岩石应力应变的各个阶段
岩体力学
岩石力学结构面：岩体内存在的各种各样的结构裂隙称之为结构面结构面分类（1）按结构面成因分类：原生节理、构造节理、次生节理。
（2）绝对分类：细小结构面，其延长小于1m，中等结构面，其延长为1~10m；巨大结构面，其延长大于10m。
（3）按地质学观点进行结构面分类：单个节理、节理组、节理群、节理带和破坏带或糜棱带。
结构体：被结构面切割成的岩块称之为结构体岩体结构：是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。
岩体结构两大要素：结构体和结构面。
单轴抗压强度的影响因素：（1）承压板对单轴抗压强度的影响。
（2）岩石试件的尺寸及形态高径比对单轴抗压强度的影响。
（3）加载速度对单轴抗压强度的影响。
（4）环境对单轴抗压强度的影响。
包括含水率和温度。
岩石的抗拉强度的实验方法。
直接拉伸法、抗弯法、劈裂法、点荷载试验法。
基本的岩石介质模型：弹性介质模型、塑性介质模型、粘性介质模型。
常用的岩石的介质模型（1）弹塑性介质模型、（2）粘介质模型：马克斯韦尔模型，凯尔文模型。
沿节理面产生的破坏类型（1）剪切沿着一个很好的与两组节理都有相交一个角度的锯齿状斜面而破坏，这个斜面称之为剪切面。
（2）岩体中发生一条狭窄的破坏带称之为剪坏带。
（3）岩体内有一条较宽的破坏带，在此破坏带内，经常发生数个岩块砌叠成列地排列，并有时扭结在一起而整列转动，因而这种破坏带称之为扭结带或扭坏带。
B Q，[B Q]BQ=90+3RC+250KVBQ--岩体基本质量指标RC---岩石单轴饱和抗压强度值（Mpa）KV---岩体裁完整性指标[BQ]=BQ—100（K1+K2+K3）[BQ]---岩体基本质量指标修正值K1---地下水影响修正系数K2---主要软弱结构面产状影响修正系数K3---初始应力影响修正系数潜塑状态是指在初始应力状态下岩体处于弹性状态，但开挖卸荷后即处于塑性状态初始应力是指岩体在天然状态下所存在的内在应力，在地质学中，通常又称之为地应力。
岩石三向应力状态
岩石三向应力状态在地球内部，岩石经常受到各种各样的力的作用。
这些力可以导致岩石发生变形和破裂，并对地壳构造和山脉形成产生重要影响。
为了了解岩石内部的三向应力状态，我们需要研究和分析地质力学。
地质力学是研究岩石在地球内部受力和变形规律的学科。
在地球内部，岩石受到三个方向的应力：水平应力、垂直应力和剪切应力。
以下是相关参考内容：1. 水平应力：在地质构造中，水平应力是地壳中最重要的一个力。
它是沉积物和岩石的自重、地壳板块构造运动、火山活动等因素所产生的。
水平应力作用在岩石中，会使岩石产生挤压和拉伸的应变，导致岩石的变形和断裂。
2. 垂直应力：垂直应力是指垂直于地表的力，也就是岩石的地表压力。
它是岩石承受重力和地质力学过程中的岩层远离或靠近地表所产生的。
垂直应力作用在岩石中，会使岩石发生压缩或拉伸的应变，导致岩石的变形和断裂。
3. 剪切应力：剪切应力是指作用在岩石中，使其产生滑动或剪切变形的力。
剪切应力是由板块运动、断层活动等因素所产生的。
当剪切应力作用在岩石中，会引起岩石中的切割和滑动，导致岩石的块状破裂和岩层错动。
4. 应力张量：应力张量可以描述和分析岩石的三向应力状态。
它是一个矩阵，包含了岩石受到的各个方向的应力。
通过对应力张量的分析，可以研究岩石的应力分布、应力场、地震活动等。
5. 线性弹性理论：线性弹性理论是地质力学中常用的一种理论方法。
