巖體力學(xué)第二章 復(fù)習(xí)

1、巖巖 體體 力力 學(xué)學(xué)Rock Mass Mechanics第二章復(fù)習(xí)第二章復(fù)習(xí) 巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)李旺林李旺林2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年） 巖石密度：天然密度、干密度、重力密度巖石密度：天然密度、干密度、重力密度質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo) 巖石顆粒密度巖石顆粒密度孔隙性孔隙性 孔隙比、孔隙率孔隙比、孔隙率 含水率含水率水理指標(biāo)水理指標(biāo) 滲透系數(shù)滲透系數(shù)抗風(fēng)化指標(biāo)抗風(fēng)化指標(biāo) 軟化系數(shù)軟化系數(shù) 抗凍性抗凍性 抗凍性系數(shù)抗凍性系數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 巖石的基本物理性質(zhì)巖石的基本物理性質(zhì)u巖巖石基石基本物本物理性理性質(zhì)指質(zhì)指標(biāo)標(biāo)2021-10-26

2、巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）巖石三相巖石三相wsmmmgasVsVvmsmwmasswatervsVVV巖石三相巖石三相vwaVVVgasVsVvmsmwmasswater2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的質(zhì)量指標(biāo)巖石的質(zhì)量指標(biāo)一一 巖石的質(zhì)量指標(biāo)巖石的質(zhì)量指標(biāo)1.1.顆粒密度顆粒密度( (比重比重) )巖石固相的質(zhì)量與固相體積之比巖石固相的質(zhì)量與固相體積之比sssVm /ssmsV:巖石固相的質(zhì)量:固相的體積:4水的密度2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的質(zhì)量指標(biāo)巖石的質(zhì)量指標(biāo)

3、2、天然密度天然密度巖石在自然條件下，單位體積的質(zhì)量巖石在自然條件下，單位體積的質(zhì)量)/(/3cmgVmmV:巖石試件總質(zhì)量:試件總體積2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的質(zhì)量指標(biāo)巖石的質(zhì)量指標(biāo)3、飽和密度飽和密度巖石中的孔隙都被水填充時單位體積的質(zhì)巖石中的孔隙都被水填充時單位體積的質(zhì)量量)/(3cmgVVmWVssasaVV:孔隙體積2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的質(zhì)量指標(biāo)巖石的質(zhì)量指標(biāo)4、干密度干密度 巖石孔隙中的液體全部被蒸發(fā)，試件中僅有巖石孔隙中的液體全部被蒸發(fā)，試件中僅有固相和氣相的狀態(tài)下

4、，單位體積的質(zhì)量固相和氣相的狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量)/(/3cmgVmsdd2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的質(zhì)量指標(biāo)巖石的質(zhì)量指標(biāo)5、重力密度（重力密度（） 重力密度指單位體積中巖石重量，簡稱重度，重力密度指單位體積中巖石重量，簡稱重度，單位單位kN/mkN/m3 3，可用計算自重應(yīng)力?？捎糜嬎阕灾貞?yīng)力。 天然重度、干重度、飽和重度。天然重度、干重度、飽和重度。2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）二二 巖石的孔隙性巖石的孔隙性6.6.孔隙比孔隙比 e孔隙的體積與固體的體積之比孔隙的體積與固體的體積之比7.7.孔

5、隙率孔隙率 n孔隙的體積與總體積的比值孔隙的體積與總體積的比值svVVe/V/Vnv2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）二巖石的孔隙性二巖石的孔隙性8. 孔隙比和孔隙率的關(guān)系孔隙比和孔隙率的關(guān)系9. 孔隙率的推求孔隙率的推求nne11dsn 2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)10.10.含水率含水率巖石孔隙中含水的質(zhì)量與固體質(zhì)量巖石孔隙中含水的質(zhì)量與固體質(zhì)量之比的百分數(shù)之比的百分數(shù) 測試方法：烘干稱重法。測試方法：烘干稱重法。 %/smmm:孔隙中含水的質(zhì)量1d2021-10-26巖體力學(xué)（

6、巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)11.11.巖石的滲透性巖石的滲透性巖石在一定的水壓力作用下，巖石在一定的水壓力作用下，水穿透巖石的能力水穿透巖石的能力scmAdxdhKqx/3xq :沿x方向水的流量h :水頭的高度A :垂直x方向的截面面積K :巖石的滲透系數(shù)(cm/s)2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年） 單軸抗壓強度單軸抗壓強度 單軸抗拉強度單軸抗拉強度 抗剪強度抗剪強度 三向壓縮強度三向壓縮強度 第二節(jié)第二節(jié) 巖石的強度特性巖石的強度特性u巖巖 石石基本力學(xué)基本力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)性質(zhì)指標(biāo)2021-10-26巖體力學(xué)

