第3章2010-岩石力学特性-5-6节

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资源描述:
究岩石流变中,常用流变模型的三个基本元件为 弹性元件 、 塑性元件 可以划分 为 瞬态阶段 、 稳态阶段 和 不稳定阶段 三个阶段。 4、在研岩石破坏可分为(剪切)、(拉剪) 、(拉裂)。 3、根据变形速率的不同特点,软弱岩石的典型流变曲线 1、岩石流变包括(蠕变)、(松弛)、(弹性后效)和(粘性流 动)。 2、在低侧压真三轴条件下, 和 粘性 元件。 5、研究岩石变形的时间效应,一般而言主要采用两种方法寻找其 蠕 临时作业 参考答案1、B 2、D 3、B 4、D 31/35 二、填空题方法拟合出经验 表达式。 瞬时 应变 初始阶 段应变 等速阶 段应变 加速阶 段应变 30/35于粘土及半坚硬岩石 。 29/35 3经验方程 根据岩石流变试验结果,通过数理统计的am体 图3-40 宾汉体虎克体理想粘塑性体串联。 主要反映岩石的弹性粘塑性特性,适用变规律,即 经验 方法和 蠕变模型 方法。 32/35 3.6 影响岩石力学性8 伯格斯体 粘弹性体 马克斯威尔体开尔文体串联。 28/35 6 宾汉Bingh蠕变方 程 弹性后效卸载效应 27/35 5 伯格斯Burgers体 图3-3ed Kelvin Model,图3-36 开尔文体 弹簧串联。 本构方程 有弹性后效,但无松弛 现象。 本构方程 应力恒定 26/35 4 广义开尔文体Modifi质的主要因素 主要包括岩石本身性质和试验与环境条件。 岩石本身性质矿物组成、结构构造颗粒0const 松弛方程 表明模型无应力松弛性能。 综上所述 开尔文体属于稳定蠕变模型,簧 元件与粘性元件完全恢复变形。 弹性后效。 卸载方程 25/35 应变恒定件 本构方程 24/35 表明 阻尼器在弹簧收缩时,随之恢复变形,当t时,弹性 阻止弹簧产生瞬时变形。 蠕变曲线 23/35 卸载方程 tt1时卸载,0 初始 条大小、连结及 微结构发育特征等、密度、风化程度及各向异性等等; 试验与环境条件主要有水、温度弹 簧 阻尼器 22/35 蠕变方程 原因 施力瞬间阻尼器的惰力减小 松弛。 21/35 3 开尔文Kelvin体 图3-34 本构方程 ,弹簧开始变形,阻尼器来不及变形。 tt1,在弹簧的作用下,阻尼器逐渐变形,弹簧收缩, 弹簧应9/35 松弛方程 20/35 克斯威尔体有松弛现象 物理概念理解 t0 、加载速率、围压的 大小等。 33/35 1水对岩石力学性质的影响 体图3-32 本构方程 弹 簧 阻尼器 18/35 蠕变方程 1体代表理想弹塑性体, 无蠕变,无松弛,无弹性后效。 17/35 2 马克斯威尔Maxwell 卸载0,弹性变形完全恢复,塑性变形停止。 保留已发生塑性变形。 圣维南1 圣维南St.Venant体图3-31a 本构方程 16/35 卸载特性 岩石中的水两种赋存方式 5个主要方面 结合水/束缚水 自由水/重力水 连接作用 流变微分方程 基本元件基本组合方式 串联与并联。 串联组合体 并联组合体 15/35 urgers Model 宾汉体Bingham Model 西原体。 代表性 组合模型 2vin Model 广义开尔文体modified Kelvin Model 伯格斯体BSt.Venant Model 马克斯威尔体Maxwell Model 开尔文体Kel; 粘性元件无弹性后效,但存在永久变形; 粘性元件无应力松弛特性。 14/35 圣维南体润滑作用 水楔作用 孔隙压力作用 溶蚀-潜蚀作用 34/35 2温度对岩石力学性质的影响 构方 程 13/35 关于粘性元件 应变与时间有关,且无瞬时变形; 粘性元件具有流变性粘性体 阻尼器 图3-30a。 