巖石力學(xué) 基本物理力學(xué)性質(zhì)

第二章巖石的根本物理力學(xué)性質(zhì)本章內(nèi)容巖石的根本物理性質(zhì)；巖石的強度特性；巖石的變形特性；巖石的強度理論。根本要求掌握巖石的根本物理性質(zhì)，理解巖石的變形性質(zhì)；掌握巖石的強度特性；掌握莫爾強度理論、庫倫—莫爾強度理論；了解格里菲斯理論；2024/1/291第二章巖石的根本物理力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)根本物理性質(zhì)第二節(jié)巖石的強度特性第三節(jié)巖石的變形特性第四節(jié)巖石的強度理論主要內(nèi)容2024/1/292根本物理性質(zhì)一、巖石的孔隙性二、巖石的水理性三、巖石的抗凍性四、巖石的質(zhì)量指標(biāo)返回巖石含：固相、液相、氣相〔孔隙〕。

三相比例不同，物理性質(zhì)指標(biāo)也有所不同。聯(lián)系2024/1/293巖石的強度性質(zhì)一、巖石的單軸抗壓強度二、巖石的三軸抗壓強度三、巖石的抗剪強度四、巖石的抗拉強度返回巖石強度:巖石材料受力破壞時所能承受的最大荷載應(yīng)力本節(jié)討論[σ]問題工程師對材料提出兩個問題1.最大承載力——許用應(yīng)力[σ]？2.最大允許變形——許用應(yīng)變[ε]？試驗方法2024/1/294巖石的變形特性〔彈，塑，粘〕一、巖石在單軸壓縮作用下的變形特性〔1〕普通試驗機下的變形特性〔2〕剛性試驗機下的單向壓縮的變形特性二巖石在三軸壓應(yīng)力下的變形特性三、巖石的流變特性返回2024/1/295一、巖石的孔隙性：〔一〕孔隙比VV—孔隙體積(m3)

Vs

—巖石固體的體積(m3)〔二〕孔隙率V=VV+Vs返回——反映孔隙發(fā)育程度的指標(biāo)V—包含孔隙在內(nèi)的巖石體積(m3)2024/1/296二、巖石的水理性質(zhì)〔一〕含水性1、含水量：巖石孔隙中含水量(WW)與巖石烘干重量(Ws)比值的百分率

w=Ww/Ws×100％2、吸水率：枯燥巖石試樣在一個大氣壓和室溫條件下吸入水的重量與巖石烘干重量之比吸水率是一個間接反映巖石內(nèi)孔隙多少的指標(biāo)W0－烘干巖樣浸水48h后的濕重(kN)含水性膨脹性軟化性滲透性耐崩解性Ws：在105-110°C溫度下烘干24小時的重量(kN)

2024/1/297〔二〕滲透性滲透性：在一定的水壓作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力，可用滲透系數(shù)來衡量。滲透系數(shù)是介質(zhì)對某種特定流體的滲透能力，取決于巖體物理特性和結(jié)構(gòu)特征，如孔隙和裂隙大小，開閉程度以及連通情況等大多滲透性可用達西〔Darcy〕定律描述：——水頭變化率；qx——沿x方向水的流量，m3/s

