巖塊的物理力學(xué)性質(zhì).ppt

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1、第二章巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)§2.1概述§2.2巖石的物理性質(zhì)§2.3巖石的水理性質(zhì)§2.4巖石的熱學(xué)性質(zhì)§2.5巖石的變形性質(zhì)（次重點(diǎn)）§2.6巖塊的強(qiáng)度性質(zhì)（重點(diǎn)）（§2.2巖石的物理性質(zhì)一、巖石的密度二、巖石的空隙性巖石由固體、液體和氣體三相組成。msmwo水氣V0VWVSVV固巖石三相組成部分的相對比例關(guān)系不同所表現(xiàn)的物理狀態(tài)。一、巖石的密度（單位體積內(nèi)的巖石質(zhì)量）1、顆粒密度(ρs)：ρs=ms/Vs2、塊體密度(ρ)：巖塊單位體積的質(zhì)量。按含水量的多少可分為：天然密度：ρ=m/V干密度：ρd=ms/V飽和密度

2、:ρsat=msat/Vmsmwo水氣V0VWVSVV固二、巖石的空隙性：孔隙+裂隙總空隙率(n)總開空隙率(no)大開空隙率(nb)小開空隙率(na)閉空隙率(nc)巖石的空隙(裂隙、孔隙)閉空隙開空隙大開空隙小開空隙空隙比空隙率顆粒體積空隙性對巖塊及巖體力學(xué)性質(zhì)影響1、n愈大，巖塊的強(qiáng)度愈小、塑性變形和滲透性愈大；2、空隙易造成巖石風(fēng)化，工程地質(zhì)性質(zhì)惡化；3、對可溶性巖石，空隙使巖溶發(fā)育。巖石在水溶液作用下表現(xiàn)出來的性質(zhì)。1.吸水性2.軟化性3.抗凍性4.透水性§2.3巖石的水理性質(zhì)一、巖石的吸水性巖石在一定試驗

3、條件下吸收水分的能力。1.吸水率(Wa)：巖石試件在大氣壓力和室溫條件下自由吸入水的質(zhì)量(mw1)與巖樣干質(zhì)量(ms)之比，用百分?jǐn)?shù)表示大開空隙率2.飽和吸水率Wp：高壓(15MPa)或真空條件下吸入水的質(zhì)量(mw2)與巖樣干質(zhì)量(ms)之比，用百分?jǐn)?shù)表示總開空隙率Wa/Wp3.飽水系數(shù)反映巖石中大、小開空隙的相對比例關(guān)系。飽水系數(shù)大,大開空隙越多,巖石愈易被凍壞，抗凍性差幾種巖石的吸水性指標(biāo)值二、巖石的軟化性軟化系數(shù)(KR)：巖石試件的飽和抗壓強(qiáng)度(σcw)與干抗壓強(qiáng)度(σc)的比值巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)巖石

4、中含有較多親水性和可溶性礦物，含大開空隙較多時，巖石的軟化性較強(qiáng)，軟化系數(shù)較小。（軟化性與巖石礦物成分及空隙性有關(guān)）KR＞0.75，巖石軟化性弱，抗凍性和抗風(fēng)化能力強(qiáng)；KR＜0.75，巖石軟化性較強(qiáng)，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。三、巖石的抗凍性巖石抵抗凍融破壞的能力抗凍系數(shù)(Rd)：巖石試件經(jīng)反復(fù)凍融后的干抗壓強(qiáng)度(σcd2)與凍融前干抗壓強(qiáng)度(σcd1)之比，用百分?jǐn)?shù)表示Rd＞75％，Km＜2％時，抗凍性高；Wa＜5％、KR＞0.75和Rd＜0.8時，抗凍性高。質(zhì)量損失率(Km)：凍融試驗前后干質(zhì)量之差(ms1-ms2)與試

5、驗前干質(zhì)量(ms1)之比，以百分?jǐn)?shù)表示四、巖石的透水性在一定的水力梯度或壓力差作用下，巖石能被水透過的性質(zhì)。水在巖石中的流動，服從線性滲流規(guī)律——達(dá)西定律，即K：cm/sm/d滲透流速滲透系數(shù)水力梯度§2.4巖石的熱學(xué)性質(zhì)（自學(xué)）復(fù)習(xí)總結(jié)1、巖石的物理性質(zhì)1)巖石的密度2)巖石的空隙性2、巖石的水理性質(zhì)1).吸水性：吸水率(Wa)、飽和吸水率(Wp)、飽水系數(shù)2).軟化性：軟化系數(shù)(KR)3).抗凍性：抗凍系數(shù)(Rd)、質(zhì)量損失率(Km)4).透水性：滲透系數(shù)(K)顆粒密度(ρs)塊體密度(ρ、ρd、ρsat)空隙比

6、(e)空隙率(nn0nanbnc)巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)應(yīng)力、應(yīng)變應(yīng)力狀態(tài)、摩爾應(yīng)力圓幾個基本概念zyx?z?zx?zy?x?y?xz?yz?yx?xy任意狀態(tài)主應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度、剛度變形?彈性變形、塑性變形?彈性、塑性破壞?脆性破壞、塑性破壞?脆性、塑性粘性、延性巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)§2.5巖塊的變形性質(zhì)加荷方式單軸加荷三軸加荷單軸壓縮單軸拉伸連續(xù)加荷循環(huán)加荷逐級一次循環(huán)加荷反復(fù)循環(huán)加卸荷加剪力tptptp巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)一、單軸壓縮條件下的巖塊變形（一）連續(xù)加載1、變形階段空隙壓密階段(OA)峰值前變形階段峰值后變

7、形階段?oABCDE?(+)?(-)?L?V?d巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)破壞后階段(DE)全過程曲線??前過程曲線非穩(wěn)定發(fā)展階段(CD)D點(diǎn):峰值強(qiáng)度微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段(BC)C點(diǎn):屈服強(qiáng)度彈性變形階段(AB)B點(diǎn):彈性極限巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)2、峰值前巖塊的變形特征（1）前過程曲線類型及特征彈性型彈-塑性型塑-彈性型塑-彈-塑性型1塑-彈-塑性型2彈性-蠕變型巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)（2）變形參數(shù)1)變形模量（modulusofdeformation)是指單軸壓縮條件下，軸向壓應(yīng)力與軸向應(yīng)變之比。應(yīng)力-應(yīng)變曲線為直線型這時

8、變形模量又稱為彈性模量?Lo??2?50?1?i?1?50?2?io??L?i?i應(yīng)力-應(yīng)變曲線為“S”型初始模量(Ei)指曲線原點(diǎn)處切線斜率切線模量(Et)指曲線上任一點(diǎn)處切線的斜率，在此特指中部直線段的斜率割線模量(Es)指曲線上某特定點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，通常取σc／２處的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率巖塊的變形與強(qiáng)度性質(zhì)2)泊松比(μ)（poisso