7、（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的單軸抗壓強度巖石的單軸抗壓強度一一 巖石的單軸抗壓強度巖石的單軸抗壓強度Rc 指巖石試件在指巖石試件在無側(cè)限條件下無側(cè)限條件下受軸向力作用達到受軸向力作用達到破壞的極限強度。破壞的極限強度。 Rc單軸抗壓強度，也稱無側(cè)限強度；單軸抗壓強度，也稱無側(cè)限強度； P 無側(cè)限條件下，軸向破壞荷載；無側(cè)限條件下，軸向破壞荷載； A 試件與軸向荷載垂直的截面面積。試件與軸向荷載垂直的截面面積。APRc2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的單軸抗壓強度巖石的單軸抗壓強度2.主要儀具主要儀具（1）壓力試驗機：加載

8、范圍為）壓力試驗機：加載范圍為3002000kN。 2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的單軸抗壓強度巖石的單軸抗壓強度(二二) 試件破壞后的形態(tài)試件破壞后的形態(tài) 1. 圓錐形破壞圓錐形破壞 試驗端部與加載板之間有摩阻條試驗端部與加載板之間有摩阻條件下件下2. 柱狀劈裂破壞柱狀劈裂破壞試驗端部與加載板之間涂牛油去試驗端部與加載板之間涂牛油去除端部摩阻除端部摩阻 巖石自身特性；巖石自身特性； 利用形態(tài)特征分析試驗利用形態(tài)特征分析試驗結(jié)果可靠性。結(jié)果可靠性。2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的單軸抗壓強度巖石

9、的單軸抗壓強度(三三)主要影響因素主要影響因素 承壓板承壓板 試件尺寸和形狀的影響試件尺寸和形狀的影響 加載速率加載速率 環(huán)境的影響環(huán)境的影響2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石的單軸抗壓強度巖石的單軸抗壓強度1.承壓板承壓板試件端面與承壓板之間的摩擦力影響外，還試件端面與承壓板之間的摩擦力影響外，還有承壓板的剛度也影響應(yīng)力分布有承壓板的剛度也影響應(yīng)力分布2. 試件尺寸和形狀的影響試件尺寸和形狀的影響尺寸效應(yīng)：尺寸效應(yīng)越大強度越低（微裂紋概率隨尺寸效應(yīng)：尺寸效應(yīng)越大強度越低（微裂紋概率隨尺寸而增大）尺寸而增大）3. 加載速率加載速率單軸抗壓強度通常隨

10、加載速率的提高而增大單軸抗壓強度通常隨加載速率的提高而增大2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）二二 巖石的抗拉強度巖石的抗拉強度1.直接拉伸直接拉伸 對試件直接施加拉力對試件直接施加拉力,按下式求抗拉強度指按下式求抗拉強度指標(biāo)標(biāo): P :試件受拉破壞時的極限拉力試件受拉破壞時的極限拉力 A :與所施加拉力想垂直的橫截面積與所施加拉力想垂直的橫截面積MPaA/PRt2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 巖石的抗剪強度巖石的抗剪強度（二）三種抗剪強度（二）三種抗剪強度:1. 抗剪斷強度抗剪斷強度 2. 抗切強度抗切強度3. 弱

11、面抗剪強度弱面抗剪強度2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 巖石的抗剪強度巖石的抗剪強度莫爾強度理論：任意一點的應(yīng)力圓若與極限曲線相莫爾強度理論：任意一點的應(yīng)力圓若與極限曲線相接觸，則材料即將屈服或剪斷。接觸，則材料即將屈服或剪斷。2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 巖石的抗剪強度巖石的抗剪強度（四）巖石抗剪強度與壓應(yīng)力關(guān)系（四）巖石抗剪強度與壓應(yīng)力關(guān)系（莫爾（莫爾-庫侖公式）庫侖公式）: c內(nèi)聚力內(nèi)聚力 （凝聚力）（凝聚力） 內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角抗剪強度特征（抗剪強度特征（ 與抗壓強度、抗拉強度）與抗壓強度、抗拉強度）