；h——水頭高度，m；A——垂直x方向的截面面積，m2；k——滲透系數(shù)，m/s。2024/1/298(四)軟化系數(shù)Rcw——飽和單軸抗壓強度；Rc——枯燥單軸抗壓強度；η〔η≤1〕越小，表示巖石受水的影響越大(見表2-2〕。軸向自由膨脹〔%〕H——試件高度徑向自由膨脹〔%〕D——直徑〔三〕巖石的膨脹性自由膨脹率：無約束條件下，浸水后膨脹變形與原尺寸之比2024/1/2992024/1/2910(五)耐崩解性試驗時，將烘干的試塊，約500g，分成10份，放入帶有篩孔(2mm)的圓筒內(nèi)，使圓筒在水槽中以20r／min速度連續(xù)轉(zhuǎn)10分鐘，然后將留在圓筒內(nèi)的石塊取出烘干稱重。如此反復(fù)進行兩次，按下式計算耐崩解性指數(shù)：殘留在筒內(nèi)的試件烘干質(zhì)量mR試驗前的試件烘干質(zhì)量(mS)耐崩解性指數(shù)是通過對巖石試件進行烘干，浸水循環(huán)試驗所得的指標(biāo)。返回2024/1/2911三、巖石的抗凍性抗凍性:巖石抵抗凍〔脹〕融破壞的性能，通常用抗凍系數(shù)表示。返回巖石的抗凍系數(shù)是指巖樣在±25℃的溫度區(qū)間內(nèi)，反復(fù)降溫、凍結(jié)、升溫、融解，其抗壓強度有所下降，巖樣抗壓強度的下降值與凍融前的抗壓強度之比：Cf—巖石的抗凍系數(shù)；Rcf—巖石凍融后的抗壓強度(kPa)2024/1/2912密度比重1、巖石的密度：單位體積內(nèi)巖石的質(zhì)量。四、巖石的質(zhì)量指標(biāo)〔1〕天然密度：自然狀態(tài)下，單位體積質(zhì)量

M——巖石總質(zhì)量，kg；V——總體積，m3?！?〕干密度：巖塊中的孔隙水全部蒸發(fā)后的單位體積質(zhì)量〔108℃烘24h〕

Ms——巖石烘干后的質(zhì)量，kg。2024/1/29132、巖石的比重：巖石固體烘干重量〔WS〕與4℃時同體積純水的重量比

VC——巖石實體局部(不包含孔隙〕的體積；——一個大氣壓下4℃時水的重度返回〔3〕飽和密度：巖石中的孔隙被水充填時的單位體積質(zhì)量〔水中浸48小時〕VV——孔隙體積ρW:一個大氣壓下4℃時水的密度(kg/m3)測定方法及適用條件：量積法、水中稱重法、蠟封法。2024/1/2914一巖石的單軸抗壓強度1.定義：指巖石試件在單軸壓力作用下〔無圍壓，只受軸向壓力〕所能承受的最大壓應(yīng)力，也即是巖石在到達破壞時承受的最大軸向荷載P除以試件的橫截面積A。2.試驗方法：圓柱形試件：Ф4.8－5.2cm，高H=〔2－2.5)Ф長方體試件：邊長L=4.8－5.2cm,高H=〔2－2.5)L兩端面垂直于軸線±0.25o試件兩端不平度0.05mm；試件標(biāo)準(zhǔn)：試驗裝置：2024/1/29152024/1/29163.單向壓縮試件的常見破壞形態(tài)〔1〕單斜面剪切破壞：最常見的破壞方式〔2〕圓錐形破壞原因：壓板兩端存在摩擦力，箍作用〔又稱端部效應(yīng)〕，在工程中也會出現(xiàn)?！?〕柱狀劈裂破壞巖石單向壓縮破壞的真實反映〔消除了端部效應(yīng)〕產(chǎn)生的是張拉破壞〔∵巖石的抗拉強度遠小于抗壓強度〕

消除端部約束方法：磨平端部、潤滑試件端部〔如墊云母片；涂黃油在端部〕、加長試件2024/1/29174.單軸抗壓強度的主要影響因素巖石自身的因素：礦物成分、結(jié)晶程度、顆粒大小及膠結(jié)情況、風(fēng)化程度、含水情況和周圍環(huán)境〔溫度、濕度〕層理和裂隙的特性和方向等；含水量：含水量越大強度越低，巖石越軟越明顯；