它假设岩石在小应变下的变形是可逆的，岩石具有线弹性性质。
根据线性弹性理论，可以推导出岩石的应力应变关系，从而研究岩石受力和变形的规律。
6. 应力解析：应力解析是通过计算和模拟来分析岩石的应力状态和变形。
它使用数学方法和地质力学实验来确定岩石中的应力分布和变形机制。
通过应力解析，可以计算出岩石的应力张量和主应力方向，从而预测岩石的变形和断裂。
以上是有关岩石三向应力状态的一些相关参考内容。
研究和理解岩石的应力状态对于地质地质工程、地震预测和资源勘探等有重要意义。
岩石应力应变曲线 名词解释
岩石应力应变曲线名词解释岩石应力应变曲线（RockStress-StrainCurve）是研究岩石在弹性状态下力学特性的重要方法，可用来评价岩石在深度内的特点或应力状态。
它是岩石力学模型及其应用研究中必不可少的材料，主要用于试验测量岩石尺寸变形性能曲线。
该曲线呈S型变化，弹性状态下的应变（Strain）与应力（Stress）的变化情况如下：1、弱应力时，应力与应变之间的关系可用Hooke定律来描述。
Hooke定律表明，在岩石材料本身结构尚未出现裂缝之前，随着应力的增加，应变也在增加。
2、当应力超过一定水平时，经历了一段应变饱和（Strain Saturation）后，应变与应力的变化比较缓慢。
在此状态下，岩石的抗压强度提高，而抗拉强度几乎不变。
3、当应力达到最大强度时，岩石物质的极限强度也到达顶峰，此后，岩石的抗压强度和抗拉强度都在快速减弱。
4、当应力达到极限值时，岩石就发生了破坏，应变也达到了最大值，因此，曲线呈右下斜状，它失去了线性关系，应力应变曲线右侧表示破坏状态。
岩石应力应变曲线是岩石力学的一个重要指标，它可揭示岩石的流变特性，并反映应力应变之间的关系。
该曲线可提供岩石的机械性质信息，其结果可以被用来评价岩石在加载作用下的变形性能。
此外，岩石应力应变曲线还可以帮助识别岩石中的弱环节、克服自由面或悬臂等问题，为岩石开采提供参考依据。
另外，岩石应力应变曲线还可以用于岩石测试，如抗压强度测试、抗拉强度测试和抗压疲劳测试。
此外，该曲线可以提供坐标，可以更好地理解和研究岩石材料的特性，从而进一步研究岩石力学性质。
综上所述，岩石应力应变曲线是岩石力学的一个重要指标，它可以用于评价岩石材料的特点及性能，为岩石工程的设计提供重要参考依据。
今天，岩石应力应变曲线在各种岩石力学研究中都发挥重要作用。
岩石的力学性质——轴向压力作用下的应力应变曲线特征
岩石的力学性质
(变形性质)
模块六岩石的工程地质性质
单轴压应力作用下的典型全应力—应变曲线
①OA段——微裂隙压密阶段
A点为压密极限强度
②AB段——弹性变形阶段
B点为弹性极限强度
③BD段——裂隙发生、扩展和破坏阶段
D点为峰值强度（单轴极限抗压强度）
④D点以后段——破裂后阶段
E点为残余强度
二、变形指标
弹性模量E：
岩石在单轴压缩（或拉伸）条件下，压
应力（或拉应力）与纵向应变之比。
=
泊松比μ：
岩石在单向受压条件下，横向应变与纵
向应变之比。
=
岩石在大小和方向都不改变的恒定荷载作用下，变形量随时间延续而不断增长的现象。
①初始蠕变阶段②稳定蠕变阶段③加速蠕变阶段
使岩石仅产生蠕变变形而不产生破坏的最大应力。
o
σA
σB
σC
t ε
岩石蠕变曲线
a
b
c
d
①趋于稳定的蠕变
低应力状态下发生的蠕变
②趋于不稳定蠕变
较高应力状态下发生的蠕变n蠕变极限：
课程小结
n分析了岩石在单轴压应力作用下的典型应力应变曲线；