12、（1）兩個參數(shù)，）兩個參數(shù)， c、 （2）強度大小與正應(yīng)力有關(guān)）強度大小與正應(yīng)力有關(guān)ctan2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 巖石的抗剪強度巖石的抗剪強度 巖石抗剪強度巖石抗剪強度 c內(nèi)聚力內(nèi)聚力 （凝聚力）來源：（凝聚力）來源： 顆粒之間的電分子吸引力顆粒之間的電分子吸引力 結(jié)晶和膠結(jié)作用結(jié)晶和膠結(jié)作用 內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角來源：來源： 克服顆粒間互相鑲嵌、聯(lián)鎖作用產(chǎn)生的咬合力克服顆粒間互相鑲嵌、聯(lián)鎖作用產(chǎn)生的咬合力 顆粒間摩擦力顆粒間摩擦力2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 巖石的抗剪強度巖石的抗剪強度3. 三軸

13、壓縮試驗三軸壓縮試驗 直剪試驗缺陷：直剪試驗缺陷： 剪切面人為固定。剪切面人為固定。 怎樣克服？怎樣克服？巖石三軸巖石三軸自動試驗系統(tǒng)自動試驗系統(tǒng): 2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）四四 巖石的三向壓縮強度巖石的三向壓縮強度u直剪試驗缺陷：直剪試驗缺陷： 剪切面人為固定。剪切面人為固定。u實際巖體受力狀態(tài)是三向壓縮應(yīng)力作用。實際巖體受力狀態(tài)是三向壓縮應(yīng)力作用。u三軸壓縮試驗，研究三向壓縮強度三軸壓縮試驗，研究三向壓縮強度真三軸？真三軸？ 復(fù)雜復(fù)雜 假三軸？假三軸？ 簡單簡單3213212021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）四

14、四 巖石的三向壓縮強度巖石的三向壓縮強度真三軸試驗和假三軸試驗真三軸試驗和假三軸試驗 真三軸試驗：真三軸試驗： 兩個水平力不等，兩個水平力不等， 試驗復(fù)雜試驗復(fù)雜 反映真實應(yīng)力情況反映真實應(yīng)力情況 假三軸試驗：假三軸試驗： 兩個水平力相等兩個水平力相等 試驗簡單試驗簡單2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）四四 巖石的三向壓縮強度巖石的三向壓縮強度（三）三向壓縮試驗巖石破壞類型（三）三向壓縮試驗巖石破壞類型1. 柱狀劈裂破柱狀劈裂破壞壞(低圍壓低圍壓)2. 斜面剪切斜面剪切(中中等圍壓等圍壓)3. 腰鼓狀破壞腰鼓狀破壞(高圍壓高圍壓)2021-10-26巖體力學(xué)

15、（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）四四 巖石的三向壓縮強度巖石的三向壓縮強度 （四）三向壓縮抗剪強度（四）三向壓縮抗剪強度 莫爾強度包線：莫爾強度包線： 確定參數(shù)確定參數(shù) C、2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）四四 巖石的三向壓縮強度巖石的三向壓縮強度確定參數(shù)確定參數(shù) C、其他方法：其他方法：2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）四四 巖石的三向壓縮強度巖石的三向壓縮強度5. 孔隙水壓力孔隙水壓力- 孔隙水壓力孔隙水壓力圍壓值減小圍壓值減小有效有效應(yīng)力降低應(yīng)力降低應(yīng)力圓左移應(yīng)力圓左移強度降低強度降低2021-10-26

16、巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）第二章第二章 巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì) 單向壓縮變形單向壓縮變形u 巖石的變形特性巖石的變形特性 三向向壓縮變形三向向壓縮變形 流變特性流變特性 2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石在單向壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征巖石在單向壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征1. 典型的應(yīng)力應(yīng)變曲線典型的應(yīng)力應(yīng)變曲線(1)壓密階段壓密階段(2)彈性階段彈性階段(3)塑性塑性階段階段2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石在單向壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征巖石在單向

17、壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征2. 循環(huán)加卸載曲線循環(huán)加卸載曲線 巖石巖石帶有缺陷（內(nèi)部微裂隙）的介質(zhì)帶有缺陷（內(nèi)部微裂隙）的介質(zhì)u塑性滯環(huán)塑性滯環(huán)加卸荷過程中，加卸荷過程中，應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變所圍成的面積應(yīng)變所圍成的面積 能量消耗于裂隙能量消耗于裂隙的擴展和部分閉合的裂的擴展和部分閉合的裂隙面之間的摩擦所做的隙面之間的摩擦所做的功功2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石在單向壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征巖石在單向壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征3. 應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線及類型應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線及類型 在剛性試驗上進行試驗所獲得的包括巖石達到在剛性試驗上進行試驗所

