第二章 變形體的變形規(guī)律

1、第2章變形體的變形規(guī)律變形：變形：是指變形體在各種荷載作用下，形狀、大小及位置在時(shí)空域中的變化巖石的物理性質(zhì)組要從巖石的質(zhì)量指標(biāo)、體積指標(biāo)及水理性質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)、體積指標(biāo)及水理性質(zhì)三方面進(jìn)行介紹一、巖石的質(zhì)量指標(biāo)一、巖石的質(zhì)量指標(biāo)（1）巖石的密度）巖石的密度巖石的密度分為巖石的質(zhì)量密度（簡(jiǎn)稱(chēng)密度）和重力密度（簡(jiǎn)稱(chēng)重度）（2）巖石的比重）巖石的比重巖石的比重是巖石固體部分的重量Grd和4℃時(shí)同體積純水重量的比值二、巖石的體積指標(biāo)二、巖石的體積

2、指標(biāo)（1）巖石的空隙性）巖石的空隙性巖石的空隙性：巖石中孔隙和裂隙等的統(tǒng)稱(chēng)。巖石的空隙性：巖石中孔隙和裂隙等的統(tǒng)稱(chēng)。（2）巖石的碎脹性及碎脹系數(shù)）巖石的碎脹性及碎脹系數(shù)從巖體中采掘或崩落下來(lái)的碎石，其整個(gè)體積大于它在巖體內(nèi)的體積。這種體積增大的性從巖體中采掘或崩落下來(lái)的碎石，其整個(gè)體積大于它在巖體內(nèi)的體積。這種體積增大的性質(zhì)，叫做巖石的碎脹性。質(zhì)，叫做巖石的碎脹性。三、巖石的水理性質(zhì)（1）巖石的含水性巖石的含水性一般用濕度或含水率表示（

3、2）巖石的吸水性巖石在一定條件下吸收水分的性能稱(chēng)為巖石的吸水性。通常以吸水率表示。（3）巖石的透水性巖石能被水透過(guò)的性能稱(chēng)為巖石的透水性（4）巖石的軟化性巖石浸水后強(qiáng)度降低的性能稱(chēng)為巖石的軟化性（5）巖石的抗凍性1）孔隙裂隙壓密階段（）孔隙裂隙壓密階段（OA階段）：階段）：即試件中原有張開(kāi)性結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐漸閉合，巖石被壓密，形成早期的非線性變形，在此階段巖石橫向膨脹很小，試件體積隨荷載增大而減小。2）彈性變形階段（）彈性變形階段（AB

4、階段）階段）：該階段的應(yīng)力—應(yīng)變近似呈直線。3）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（或稱(chēng)累進(jìn)性破裂階段））非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（或稱(chēng)累進(jìn)性破裂階段）（BC階段）：階段）：在本階段，巖石的變形既有彈性變形又有塑性變形，其中微裂隙的發(fā)展出現(xiàn)了質(zhì)的變化，裂隙不斷發(fā)展，直至試件完全破壞；試件由體積壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)容，軸向應(yīng)變和體積應(yīng)變速率迅速增大。本階段的上界應(yīng)力稱(chēng)為峰值強(qiáng)度。4）破裂后階段（）破裂后階段（CD階段）：階段）：巖塊承載能力達(dá)到峰值強(qiáng)度后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到

5、破壞，但試件基本保持整體狀；到本階段，裂隙迅速發(fā)展，交叉且相互聯(lián)合形成宏觀斷裂面，此后，巖塊變形主要表現(xiàn)為沿宏觀斷裂面的塊體滑移，試塊承載能力隨變形增大迅速下降，但并不降為零，說(shuō)明破裂的巖石仍有一定的承載能力。（3）三向壓縮條件下巖石變形性質(zhì)以砂巖為例說(shuō)明三向壓縮條件下巖石變形性質(zhì):1）應(yīng)力—應(yīng)變初始階段巖石屬?gòu)椥宰冃巍?）隨著側(cè)向應(yīng)力的增大，巖石試塊的塑性變形增大。說(shuō)明巖石的脆性和塑性是相對(duì)的，在單向應(yīng)力或較低的三向應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)為脆

6、性的巖石，在高壓三向應(yīng)力狀態(tài)下破壞前也表現(xiàn)出很大的塑性。3）隨著側(cè)向應(yīng)力和應(yīng)力差值的增加，強(qiáng)度極限（峰值）也隨之增大。4）巖石發(fā)生破壞后，雖然其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，但仍然保留一定的承載能力。實(shí)踐證明，圍壓愈大，其殘余強(qiáng)度也愈大。（4）巖石的流變性質(zhì)巖石的流變性：是指巖石在長(zhǎng)期靜荷載作用下，應(yīng)力、應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而變化的性質(zhì)蠕變和松馳是流變性的兩種宏觀表現(xiàn)。巖石的蠕變：是指在一定溫度和應(yīng)力作用下，巖石隨時(shí)間延長(zhǎng)（外力不變）而產(chǎn)生的緩慢、連續(xù)變形