n根据岩石变形特征和曲线变化特征，确定了四个特征强度，并
划分出了四个阶段；归纳出常见岩石的六种应力应变曲线形式。
n掌握表征岩石变形性质的两个指标——弹性模量和泊松比；
n掌握岩石蠕变的概念和蠕变的三个阶段；分析蠕变趋势，了解
蠕变极限。
回忆一下
岩石的典型应力应变曲线中，承受荷载最大的点称为什么强度？
是不是只有作用在岩石上的应力达到岩石的峰值强度，岩石才会破坏呢？
THANKYOU
谢谢观看。
描述常温常压下,岩石的全应力-应变曲线的五个阶段
描述常温常压下,岩石的全应力-应变曲线的五个阶段
在常温常压下，岩石的全应力-应变曲线通常包含五个阶段，称为弹性阶段、塑性阶段、变形硬化阶段、剪切破裂阶段和破裂阶段。
1. 弹性阶段：在这个阶段，岩石受到应力作用时会发生弹性变形，应变与应力的关系符合胡克定律。
在撤离应力后，岩石能够恢复到原始形状。
2. 塑性阶段：当应力继续增大时，岩石会进入塑性变形阶段。
此时，岩石的应变增加速度开始增大，并且应力与应变之间的关系不再遵循胡克定律。
3. 变形硬化阶段：在这个阶段，岩石的应变速率减小，岩石会变得更加坚硬和脆弱。
岩石在这个阶段会表现出增加的强度和抗剪能力。
4. 剪切破裂阶段：当应力进一步增大，岩石将开始出现明显的剪切破裂。
在这个阶段，岩石的应变速率会迅速增加，同时岩石会发生断裂。
5. 破裂阶段：这个阶段是岩石破裂的最终阶段。
在这个阶段，岩石中已经出现了显著的破裂带或裂缝，应变速率急剧增加，最终导致了完全的破坏。
需要注意的是，不同类型的岩石将会有不同的应变特性和破坏
机制。
此外，岩石的全应力-应变曲线也可能会受到温度、湿度和岩石的物理特性等因素的影响。
井巷工程 课后答案
《井巷工程》考试试卷（一）一、专业术语及名词解释1、岩石的空隙比：是指岩石中各种孔隙、裂隙体积占岩石内固体部分实体总体积的百分比。
2、围岩分类：为了判定巷道周围岩体的稳定性并合理选择支护类型，对较大范围内的岩体加以量的区分，称为围岩分类。
3、正向起爆：起爆药包装在眼口端，爆轰波由外向里传爆的起爆方式。
4、最小抵抗线：从装药中心到自由面的最短距离称为最小抵抗线。
5、毫秒爆破：利用毫秒雷管或其他设备控制爆破的顺序，使每段之间只有几十毫秒的时间间隔。
二、判断题1、爆炸和爆轰没有本质区别，爆炸时反应速度是变化的，而爆轰时反应速度是恒定的（√）2、不耦合装药就是加大炮眼直径和药卷直径之间的差距，这样二者之间形成较大的环形空间。
（√）3、控制周边眼的间距及装药量是光面爆破的一项主要指标。
（√）4、我国目前采用光面爆破的特制小药卷直径是32㎜（√）5、光面爆破的标准为岩壁上半圆形残眼占周边眼50%以上。
（√）6、在爆破地点20m范围内，矿车、未清除的煤矸或其他物体堵塞巷道断面1/4以上时严禁爆破。
（×）7、压入式局部通风机和启动装置必须安装在进风巷中，距掘进巷道回风口不得小于10m。
（√）8、光面爆破时，周边眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于300mm。
（√）9、装药前、爆破前、爆破后，爆破员、瓦斯检查员、班组长必须到工作面检查瓦斯、顶板等有关事宜。
（√）10、在炮眼内装药时，引药可装在靠孔口侧，也可以装在孔底侧，也可以装在孔中间。
（×）11、“三违”是违章指挥、违章作业、违犯作业规程。
（×）12、在矿下开掘巷道架设棚式支架，支架承担顶板至地面岩柱的重量。
（×）13采掘工作面风流中氧气浓度不得低于18%（×）14、由下向上施工上山时，主要防止瓦斯积聚和向底板漂浮。