18、獲得的包括巖石達到峰值應(yīng)力之后的應(yīng)力峰值應(yīng)力之后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線.(1)壓密階段壓密階段(2)彈性階段彈性階段(3)塑性階段塑性階段(4) 應(yīng)變軟化階段應(yīng)變軟化階段(5) 摩擦階段摩擦階段2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 巖石在單向壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征巖石在單向壓縮應(yīng)力作用下的壓縮變形特征(1)巖石達到峰值應(yīng)力后，巖石達到峰值應(yīng)力后，仍然具有一定的承載能仍然具有一定的承載能力，巖石突然的崩潰是力，巖石突然的崩潰是一種假象一種假象(2)在反復(fù)加在反復(fù)加-卸載情況卸載情況下，曲線也會形成塑性下，曲線也會形成塑性滯環(huán)，而且塑性滯環(huán)的滯環(huán)，而且

19、塑性滯環(huán)的平均斜率是在逐漸降低，平均斜率是在逐漸降低，表現(xiàn)出應(yīng)變軟化的特征表現(xiàn)出應(yīng)變軟化的特征曲線特征曲線特征2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）二二 巖石在三向壓縮應(yīng)力下的變形特征巖石在三向壓縮應(yīng)力下的變形特征3.隨圍壓增加，峰值對應(yīng)的隨圍壓增加，峰值對應(yīng)的應(yīng)變值有所增大，表現(xiàn)出低應(yīng)變值有所增大，表現(xiàn)出低圍壓下脆性特性向高圍壓的圍壓下脆性特性向高圍壓的塑性特性轉(zhuǎn)變的規(guī)律塑性特性轉(zhuǎn)變的規(guī)律（一）普通三軸應(yīng)力應(yīng)變曲線（一）普通三軸應(yīng)力應(yīng)變曲線 變形規(guī)律變形規(guī)律2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）二二 巖石在三向壓縮應(yīng)力下的變形特

20、征巖石在三向壓縮應(yīng)力下的變形特征日本茂木清夫日本茂木清夫 山口縣大理巖山口縣大理巖（二）真三軸應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線（二）真三軸應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線 2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）四四 巖石的流變特性巖石的流變特性流變研究的三大課題流變研究的三大課題1. 蠕變?nèi)渥?巖石在恒定外力作用下，應(yīng)變隨時間而增長的巖石在恒定外力作用下，應(yīng)變隨時間而增長的特性。特性。2. 應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛應(yīng)變不變應(yīng)變不變,應(yīng)力隨時間而減小應(yīng)力隨時間而減小3. 長期強度長期強度荷載在長期應(yīng)力作用下的強度荷載在長期應(yīng)力作用下的強度2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年

21、）學(xué)年）四四 巖石的流變特性巖石的流變特性(一一)典型的蠕變曲線典型的蠕變曲線1. AB階段，瞬態(tài)蠕變階段，瞬態(tài)蠕變階段階段2. BC階段，穩(wěn)定蠕階段，穩(wěn)定蠕變階段變階段3. C點以后階段，非點以后階段，非穩(wěn)態(tài)蠕變穩(wěn)態(tài)蠕變2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）五巖石變形指標(biāo)五巖石變形指標(biāo)(一一) 彈性模量彈性模量E2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）五巖石變形指標(biāo)五巖石變形指標(biāo)(二二) 變形模量變形模量E02021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）五巖石變形指標(biāo)五巖石變形指標(biāo)(三三) 泊松比泊松比20

22、21-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）五巖石變形指標(biāo)五巖石變形指標(biāo)(五五) 剪切模量剪切模量G2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型(一一) 基本的力學(xué)介質(zhì)模型基本的力學(xué)介質(zhì)模型1. 彈性體彈性體本構(gòu)方程：現(xiàn)巖石的應(yīng)力本構(gòu)方程：現(xiàn)巖石的應(yīng)力-應(yīng)變在卸載時可恢復(fù)應(yīng)變在卸載時可恢復(fù)且呈線形關(guān)系的特性且呈線形關(guān)系的特性表達式：表達式：E彈簧彈簧2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型2. 塑性體塑性體理想的塑性變形理想的塑性變形 當(dāng)

23、當(dāng)持續(xù)增長000摩擦器摩擦器具有硬化特性的塑性變形具有硬化特性的塑性變形K/00002021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型3. 粘性體粘性體牛頓粘性體定律牛頓粘性體定律 粘滯系數(shù)粘滯系數(shù)dtd粘壺粘壺2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型(二二)巖石介質(zhì)的力學(xué)模型巖石介質(zhì)的力學(xué)模型1. 彈塑性體彈塑性體(1)無塑性硬化作用無塑性硬化作用發(fā)生當(dāng)當(dāng)00E2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力