应力与应变速率成正比 图3-30b。 本不增加, 变形仍增长 本构方程 12/35 3 粘性元件 牛顿体 理想模型摩擦片或滑块,如图3-29a。 应力达到屈服极限时开始产生塑性变形,应力35/35 3加载速率对岩石力学性质的影响 低 高 36/35 岩石性。 应力保持恒定,应变也保持不变 11/35 2 塑性元件 理想塑性体力学零卸载 应变为零 无应力松弛; 应变恒定时,应力不变,应力并不因时间增长而减 小 无蠕变时弹性变形,与时间无关。 虎克体不存在弹性后效; 一定的非零荷载应力对应相应的应变, 应力为其力学模型弹簧元件图3-28a。 本构方 程 10/35 关于虎克体 瞬的脆性和塑性 并非岩石固有的性质, 它与其受力状态有关, 随着受力状态的改变, 其脆性和塑性是可以相件 9/35 1 弹性元件 虎克体理想弹性体满足虎克定律。 不同组合形式不同模型。 8/35 1流变模型基本元件 弹性元件 粘性元件 塑性元 用理想弹性元件、塑性元件和粘性元件组合,建立流变模 型。 微分方程 或 经验公式。 互转化的。 4围压对岩石力学性质的影响 在三轴压缩条件下,岩石的变形、强度和弹性力、应变和时间的关系。 流变方程 本构方程、蠕变方程和松弛方程 岩石的长期强度 7/35 3.5.2 岩石流变方程 流变方程 流变过程中的应 应变速率迅速增 加。 岩石蠕变稳定与否应力水平 与 临界应力 。 但存在一永久应变。 3 加速蠕变/不稳定阶 段。 极限 都有显著增大。 37/35 (1)新鲜岩石风化岩石的力学性质有着较大的区别。 变/稳态阶段。 曲线呈近似直线, 卸载应变恢复, 不稳定蠕变, 稳定蠕变。 典型的蠕变曲线 6/35 2 等速蠕 初始蠕变、 等速蠕变、 加速蠕变。 2 蠕变 应变弹 性后效。 三个阶段图3-27 严重风化力学性质明显降低。 风化程度不同影响程度不同。 (2)同应力水平 不同。 1初始蠕变/瞬态阶段。 卸荷应力立即消 失, 1 性。 5/35 1 岩石蠕变曲线 图3-27 蠕变曲线。 不 岩体内及建构筑物内产生应力集中 影响岩体工程的稳定十分普遍 边坡工程地下工程 岩石蠕变 应力重(新)分布 风化主要造成岩石抗水性降低、亲水性增高。 孔隙性增加、透水性增强降低岩石强度恢复的现象。 4/35 1. 岩石蠕变 研究意义重大。 岩石蠕变 段时间应变 才增加或减少到应有数值的现象; 粘性流动 蠕变一段时间后卸载,部分应变 永久不; 松弛 应变保持不变时,应力随时间增加而 减小的现象; 弹性后效 加卸载后,经过一石流变包括蠕变、松弛、弹性后效和粘性流动。 蠕变 应力保持不变时,应变随时间增加而 增长的现象压缩性 加大。 抗压强度X100MPa X10MPa。 5风化对岩石力学应有数值的现象; 粘性流动 蠕变一段时间后卸载,部分应变 永久不恢复的现象。 3/35 岩,应力随时间增加而 减小的现象; 弹性后效 加卸载后,经过一段时间应变 才增加或减少到和粘性流动。 蠕变 应力保持不变时,应变随时间增加而 增长的现象; 松弛 应变保持不变时性质。 不同加载速率 不同变形性状。 岩石流变包括蠕变、松弛、弹性后效性质的影响 5 岩石的流变特性 3.5.1 岩石流变 定义 岩石流变是指岩石变形与时间有关的 岩石的流变特性* 3.6 影响岩石力学性质的主要因素 3.7 岩石的强度理论* 2/35 3.拉伸条件下的力学特性 3.3 岩石剪切条件下的力学特性 3.4 岩石三轴压缩条件下的力学特性 3.5第3章 岩石的力学特性 3.1 岩石单轴压缩条件下的力学特性* 3.2 岩石单轴
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