（√）15、由上向下施工下山时，主要防止二氧化碳积聚及跑车事故发生。
（√）三、填空题1、岩石的特征，很大程度上取决于它的力学性质。
构造地质：岩石的变形阶段
岩石的变形阶段
岩石的变形阶段
01. 弹性变形 02. 塑性变形 03. 断裂变形
1.弹性变形
σb
σs
弹性变形：
σσep
当物体在外力作用下发生变形，取消外力
后能完全恢复到变形前状态的变形。
图2-14 塑性材料拉伸时的应力应变曲线图 σp-比例极限；σe-弹性极限； σs-屈服极限；σb-强度极限；
岩石经塑性变形后，岩石内部的结合力基本 未遭破坏，仍保持其连续完整性。褶皱构造就是自 然界中最典型的塑性变形。
塑性变形的应变量： 脆性岩石：<3%-5%； 脆性-韧性岩石： 5%-8%； 韧性岩石：>10%。
2.塑性变形
2.塑性变形
岩石的变形阶段
01. 弹性变形 02. 塑性变形 03. 断裂变形
对于同一种岩石而言，三个强度之间的关系是：抗压强度>抗剪强度>抗张强度；抗压强度 大约是抗剪强度的10倍，是抗张强度的30倍左右。
岩石的变形阶段
01. 弹性变形 02. 塑性变形 03. 断裂变形
2.塑性变形
σb σs σσep
塑性变形阶段
图2-14 塑性材料拉伸时的应力应变曲线图 σp-比例极限；σe-弹性极限； σs-屈服极限；σb-强度极限；
塑性变形： 在应力超过岩石的弹性极限时，即使卸去外力，
变形也不能完全消失，而会出现剩余变形。
3.断裂变形
岩石的断裂变形有两种方式：张裂与剪裂
图2-15 张裂和剪裂的形成、分布与应力-变形的关系
3.断裂变形
岩石性质不同，其破裂方式也不同。韧性岩石在破裂前首先出现细颈 化现象，脆性岩石则不存在细颈化现象。
图2-16 岩石中的细颈化和透镜体化现象 （广东大降平，据蓝琪峰等）
岩石蠕变曲线三个特征阶段
岩石蠕变曲线三个特征阶段岩石蠕变是指一种地质现象，它描述了岩石在地下长期受到地质应力作用下的变形和演化过程。
岩石蠕变曲线是用来描述这个变形过程的工具，它可以帮助我们更好地理解岩石在应力作用下的行为，并为地质学家和工程师提供重要的参考。
在岩石蠕变曲线中，我们可以分为三个主要的特征阶段：初级蠕变、次级蠕变和三次蠕变。
每个阶段都有其独特的特征和行为，一起来探讨一下吧。
1. 初级蠕变初级蠕变是岩石蠕变曲线的第一个阶段，也是最明显的阶段。
在初级蠕变阶段，岩石会迅速发生塑性变形，形成明显的蠕变曲线。
这是因为岩石受到应力后，内部的微观结构会发生变化，其晶体结构开始发生位移和滑动，导致整体的形变。
在初级蠕变阶段，岩石的应力与应变之间呈现出非线性关系。
具体来说，初级蠕变曲线呈现为一个指数增长的曲线，应力逐渐增加，岩石的变形也随之增加，但增幅逐渐减小。
这是因为在初级蠕变阶段，岩石中的微观结构发生变化的速率较快，但随着时间的推移，速率逐渐减慢。
初级蠕变还有一个重要的特征是弹性回复。
当应力移除后，岩石会部分地恢复到初始状态，这被称为弹性回复。
然而，需要注意的是，岩石在经历过初级蠕变后，弹性回复的程度会降低，这是因为岩石中的微观结构已经发生了较大的改变。
2. 次级蠕变次级蠕变是岩石蠕变曲线的第二个阶段。
在初级蠕变之后，如果还存在应力的作用，岩石将进入次级蠕变阶段。
在次级蠕变阶段，岩石的变形速率会明显降低，相对稳定地保持在一个较小的水平。
在次级蠕变阶段，岩石中的微观结构仍在发生变化，但速率较初级蠕变时要慢得多。
次级蠕变曲线呈现为一个逐渐平稳的曲线，应力和应变之间存在一个较小的线性关系。
