理和化学条件变化的影响改变其结构、构造和矿物成分而形条件变化的影响改变其结构、构造和矿物成分而形成的新的岩石。成的新的岩石。 2022-3-132202

2、2-3-133（1）岩石的主要矿物质成分）岩石的主要矿物质成分 2022-3-134 （2）沉积岩的矿物成分与火成岩的区别）沉积岩的矿物成分与火成岩的区别 2022-3-1352022-3-136 颗粒的大小、形状、排列结晶连结岩石结构 结构连结胶结连结微小弱面微结构面微小孔隙2022-3-137 岩石的物理性质是指由岩石固有的物质组成和结构特征所决定的比重、容重、孔隙率等基本属性。 （1）概念概念 VW（2-1） 1.天然容重天然容重 ： 2.干容重干容重 ： 2022-3-138dwdw1.量积法量积法2022-3-139 hAGd（2-2） 2022-3-1310/WWW（2-3） sg

3、1g2gdnssdggggg121（2-4） n2022-3-1311 容重和岩石密度的关系容重和岩石密度的关系Vm2022-3-1312（2-6） gVmgVW（2-7） wsssVWG（2-8） sGsWsVw2022-3-13132022-3-1314 %100VVnv（2-9） 2022-3-1315 %100cvVVe（2-10） 2022-3-1316 %100drwmmw（2-12） 2022-3-1317%1000drdrammmw（2-13） 2.下mdr 2022-3-1318%100drdrsasammmw（2-14） （3）岩石的透水性）岩石的透水性%100saawww

4、k（2-15） 2022-3-13192022-3-1320 ccwcccwc（2-16） fc%100ccfcfc（2-17） ccf2022-3-13212022-3-1322n岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因 构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时，由于矿物的胀、缩不均匀而导致岩石结构的破坏； 当温度降到0以下时，岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。 2022-3-1323 岩石强度：是指岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的极限应力，即岩石材料在受外载荷作用时抵抗破坏的能力。 岩石的强度主要包括岩石的单轴抗压强度、

5、单轴抗拉强度、抗剪强度、多轴压缩强度等。 2022-3-1324（2）研究岩石强度的意义1.是岩石分类、分级中的重要数量指标；2.可以判别计算处或测定处的岩土工程是否稳定；3.在简单地下工程条件下，可作为极限平衡条件(塑性条件)，求解弹塑性问题的塑性区范围，以及弹性区和塑性区的应力与位移。 2022-3-1325拉伸破坏 拉应力脆性破坏破坏形式剪切破坏 剪应力塑性破坏 剪应力从岩石的破坏模式来看，可分为五种破坏形式，如图2-1所示。（a）单轴压缩纵向劈裂破裂（b）剪切破坏（c）多重剪切破坏（d）拉伸破裂（e）由线载荷产生的拉伸破坏2022-3-1326（1）定义）定义 cPA（2-18） 1）

6、国际岩石力学学会规定）国际岩石力学学会规定 我国的规定我国的规定 2022-3-1327 原因：原因：2022-3-132842图2-2 单轴压缩破坏形态 图2-3 压缩圆柱体的应力分布 2022-3-1329 当承压板刚度很大时，其接触面的应力分布很不均匀，呈山字型，如下图2-4所示。因此，承压扳(或者垫块)尽可能采用与岩石刚度相接近的材料，避免由于刚度的不同而引起变形不协调造成应力分布不均匀的现象。 图2-4 在刚性承压板之间压缩时岩石端面的应力分布 2022-3-13302022-3-13311）试件形状的影响）试件形状的影响 试件尺寸的影响试件尺寸的影响2022-3-1332 0 .

7、30 . 2/dhc图2-5 粗面岩的抗压强度与hd的关系 PAAPRttR2022-3-13332022-3-1334PdtPt2ttd ,2022-3-13352022-3-13362tsPIkDtPDSI2022-3-13372022-3-1338ctanc2022-3-13392022-3-1340APmlm3213212022-3-13412022-3-13422022-3-1343 2022-3-13441）增加试验机上钢构件的截面积和减小其厚度；2）增加液压柱的截面积，且减小其长度；3）增大液压油的体积模量。 2022-3-1345CDEOAB图2-17 全应力-应变曲线预测岩爆

8、示意图 2022-3-13464.预测循环加载条件下岩石的破坏 FHIGEDCBAO蠕变终止轨迹线图2-18 全应力-应变曲线预测蠕变破坏示意图2022-3-1347 2022-3-1349 ECDBAO图2-20 岩石单轴压缩载荷作用下全应力-应变曲线 2022-3-1350 2022-3-1351 5.破裂后阶段（破裂后阶段（DE段）段） p65. 0p65. 0p65. 0p65. 0区段 特征 OA AB BC CD DE EF 斜率 渐增 不变 渐减 速减 变号 变为零 裂隙状况 原始裂隙闭合，试件与压板间隙调整 微量新裂隙产生 应力达 以上时， 新裂 隙 产 生渐多(峰值应力) 应

9、力达 以上时，新裂隙急增并互相贯穿 贯穿裂隙继续发展 裂隙停止发育 声发射 微量 少量 明显增多 急增 继续变化 停止变化 残余应变 无 无 有 有 有 有 p5 . 0p65. 02022-3-13522022-3-1353OOOOO图2-21 峰值前岩石的典型应力-应变曲线 a.弹性岩石 b.弹性-塑性岩石 c.塑-弹性岩石 d.塑-弹-塑性岩石 e.弹-粘性岩石 2022-3-1354 2022-3-1355 2022-3-1356OP1图2-22 等载荷循环加、卸载时的应力-应变曲线 CO图2-23 不断增大载荷循环加、卸载时的应力-应变曲线 2022-3-1357 2022-3-13

10、58 图2-24 应力-应变关系2323 32 2232为常数时的影响 2022-3-13592022-3-1360233233oddEPddEPE2022-3-1361cS21cSddE21cS21cSE212022-3-1362125 . 02022-3-1363eeKKe321VVe32,)1 (2EG2022-3-1364321VVVVV321,2022-3-13652022-3-13662022-3-13672022-3-1368GEGEGExyxyyxzzzxzxxzyyyzyzzyxx),(1),(1),(1E)1 ( 2EG2022-3-1369zxyzxyzyxzxyzxyzyx6665646362615655545352514645444342413635343332312625242322211615141312112022-3-1370zxyzxyzyxzxyzxyzyx6655443332312322211312110000000000000000000000002022-3-1371zxyzxyzyxzxy