溫度：180℃以下不明顯；大于180℃，溫度越高強度越小?！哺鷰r性有關(guān)，深部巖體力學(xué)〕2024/1/2918〔1〕試件形狀：圓形試件不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，好加工尺寸：寬度大于礦物顆粒的10倍〔Ф50的依據(jù)〕，長度不宜太長或太短，高徑比h/d≥(2－2.5)較合理(受力均勻〕〔2〕承壓板端部摩擦力試驗機剛度〔3〕加載速率加載速率越大，表現(xiàn)強度越高(見圖2－5)(機理研究熱點〕我國規(guī)定加載速度為0.5－1.0MPa/s實驗方法上的因素：2024/1/2919返回2024/1/2920二巖石的三軸抗壓強度指在三向壓縮荷載作用下巖石所能承受的最大壓應(yīng)力。2.三向壓縮試驗簡介〔1〕真三軸〔2〕常規(guī)三軸1.定義2024/1/29212024/1/29223.三軸壓縮試驗的破壞類型2024/1/2923具體破壞形式的多樣化2024/1/29244.巖石三向壓縮強度的影響因素〔1〕側(cè)壓力的影響圍壓越大，軸向壓力越大2024/1/2925〔2〕加載途徑對巖石三向壓縮強度影響A、B、C三條虛線是三個不同的加載途徑，加載途徑對巖石的最終三軸壓縮強度影響不大〔？〕。2024/1/2926〔3〕孔隙水壓力對巖石三向壓縮強度的影響孔隙水壓力使有效應(yīng)力〔圍壓〕減小強度降低返回2024/1/2927三巖石的抗剪強度1.定義在剪切荷載作用下到達破壞前所能承受的最大剪應(yīng)力2.常用試驗方法直接剪切試驗角模壓剪試驗2024/1/2928直接剪切試驗A—試樣的剪切面面積。

給定不同的σ(或P〕進行屢次試驗，求出不同的τ，近似直線得：tanφ－巖石抗剪切內(nèi)摩擦系數(shù)；〔φ－內(nèi)摩擦角〕c－巖石的粘聚力1.2.2024/1/2929角模壓剪試驗fPQNαQNPα其中，P——壓力機的總壓力

α——試件傾角

f——圓柱形滾子與上下壓板的摩擦系數(shù)

①試驗裝置:楔形剪切儀②荷載計算公式③剪切破壞面上的正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ：其中，A剪切面面積2024/1/2930巖石的抗剪斷σ－τ曲線〔強度曲線〕

tanφ－巖石抗剪切內(nèi)摩擦系數(shù)

c－巖石的粘聚力返回做一組〔大于5次〕不同α的試驗，記錄所得的σ,τ值；由該組值作曲線,近似直線得方程改變夾具傾角α：30度～70度2024/1/2931四巖石的抗拉強度定義：在單軸拉力作用下巖石試件抵抗破壞的極限能力，在數(shù)值上等于破壞時的最大拉應(yīng)力。直接拉伸法間接拉伸法2.

拉伸試驗方法拉伸試驗方法巴西劈裂法點荷載法計算公式不同〔不易成功〕2024/1/2932直接拉伸試驗方法應(yīng)力集中兩端破壞〔強度)夾持力，聯(lián)結(jié)力缺乏從中拔出應(yīng)力集中兩者變形？高強度水泥高強度樹脂兩者膠結(jié)力變形是否協(xié)調(diào)2024/1/2933巴西劈裂法〔對稱徑向壓裂法〕

由巴西人Hondros提出實驗思想：徑向壓縮導(dǎo)致劈裂,注意：接觸并非單線接觸，有一定接觸面積〔弧高≤1/20D〕試件：實心圓柱Φ50mm;δ25mm換圖蔡拉伸破壞研究熱點：平臺加載加載速度

σt:試件中心的最大拉應(yīng)力，即RtD:試件的直徑t:試件的厚度δ試驗要求:①沿平行于軸線的一條邊緣線均勻加載②破壞面必須通過試件直徑2024/1/2934點荷載試驗法是上世紀(jì)開展起來的一種簡便的現(xiàn)場試驗方法。試件：任何形狀〔優(yōu)點〕，尺寸大致50mm，不做任何加工。試驗：直接放到現(xiàn)場的點荷載儀上，加載劈裂破壞。計算：I——點荷載強度指標(biāo)P——試件破壞時的極限荷載y——加載點試件的厚度統(tǒng)計公式：要求:由于離散性大，每組15個，取均值

建議：用Ф50mm的鉆孔巖芯為試件。返回2024/1/2935第三節(jié)巖石的變形特性彈性：物體受外力作用瞬間即產(chǎn)生全部變形，卸載后立即恢復(fù)原有形狀和尺寸的性質(zhì)塑性：物體受力后產(chǎn)生變形，在卸載后變形不能完全恢復(fù)的性質(zhì)粘性：物體受力后變形不能瞬時完成，且應(yīng)變速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)，又稱為流變性〔蠕變，松弛，彈性后效〕。屈服極限1.根本概念：η：粘性系數(shù)2024/1/29362.根本力學(xué)模型：

