《巖石的破壞判據(jù)》課件

巖石的破壞判據(jù)課程大綱巖石的基礎(chǔ)知識(shí)巖石的類型，形成過程，結(jié)構(gòu)和成分巖石的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度、彈性、塑性、脆性、泊松比等巖石的破壞形式拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)，以及混合破壞巖石破壞判據(jù)不同破壞判據(jù)的原理和適用范圍巖石的基礎(chǔ)知識(shí)巖漿巖巖漿巖是由地殼深處的巖漿或火山噴發(fā)的熔巖冷卻凝固而形成的巖石。比如花崗巖、玄武巖。沉積巖沉積巖是由各種碎屑物質(zhì)在水體或陸地表面沉積，經(jīng)過壓實(shí)、膠結(jié)而形成的巖石。比如砂巖、頁巖。變質(zhì)巖變質(zhì)巖是由已有的巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖，在高溫、高壓或化學(xué)作用下發(fā)生變質(zhì)而形成的巖石。比如大理巖、板巖。巖石的微觀結(jié)構(gòu)巖石的微觀結(jié)構(gòu)是指巖石內(nèi)部的礦物成分、顆粒大小、形狀和排列方式等特征。這些特征決定了巖石的力學(xué)性能，例如強(qiáng)度、硬度、脆性等。巖石的微觀結(jié)構(gòu)可以分為以下幾種類型：-巖石的礦物成分：巖石的礦物成分決定了巖石的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。例如，石英和長(zhǎng)石是常見的造巖礦物，它們具有較高的硬度和強(qiáng)度。-巖石的顆粒大?。簬r石的顆粒大小是指巖石中礦物顆粒的直徑。顆粒越小，巖石的強(qiáng)度和硬度越高。-巖石的顆粒形狀：巖石的顆粒形狀是指巖石中礦物顆粒的外形。顆粒形狀越規(guī)則，巖石的強(qiáng)度和硬度越高。-巖石的顆粒排列方式：巖石的顆粒排列方式是指巖石中礦物顆粒的空間分布。顆粒排列越緊密，巖石的強(qiáng)度和硬度越高。巖石的力學(xué)屬性1強(qiáng)度巖石抵抗破壞的能力，包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。2變形巖石在荷載作用下發(fā)生變形的能力，包括彈性模量、泊松比、剪切模量等。3韌性巖石吸收能量并抵抗破壞的能力，包括斷裂韌性、沖擊韌性等。4耐久性巖石在各種環(huán)境條件下抵抗破壞的能力，包括抗凍性、抗風(fēng)化性等。巖石的破壞形式拉伸破壞巖石受到拉力作用，沿其弱面發(fā)生斷裂，形成張裂隙。壓縮破壞巖石受到壓力作用，在最大壓應(yīng)力方向發(fā)生剪切破壞，形成剪切裂隙。剪切破壞巖石受到剪切力作用，發(fā)生沿其弱面滑動(dòng)，形成剪切裂隙。巖石單軸抗壓強(qiáng)度定義巖石在單軸受壓狀態(tài)下所能承受的最大壓應(yīng)力。符號(hào)σc單位兆帕(MPa)巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)1試樣制備根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制備形狀和尺寸符合要求的巖石試樣。2加載過程在試驗(yàn)機(jī)上將試樣進(jìn)行軸向加載，記錄加載過程中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。3破壞判別觀察試樣的破壞情況，并根據(jù)破壞模式判斷巖石的強(qiáng)度。巖石單軸抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)3經(jīng)驗(yàn)公式2數(shù)值模擬1巖石實(shí)驗(yàn)巖石單軸抗壓強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法多種多樣，常見的包括巖石實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和經(jīng)驗(yàn)公式等。由于實(shí)際工程中，巖石實(shí)驗(yàn)方法往往成本較高，因此數(shù)值模擬和經(jīng)驗(yàn)公式等方法被廣泛應(yīng)用。巖石單軸抗壓強(qiáng)度判據(jù)定義巖石單軸抗壓強(qiáng)度判據(jù)是指巖石在單軸受壓狀態(tài)下發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)力值，反映了巖石抵抗單軸壓縮破壞的能力。意義在巖體工程設(shè)計(jì)中，單軸抗壓強(qiáng)度是重要的力學(xué)參數(shù)，可用于評(píng)估巖體的穩(wěn)定性、承載能力和破壞形式。莫爾-庫倫破壞判據(jù)剪切強(qiáng)度描述巖石抗剪切能力正應(yīng)力巖石承受的垂直壓力莫爾圓直觀表示應(yīng)力狀態(tài)莫爾-庫倫破壞判據(jù)應(yīng)用土力學(xué)用于分析土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，如邊坡穩(wěn)定性分析、地基承載力計(jì)算。巖石工程用于預(yù)測(cè)巖石的破壞模式和強(qiáng)度，如隧道開挖、巖石爆破。礦山工程用于評(píng)估礦體強(qiáng)度和開采安全，如礦山開采設(shè)計(jì)、礦山爆破。