111第五章 岩石力学性质.ppt

第五章
岩石力学性质
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岩石力学性质
岩石力学性质是岩石受力作用之后的反映。
岩石力学性质主要包括岩石变形特征及岩石的力学强度(mechanical strength)两方面内容。
岩石变形与岩石本身力学性质有密切关系。
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岩石力学性质研究的途径
（1）观察天然岩石的力学现象（天然露头等）；
（2）实验室内对岩石进行变形实验；
（3）理论分析和数值模拟。
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实验试样及主应力图示
σ1
σ2=σ3= 围压
σ3
σ1=σ2= 围压
差（异）应力（differential stress）σ=σ1-σ3
压缩
拉伸
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岩石变形的应力－应变曲线
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1、弹性变形 ：岩石在外力作用下发生变形，当外力解除后，又完全恢复到变形前的状态，该变形称为弹性变形 。其主要特点：应力和应变成正比，符合虎克定律 =Ee。E：为弹性模量 或称为 杨氏模量。 2、塑性变形：随着外力继续增加，变形继续增大，当应力超过岩石的弹性极限后，再将应力撤去，变形岩石已不能完全恢复原来的形状，保留一定的永久变形，该变形称为塑性变形 。
岩石变形的应力－应变曲线
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岩石变形的应力－应变曲线
随着变形继续，应力－应变曲线斜率变小，这时如果撤除应力，曲线并不回到原点，而与e轴交于e1，说明试样由于超出其弹性极限而发生了永久变形。这个极限点的应力叫屈服应力σy（yield stress）。
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当应力超过一定值时，岩石就会以某种方式而破环，发生断裂变形。这时的应力值称为岩石的极限强度或强度。
岩石变形的应力－应变曲线
岩石的抗压强度>抗剪强度>抗张强度
常温常压下一些岩石的强度极限
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脆性材料：断裂前的塑性变形量在百分之五以下的材料。韧性材料：断裂前的塑性变形量在百分之十以上的材料。
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脆性：脆性材料在弹性范围内或弹性变形后立即破裂，即在破裂前没有或有极小的塑性变形，材料的这种性质称为脆性。
脆性破裂：脆性材料的破裂称为脆性破裂。
脆性破裂方式：张破裂和剪破裂。
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