1、彈性模型

2、理想塑性

3、粘性模型

η—粘性系數(shù)〔poise；poise=0.1N·S/m2〕變形與時間無關(guān)卸載后是否有剩余變形變形與時間有關(guān)無有變形特性(σ0

：屈服應(yīng)力)2024/1/29373.根本元件2024/1/29382024/1/2939η牛頓粘性系數(shù)；單位:泊。1posie=0.1N·s/m2返回2024/1/2940一、巖石在單軸壓應(yīng)力作用下的變形特性1、典型的巖石應(yīng)力-應(yīng)變曲線〔一〕普通試驗機下的變形特性特點：①σ1－ε1曲線，應(yīng)變率隨應(yīng)力增加而減??；②塑性變形（變形不可恢復(fù)）原因：微裂隙閉合（壓密）a.分三個階段:1〕原生微裂隙壓密階段〔OA〕特點：①σ1－ε1曲線是直線；②彈性模量，E為常數(shù)〔變形可恢復(fù)〕原因：巖石固體局部變形，B點開始屈服，B點對應(yīng)的σB應(yīng)力為屈服極限，超過B點卸載有塑性變形。2〕彈性變形階段〔AB〕3〕彈塑性〔非線性〕變形階段〔BC〕特點：①σ1－ε1

曲線；②有塑性變形產(chǎn)生，變形不可恢復(fù)；③應(yīng)變速率不斷增大。原因：新裂紋產(chǎn)生，原生裂隙擴展。脆性：應(yīng)力超出屈服應(yīng)力后，并不呈現(xiàn)出明顯的塑性變形而破壞，即為脆性破壞。巖石越硬，BC段越短，脆性行為越明顯。注意：半程壓縮曲線2024/1/29411.直線或近似直線〔彈性體〕2.曲線向下彎曲〔彈塑性體〕3.初向上彎曲后直線〔塑-彈性體〕4.曲線似S型〔塑-彈-塑性體〕5.初小段直線后進入非彈性的曲線局部〔彈-粘性體〕b.實際應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分成五類:2024/1/2942c.彈性常數(shù)確實定

彈性模量國際巖石力學(xué)學(xué)會〔ISRM〕建議三種方法

切線模量

()

割線模量()

變形模量()

2024/1/29432、巖石加、卸載特性2024/1/29443、循環(huán)加卸載曲線特點：①屢次反復(fù)加、卸載，變形曲線與單調(diào)加載曲線上升總趨勢保持一致〔巖石的“變形記憶功能〞〕。②卸載應(yīng)力(超過屈服點〕越大，塑性滯回環(huán)越大〔原因：裂隙的擴大，能量的消耗〕；2024/1/2945等荷載循環(huán)加、卸載時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線特點：①隨著循環(huán)次數(shù)增多，塑性滯回環(huán)愈來愈窄，直到?jīng)]有塑性變形為止。②當(dāng)循環(huán)應(yīng)力峰值低于某一臨界應(yīng)力時，屢次循環(huán)不會導(dǎo)致試件破壞；③當(dāng)超過臨界應(yīng)力時，會發(fā)生疲勞破壞。—〔疲勞強度〕返回2024/1/29461〕剛性試驗機工作原理壓力機加壓〔貯存彈性能〕巖石試件達峰值強度〔釋放應(yīng)變能〕導(dǎo)致試件崩潰。AA′O2O1面積——峰值點后，巖塊產(chǎn)生微小位移所需的能。ABO2O1——峰值點后，普通機釋放的能〔貯存的能〕。ACO2O1面積——峰值點后，剛體機釋放的能〔貯存的能〕。〔二〕剛性試驗機下巖石單向壓縮變形特性普通試驗機得到峰值前的變形特性，多數(shù)巖石在峰值后工作。2024/1/29472〕應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^程曲線形態(tài)分四個階段：前3階段同普通試驗機，第4階段為應(yīng)變軟化階段