这是因为在次级蠕变阶段，岩石中的微观结构已经部分地调整和重新排列，导致变形速率减缓。
除了变形速率的减缓外，次级蠕变还有一个特征是持续时间的延长。
相较于初级蠕变，次级蠕变可以持续更长的时间，甚至可以维持数小时、数天甚至数年，这取决于岩石的性质和应力的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
岩石的变形特性
岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之二)
一、内容提要：本讲主要讲述岩石的变形特性、强度理论
二、重点、难点：岩石的应力-应变曲线分析及岩石的各种强度理论。
三、讲解内容：
四、岩石的变形特性
与岩石的强度特性一样，岩石的变形特性也是岩石的重要力学特性。
只有对岩石的变形特性的变化规律有了足够的了解，才能应用某些数学表达式描述岩石的变形特性，进而运用这些表达式计算岩石在外荷载作用下所产生的变形特性，并评价其稳定性。
在实际的工程中，经常遇到岩石在单轴和三轴压缩状态下的变形问题。
(一)岩石在单向压缩应力作用下的变形特性
1. 岩石在普通试验机中进行单向压缩试验时的变形特性
岩石的变形特性通常可从试验时所记录下来的应力-应变曲线中获得。
岩石的应力-应变曲线反映了各种不同应力水平下所对应的应变(变形)规律。
以下先介绍具有代表性的典型的应力-应变曲线。
1)典型的岩石应力-应变曲线分析
图15-1-17例示了典型的应力-应变曲线。
根据应力-应变曲线的变化，可将其分成OA，AB，BC 三个阶段。
三个阶段各自显示了不同的变形特性。
(1)OA阶段，通常被称为压密阶段。
其特征是应力-应变曲线呈上凹型，即应变随应力的增加而减少。
形成这一特性的主要原因是存在于岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合所致。
(2)AB阶段，也就是弹性阶段。
从图15-1-17可知，这一阶段的应力-应变曲线基本呈直线。
若在这一阶段卸荷的话，其应变可以恢复，由此可称为弹性阶段。
这一阶段常用两个弹性常数来描述其变形特性。
即弹性模量E和泊松比。
所谓弹性模量，是指应力—应变曲线中呈直线阶段的应力与应变之比值(或者是该曲线在直线段的斜率)被称作平均模量。
就模量的概念而言，岩石的模量还有初始模量、切线模量、割线模量等。
在岩石力学中比较常用的是平均弹性模量E和割线模量E50，E50是指岩石峰值应力一半的应力、应变之比值，其实质代表了岩石的变形模量。
所谓泊
松比，是指在弹性阶段中，岩石的横向应变与纵向应变比之值。
这是描述岩石侧向变形特性
的一个参数。
最近几年来，经过大量的试验发现，在AB阶段，由于岩石受荷后不断地出现裂纹扩展，将产生一些不可逆的变形。
因此从某种意义上来说，它并不属于真正的弹性特性，只能是
一种近似的弹性介质。
B点是该岩石的屈服点，当应力超过B点，则将进入第三阶段。
(3)BC阶段，也被称作塑性阶段。
当应力值超出屈服应力之后，随着应力的增大曲线呈下凹状，明显地表现出应变增大的现象。
进入了塑性阶段，岩石将产生不可逆的塑性变形。
同时、
应变速率、将同时增大，但最小主应变的应变速率的增大表现得更明显。
应该指出，对于坚硬的岩石来说，这一塑性阶段很短，有的几乎不存在，它所表现的是脆性破坏的特征。
所谓脆性，是指荷载超出了屈服应力却并不表现出明显的塑性变形的特性，由此而产生的破坏，称为脆性破坏。