岩石的力学性质

1、刘双跃刘双跃电话：电话：1331113020113311130201Email:Email:1.1 1.1 岩石的物理性质岩石的物理性质1.2 1.2 岩石的力学性质岩石的力学性质1.3 1.3 岩石的应力状态岩石的应力状态2 21.2.1 1.2.1 岩石的变形特征岩石的变形特征1.2.2 1.2.2 岩石的强度特征岩石的强度特征1.2.3 1.2.3 岩石的硬度岩石的硬度3 3(1)(1)静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变形特征(2)(2)岩石在三向静荷载压缩条件下的变形特征岩石在三向静荷载压缩条件下的变形特征(3)(3)动荷载下岩石的变形特征动荷载下岩石的变形特征5 56 6B B7

2、 78 89 9应力应变关系总结应力应变关系总结 IOA IOA，裂隙压密闭合阶段裂隙压密闭合阶段 ABAB，线弹性阶段，线弹性阶段 BCBC，破裂发展阶段破裂发展阶段 一一CDCD，软化阶段，软化阶段 101011111212131314141515图图1-2 1-2 德国大理岩单轴和三轴德国大理岩单轴和三轴应力应力- -应变全图应变全图 1 1 3 3=326MPa=326MPa； 22 3 3=249MPa=249MPa； 3 3 3 3=165MPa=165MPa； 44 3 3=84.5MPa=84.5MPa； 55 3 3=62.5MPa=62.5MPa；66 3 3=50MPa=

3、50MPa； 7 7 3 3=23.5MPa=23.5MPa；88 3 3=0MPa=0MPa；图图1-21-2表示大理岩在三向压缩条件下的应力应变全过程曲线。表示大理岩在三向压缩条件下的应力应变全过程曲线。1616图图1-3 1-3 作用力作用力- -时间曲线时间曲线1717 LL质点扰动位移，质点扰动位移，C CP P质点扰动的传播速度（波速），质点扰动的传播速度（波速）， t t波的传播时间，波的传播时间，C CP Ptt在在tt时间内变形范围。时间内变形范围。 P L图图1-4 1-4 由冲击端面产生的变形由冲击端面产生的变形1818191920202121irtvvv图图1-5 1-

4、5 纵波垂直入射纵波垂直入射 2222irt111111111111,iipiiprrprrpttpttpcvvccvvccvvc2323111122itrpppcccrriRttiR22112211pprppccRcc（1-161-16）24242222112ptppcRcc252526262727材料名称材料名称密度密度g/cmg/cm-3-3纵波速度纵波速度msms-1-1波阻抗值波阻抗值kg(cmkg(cm2 2s)s)-1-1钢钢7.87.85130513040004000铝铝2.52.5 2.92.95090509013701370花岗岩花岗岩2.62.6 3.03.0400040

5、00 63006300800800 19001900玄武岩玄武岩2.72.7 2.862.8615001500 7000700014001400 20002000辉绿岩辉绿岩2.82.8 53.0553.0547004700 7500750013001300 23002300辉长岩辉长岩2.92.9 3.13.156005600 6300630016001600 19501950石灰岩石灰岩2.32.3 2.82.832003200 55005500700700 19001900砂岩砂岩2.12.1 2.92.930003000 46004600600600 13001300板岩板岩2.32.

6、3 2.72.725002500 60006000575575 16201620片麻岩片麻岩2.52.5 2.82.855005500 6000600014001400 17001700大理岩大理岩2.62.6 2.82.844004400 5900590012001200 17001700石英岩石英岩2.62.6 52.952.950005000 6500650011001100 19001900(1)(1)静荷载下岩石的强度性质静荷载下岩石的强度性质(2)(2)动载荷下的岩石强度性质动载荷下的岩石强度性质2828292930305113 81121 53tcctcRRRRR31313232

7、岩石名称岩石名称抗压强度抗压强度/MPa/MPa抗拉强度抗拉强度/MPa/MPa加载速度加载速度/MPa s/MPa s-1-1载荷持续载荷持续时间时间/ms/ms静态静态动态动态静态静态动态动态大理石大理石9090 110110120120 26026059592020 4040107107 1081081010 3030和泉砂石和泉砂石100100 140140120120 20020089895050 7070107107 1081082020 3030多湖砂石多湖砂石1515 25252020 505023231010 2020106106 1071075050 100100石英、闪长

8、岩石英、闪长岩240240 330330300300 4004001111 19192020 3030107107 1081083030 60603333343435353636373710cRf 3838级别级别坚固性程度坚固性程度岩石岩石坚固性系数坚固性系数 I I最坚固的岩石最坚固的岩石最坚固最致密的石灰岩和玄武岩，其他最坚固的岩石最坚固最致密的石灰岩和玄武岩，其他最坚固的岩石2020很坚固的岩石很坚固的岩石很坚硬的花岗岩石类：石英斑岩、很坚固的花岗岩、硅质片岩；坚硬程度较很坚硬的花岗岩石类：石英斑岩、很坚固的花岗岩、硅质片岩；坚硬程度较I I级程度稍差的石英岩；级程度稍差的石英岩；最坚

9、固的砂岩和石灰岩最坚固的砂岩和石灰岩1515坚固的岩石坚固的岩石致密的花岗岩和花岗类岩石，很坚固的砂岩和石灰岩，石英质矿脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石致密的花岗岩和花岗类岩石，很坚固的砂岩和石灰岩，石英质矿脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石1010a a坚固的岩石坚固的岩石坚固的石灰岩，不坚固的花岗岩，坚固的砂岩，坚固的大理岩，白云岩，黄铁矿坚固的石灰岩，不坚固的花岗岩，坚固的砂岩，坚固的大理岩，白云岩，黄铁矿8 8相当坚固的岩石相当坚固的岩石一般的砂岩、铁矿石一般的砂岩、铁矿石6 6a a相当坚固的岩石相当坚固的岩石砂质页岩，泥质砂岩砂质页岩，泥质砂岩5 5坚固性中等岩石坚固性中等岩石坚固的页岩

10、，不坚固的砂岩及石灰岩，软的砾岩坚固的页岩，不坚固的砂岩及石灰岩，软的砾岩4 4a a坚固性中等岩石坚固性中等岩石各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩3 3相当软的岩石相当软的岩石软的页岩，很软的石灰岩，白垩，岩盐，石膏，冻土，无烟煤，普通泥灰岩，破碎的砂岩，胶结的软的页岩，很软的石灰岩，白垩，岩盐，石膏，冻土，无烟煤，普通泥灰岩，破碎的砂岩，胶结的卵石和粗砂砾，多石块的土卵石和粗砂砾，多石块的土2 2a a相当软的岩石相当软的岩石碎石土，破碎的页岩，结块的卵石和碎石，坚硬的烟煤，硬化的粘土碎石土，破碎的页岩，结块的卵石和碎石，坚硬的烟煤，硬化的粘土1.51.5软岩软岩致密的粘土，软的烟煤，坚固的表土层致密的粘土，软的烟煤，坚固的表土层1.01.0a a软岩软岩微砾质粘土，黄土，细砾石微砾质粘土，黄土，细砾石0.80.8上