第4階段特點：①CD段：破裂巖塊相互咬合成整體狀而承載，原生和新生裂隙相互交叉、聯(lián)合形成宏觀斷裂面，承載力隨應(yīng)變增加而減少〔軟化現(xiàn)象〕。②到達D點以后，靠碎塊間的摩擦力承載，稱為剩余應(yīng)力。全程壓縮曲線2024/1/2948③C點后有剩余應(yīng)變，反復(fù)加卸載時，隨變形增加，塑性滯環(huán)的斜率降低。④C點后，可能會出現(xiàn)壓應(yīng)力下的體積增大現(xiàn)象，稱此為擴容現(xiàn)象.2024/1/2949巖石的體積應(yīng)變特性在壓力作用下，巖石發(fā)生非線性體積變形可分為三個階段：1體積減小階段：彈性階段內(nèi)，體積變形呈線性變化。2體積不變階段：巖石體積雖有變形，但應(yīng)變增量接近于零，即巖石體積大小幾乎沒變化。3擴容階段：在塑性段及峰后區(qū)，主要是由于裂隙產(chǎn)生、貫穿、滑移、錯動、甚至張開造成。一般巖石：μ，當(dāng)μ>0.5時，就是擴容。2024/1/2950獲取全程試驗曲線的處理方法增加試驗機剛度

使用剛性試驗機，就沒有大量的應(yīng)變能貯存在試驗機內(nèi)，巖石在超過峰值強度破壞后就不會產(chǎn)生突發(fā)性破壞，這樣就能獲得峰后的變形、強度特征．為了減少在試驗過程中軟性(soft)試驗機的彈性變形及貯存在其中的變形能，就必須增加試驗機〔鋼構(gòu)件、液壓柱〕的剛度，為此出現(xiàn)了剛性試驗機(stifftestingmachine)．2024/1/2951

采用液壓伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)能根據(jù)巖石破壞和變形情況控制變形速度，使變形速度保持為恒定值。伺服系統(tǒng)有一個反響信號系統(tǒng)：檢查當(dāng)前施加的荷載是否保持事先確定的變形速度，否那么會自動地調(diào)整施加的荷載，以保持變形速度的恒定。反響信號響應(yīng)的時間為2-3μs,這個速度遠大于裂隙傳播速度，因而即使出現(xiàn)過量荷載，裂隙還未來得及傳播，荷載就被減小了，巖石破壞得到有效控制。注意：對于特別堅硬的巖石，除采用帶有伺服系統(tǒng)的剛性試驗機外，施加一定的圍壓是必要的，可以使破壞后的巖石變形得到有效控制。2024/1/2952〔1〕巖石的屈服應(yīng)力、抗壓強度、峰值時的極限應(yīng)變量、剩余強度值顯著增大；〔2〕隨圍壓增大，巖石的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變：彈脆性→彈塑性→應(yīng)變硬化〔見下頁〕；二、巖石在三向壓應(yīng)力下的變形特性常規(guī)三軸壓縮試驗說明：有圍壓作用時，巖石的變形性質(zhì)與單軸壓縮時不盡相同。在三軸壓縮下，隨著圍壓的提高：2024/1/29531〕圍壓為零或較低：—脆性狀態(tài)2〕圍壓50MPa：—塑性狀態(tài)3)圍壓68.5MPa—塑性流動4〕圍壓165MPa—應(yīng)變硬化現(xiàn)象實例2024/1/2954三、巖石的流變特性

蠕變：應(yīng)力恒定，巖石應(yīng)變隨時間增大所發(fā)生的變形〔又稱為流變〕。松馳：應(yīng)變恒定，巖石中的應(yīng)力隨時間減少，這種現(xiàn)象稱“松馳〞。彈性后效：卸載時彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。巖石變形蠕變松弛彈性〔可恢復(fù)〕塑性〔不可恢復(fù)〕與時間無關(guān)