鄧肯-張破壞判據(jù)考慮了巖石的強(qiáng)度鄧肯-張破壞判據(jù)考慮了巖石的強(qiáng)度參數(shù)，例如抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，并根據(jù)這些參數(shù)來預(yù)測(cè)巖石的破壞模式。考慮了巖石的應(yīng)力狀態(tài)該破壞判據(jù)考慮了巖石的應(yīng)力狀態(tài)，例如主應(yīng)力方向和應(yīng)力大小，并根據(jù)這些參數(shù)來預(yù)測(cè)巖石的破壞模式。適用范圍廣鄧肯-張破壞判據(jù)適用于各種巖石類型，包括脆性巖石和塑性巖石。鄧肯-張破壞判據(jù)應(yīng)用1巖土工程隧道、邊坡、基礎(chǔ)等工程2巖石力學(xué)巖石強(qiáng)度、變形、破壞研究3地質(zhì)災(zāi)害滑坡、崩塌、泥石流預(yù)測(cè)哈姆組破壞判據(jù)應(yīng)力狀態(tài)哈姆組破壞判據(jù)考慮了巖石的應(yīng)力狀態(tài)剪切強(qiáng)度基于巖石的剪切強(qiáng)度參數(shù)拉伸強(qiáng)度考慮了巖石的拉伸強(qiáng)度哈姆組破壞判據(jù)應(yīng)用1巖土工程隧道、邊坡、基坑等2油氣開采油氣儲(chǔ)層、井壁穩(wěn)定3水利工程水壩、水庫、地下水哈姆組破壞判據(jù)在巖土工程、油氣開采和水利工程中都有廣泛應(yīng)用。該判據(jù)可以有效地預(yù)測(cè)巖石在不同應(yīng)力狀態(tài)下的破壞模式和破壞強(qiáng)度，為工程設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。邵因破壞判據(jù)理論基礎(chǔ)基于最大剪應(yīng)力理論，認(rèn)為當(dāng)巖石內(nèi)部最大剪應(yīng)力達(dá)到材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)，巖石發(fā)生破壞。表達(dá)式τmax=σ1/2-σ3/2=k應(yīng)用范圍適用于脆性巖石，如花崗巖、砂巖等。邵因破壞判據(jù)應(yīng)用工程設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)巖石在不同應(yīng)力狀態(tài)下的破壞巖石力學(xué)研究巖石的強(qiáng)度、脆性等力學(xué)性質(zhì)地質(zhì)工程評(píng)估巖石的穩(wěn)定性，例如巖體的開挖、邊坡穩(wěn)定性孔洞壓縮性破壞判據(jù)孔洞壓縮性巖石孔隙率變化與壓力的關(guān)系破壞判據(jù)巖石孔隙率達(dá)到臨界值時(shí)發(fā)生破壞應(yīng)用適用于含孔洞較多的巖石，如砂巖、礫巖孔洞壓縮性破壞判據(jù)應(yīng)用1地下工程在隧道、地鐵、地下硐室等工程中，孔洞的壓縮性破壞是工程安全的重要問題。2巖石力學(xué)模型該判據(jù)可以用來分析孔洞周圍巖石的應(yīng)力狀態(tài)和破壞模式，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。3數(shù)值模擬數(shù)值模擬軟件中，可以利用該判據(jù)進(jìn)行模擬，評(píng)估孔洞的穩(wěn)定性。巖石脆性-塑性破壞轉(zhuǎn)變脆性破壞巖石在應(yīng)力作用下，快速斷裂，無明顯塑性變形。塑性破壞巖石在應(yīng)力作用下，發(fā)生明顯的塑性變形，然后破壞。轉(zhuǎn)變影響因素巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)、溫度、孔隙水壓力等因素影響脆性-塑性破壞轉(zhuǎn)變。巖石脆性-塑性破壞轉(zhuǎn)變判據(jù)巖石的破壞形式取決于其所處的應(yīng)力狀態(tài)和材料性質(zhì)。脆性破壞是指巖石在沒有明顯塑性變形的情況下突然斷裂。塑性破壞是指巖石在破壞前發(fā)生明顯的塑性變形?；谀芰康钠茐呐袚?jù)Griffith理論基于材料的斷裂韌性，考慮裂紋擴(kuò)展過程中的能量變化。應(yīng)變能密度理論將巖石的破壞歸因于材料內(nèi)部應(yīng)變能的積累。基于能量的破壞判據(jù)應(yīng)用1巖石工程巖體穩(wěn)定性分析，工程設(shè)計(jì)。2礦山開采爆破參數(shù)優(yōu)化，安全生產(chǎn)。3地質(zhì)災(zāi)害滑坡、崩塌預(yù)警，災(zāi)害防御。破壞判據(jù)對(duì)比與選擇莫爾-庫倫適用于大部分巖石，簡(jiǎn)單易用。鄧肯-張考慮了巖石的非線性特性，更準(zhǔn)確。哈姆組考慮了巖石的強(qiáng)度和塑性，更全面。破壞判據(jù)應(yīng)用注意事項(xiàng)巖石類型不同的巖石類型具有不同的力學(xué)特性，應(yīng)根據(jù)巖石類型選擇合適的破壞判據(jù)。應(yīng)力狀態(tài)破壞判據(jù)的適用范圍受應(yīng)力狀態(tài)的影響，例如單軸壓縮、三軸壓縮等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)破壞判據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，應(yīng)確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。工程應(yīng)用在工程應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮各種因素，合理選擇破壞判據(jù)。本課程總結(jié)1巖石破壞判據(jù)涵蓋了多種巖石破壞判據(jù)