24、學(xué)模型理想彈塑性材料的應(yīng)力理想彈塑性材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型(2) 有塑性硬化作用有塑性硬化作用1000KEE當(dāng)當(dāng)2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型(二二) 粘彈性介質(zhì)粘彈性介質(zhì)1.馬克斯韋爾模型馬克斯韋爾模型彈簧和粘壺串連彈簧和粘壺串連1212.21122.11dddtEdtddtE2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型Ctdtd00

25、t002.0馬克斯韋爾模型反映巖石具有應(yīng)力松弛的特征馬克斯韋爾模型反映巖石具有應(yīng)力松弛的特征應(yīng)變保持不變應(yīng)變保持不變應(yīng)力保持不變應(yīng)力保持不變馬克斯韋爾模型反映巖石蠕變與時間呈直線的特征馬克斯韋爾模型反映巖石蠕變與時間呈直線的特征tE0000.EeEAEE00t時，2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型2. 凱爾文型凱爾文型彈簧和粘壺并聯(lián)彈簧和粘壺并聯(lián)EdtddtdE021212021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型tE00tE00tEtE0tEtE0dt

26、EdtEe1EEC00tCeECEeeCdteeCdtee時凱爾文模型反映恒力作用下應(yīng)變與時間的變化規(guī)律凱爾文模型反映恒力作用下應(yīng)變與時間的變化規(guī)律2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型)tt(E0tE0tE000tE00000eeAAettAeAlntElntEddtdE00tt時時凱爾文模型反映卸載后，彈性后效的變形特征凱爾文模型反映卸載后，彈性后效的變形特征2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型六巖石介質(zhì)的力學(xué)模型若獲得初始彈性應(yīng)變后，若獲得初始彈性應(yīng)變后，保持總應(yīng)

27、變不變保持總應(yīng)變不變應(yīng)力不衰減，則凱爾文模型又稱非松弛模型，他應(yīng)力不衰減，則凱爾文模型又稱非松弛模型，他不能反映應(yīng)力的松弛現(xiàn)象。不能反映應(yīng)力的松弛現(xiàn)象。2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）第二章第二章 巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì) 莫爾強度理論莫爾強度理論u 巖石的強度理論巖石的強度理論 格里菲斯強度理論格里菲斯強度理論 屈服準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則 2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 一點的應(yīng)力狀態(tài)一點的應(yīng)力狀態(tài)(四四)基本計算公式基本計算公式任意角度截面的應(yīng)力計算公式任意角度截面的應(yīng)力計算公式:最大主應(yīng)力和最小主

28、應(yīng)力最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力:2cos2sin22sin2cos22xyyxnxyyxyxn2xy2yxyx22312021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 一點的應(yīng)力狀態(tài)一點的應(yīng)力狀態(tài)最大主應(yīng)力與最大主應(yīng)力與 作用面的夾角作用面的夾角 按下式求按下式求:分析任意角度的應(yīng)力狀態(tài)時分析任意角度的應(yīng)力狀態(tài)時,常用最大、最小應(yīng)力常用最大、最小應(yīng)力的表示法的表示法:yxxy22tan2sin22cos2231n3131nx2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）一一 一點的應(yīng)力狀態(tài)一點的應(yīng)力狀態(tài)莫爾應(yīng)力圓的表示方法莫爾應(yīng)力圓的表示方法:其中

29、其中 為圓心為圓心 半徑為半徑為2312n231n222312312021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 莫爾強度理論莫爾強度理論1. 莫爾理論假說莫爾理論假說物體是在正應(yīng)力和剪應(yīng)力組合作用下物體是在正應(yīng)力和剪應(yīng)力組合作用下產(chǎn)生破壞產(chǎn)生破壞與與 無關(guān)無關(guān)莫爾包絡(luò)線莫爾包絡(luò)線 極限應(yīng)力圓上破壞點的軌跡線極限應(yīng)力圓上破壞點的軌跡線2 321,ff2021-10-26巖體力學(xué)（巖體力學(xué)（2010-2011學(xué)年）學(xué)年）三三 莫爾強度理論莫爾強度理論2. 庫侖庫侖-莫爾直線型強度線莫爾直線型強度線1)破壞角破壞角2)不同坐標(biāo)下的表達式不同坐標(biāo)下的表達式u 坐標(biāo)下坐標(biāo)下2