與時間有關(guān)—流變2024/1/2955Ⅱ特點：①應(yīng)變率為常量；②卸載：有瞬時彈性恢復(fù)，彈后，有不可恢復(fù)的永久變形。Ⅲ特點：①劇烈增加；②曲線；③一般此階段比較短暫。Ⅰ、初始蠕變階段〔AB減速蠕變階段〕Ⅱ、穩(wěn)定蠕變階段〔BC等速蠕變階段〕Ⅲ、非穩(wěn)定蠕變階段〔蠕變破壞階段〕Ⅰ特點：①有瞬時應(yīng)變（OA）；②，隨時間增長而減?。虎坌遁d后，有部分瞬時彈性變形（PQ）恢復(fù)，接著產(chǎn)生彈性后效，變形逐漸恢復(fù)?！惨弧硯r石的蠕變性質(zhì)1、典型的蠕變曲線〔分三階段〕2024/1/29562、長期強度的確實定方法(σ,ε,t)方法二方法一巖石強度隨外荷載作用時間延長而降低(相對于瞬時強度)，通常把作用時間t→∞的強度稱為巖石的長期強度長期強度確實定方法①由破壞σ-t關(guān)系曲線的水平漸近線獲t∞的強度②由蠕變試驗作等時(σ-ε)曲線獲t∞的強度長時恒載蠕變破壞試驗曲線2024/1/2957(1)立即松弛——變形保持恒定后，應(yīng)力立即消失到零，這時松弛曲線與σ軸重合，如曲線ε6。(2)完全松弛——變形保持恒定后，應(yīng)力逐漸消失，直到應(yīng)力為零，如曲線ε5、ε4。(3)不完全松弛——變形保持恒定后，應(yīng)力逐漸松弛，但最終不能完全消失，而趨于某一定值，如曲線ε3、ε2。(4)此外，還有一種極端情況：變形保持恒定后應(yīng)力始終不變，即不松弛，松弛曲線平行于t軸，如曲線ε1?！捕硯r石的松弛性質(zhì)松弛特性可劃分為三種類型：返回2024/1/2958第四節(jié)巖石的強度理論一、莫爾強度理論〔Mohr1900年提出，莫爾強度準(zhǔn)那么〕〔一〕根本思想①以脆性材料〔鑄鐵〕試驗數(shù)據(jù)〔單、三〕統(tǒng)計分析為根底②由于剪應(yīng)力到達τf〔取決于正應(yīng)力和材料特性〕使巖石產(chǎn)生剪切破壞

莫爾極限應(yīng)力圓包絡(luò)線

〔二〕強度曲線—莫爾包絡(luò)線表達式：σ1σ32024/1/2959材料破壞判別用莫爾包絡(luò)線判別材料的破壞2024/1/2960①莫爾包絡(luò)線向應(yīng)力增大的方向開放，說明三向等壓應(yīng)力狀態(tài)下巖石不破壞；②受拉區(qū)閉合，說明受三向等拉應(yīng)力時巖石破壞；③單向抗拉區(qū)小于單向抗壓區(qū)；特點莫爾包絡(luò)線〔多種形式〕④沒有考慮中間主應(yīng)力σ2對巖石強度的影響；2024/1/2961〔2〕破壞機理：〔根本思想不一樣〕材料屬于壓剪破壞，剪切破壞力的一局部用來克服與正應(yīng)力無關(guān)的粘聚力，使材料顆粒間脫離聯(lián)系；另一局部剪切破壞力用來克服與正應(yīng)力成正比的摩擦力，使面內(nèi)錯動而最終破壞。〔3〕數(shù)學(xué)表達式：——內(nèi)摩擦系數(shù)〔1〕實驗根底：巖土材料壓剪或三軸試驗。c——粘聚力〔三〕庫倫·莫爾強度理論〔C·A·Coulomb準(zhǔn)那么,1773年〕庫侖·莫爾強度條件是莫爾準(zhǔn)那么的一特例〔擬合成直線〕——簡潔、應(yīng)用簡便intrinsic2024/1/2962破壞方向角θ破壞判定：

θσ1σ1n力的分解2θ2024/1/2963〔4〕主應(yīng)力表示

〔2-42〕由式〔2-42〕推出：〔2-43〕令稱為塑性指數(shù)；當(dāng)時，；〔5〕缺點：忽略了中間主應(yīng)力的影響〔中主應(yīng)力對強度影響在15%左右〕所以那么2024/1/2964三、格里菲斯準(zhǔn)那么〔Griffth1921〕斷裂力學(xué)21年提出，70年代應(yīng)用于巖石力學(xué)領(lǐng)域〔1〕實驗根底：玻璃材料中的微裂紋張拉擴展，連接，貫穿，最后導(dǎo)致材料破壞試驗?！?〕根本思想：在脆性材料的內(nèi)部存在許多隨機分布的裂紋，在外力作用下，裂紋周圍、特別是裂紋尖端會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，其中有一個方向最有利于裂紋擴展，當(dāng)超過材料的抗拉強度時，裂紋首先在該方向產(chǎn)生張拉擴展。2024/1/2965兩個關(guān)鍵點：1.最大應(yīng)力集中點〔危險點〕；2.最容易破壞的裂隙方向。在壓應(yīng)力條件下裂隙開裂及擴展方向帶橢圓孔薄板的孔邊應(yīng)力集中問題示意圖2024/1/2966①數(shù)學(xué)式③Griffth準(zhǔn)那么幾何表示②最有利破裂的方向角〔3〕Griffth〔張拉〕準(zhǔn)那么在坐標(biāo)下當(dāng)時，，即壓拉強度比為8。①②③④①②③2024/1/2967Griffh準(zhǔn)那么是針對玻璃等脆性材料提出來的，材料的破壞機理是拉伸破壞，因而只適用于脆性巖石的破壞，對于一般巖石材料，莫爾－庫侖準(zhǔn)那么更適用。另外，在巖石力學(xué)中，還會遇到Drucker-Prager準(zhǔn)那么、Hoek-Brown準(zhǔn)那么和Mises準(zhǔn)那么。返回2024/1/2968【作業(yè)】：1.測得某巖石中一點的最大主應(yīng)力σ1=61.2MPa，最小主應(yīng)力σ3=-9.1MPa，并且?guī)r體的單軸抗拉強度為σt=-8.7MPa，內(nèi)聚力c＝50MPa，內(nèi)摩擦角φ＝57°，試分別基于莫爾強度和格里菲斯強度準(zhǔn)那么判斷巖體破壞與否？2024/1/29691、在巖石單向抗壓強度試驗中，巖石試件高與直徑的比值h/d和試件端面與承壓板之間的磨擦力在以下哪種組合下，最容易使試件呈現(xiàn)錐形破裂?！?B〕〔A〕h/d較大，磨擦力很小〔B〕h/d較小，磨擦力很大〔C〕h/d的值和磨擦力的值都較大〔D〕h/d的值和磨擦力的值都較小選擇題2024/1/29702、巖石的彈性模量一般指〔D〕?！睞〕彈性變形曲線的斜率〔B〕割線模量〔C〕切線模量〔D〕割線模量、切線模量及平均模量中的任一種3、巖石的割線模量和切線模量計算時的應(yīng)力水平為〔B〕。〔A〕(B)〔C〕(D〕2024/1/29714、由于巖石的抗壓強度遠大于它的抗拉強度，所以巖石屬于〔D〕?！睞〕脆性材料〔B〕延性材料〔C〕堅硬材料〔D〕脆性材料，但圍壓較大時，會呈現(xiàn)延性特征5、剪脹〔或擴容〕表示〔D〕。〔A〕巖石體積不斷減少的現(xiàn)象〔B〕裂隙逐漸閉合的一種現(xiàn)象〔C〕裂隙逐漸漲開的一種現(xiàn)象〔D〕巖石的體積隨壓應(yīng)力的增大逐漸增大的現(xiàn)象2024/1/29726、剪脹〔或擴容〕發(fā)生的原因是由于〔D〕〔A〕巖石內(nèi)部裂隙閉合引起的〔B〕壓應(yīng)力過大引起的〔C〕巖石的強度大小引起的〔D〕巖石內(nèi)部裂隙逐漸張開的貫穿引起的7、巖石的抗壓強度隨著圍巖的增大〔A〕。〔A〕而增大〔B〕而減小〔C〕保持不變〔D〕會發(fā)生突變8、劈裂試驗得出的巖石強度表示巖石的〔B〕?！睞〕抗壓強度〔B〕抗拉強度〔C〕單軸抗拉強度〔D〕剪切強度2024/1/29739、格里菲斯強度準(zhǔn)那么不能作為巖石的