巖石的物理力學(xué)性質(zhì)下巖石力學(xué)(編輯修改稿)
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【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 只能引起與其相應(yīng)的剪應(yīng)變，不會(huì)引起線應(yīng)變。 正交各向異性體只有 9個(gè)獨(dú)立的彈性常數(shù)。 ?????????????????????????????????????????????????????????????????zxyzxyzyxzxyzxyzyxaaaaaaaaaaaa????????????665544333231232221131211000000000000000000000000? 正交各向異性體的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系 Mar , 2022 22 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) 22121 , GEE 和??1133 aazzxx ???? ????2123 aaxyyz ???? ????5544 aayzyzxyxy ???? ????1111Ea ? 2221Ea ?1113 Ea ???2212 Ea ???2441Ga ?1661Ga ?11,?E22,?E分別為各向同性面（橫向）內(nèi)巖石的彈性模量和泊松比 分別為垂直于各向同性面（縱向）方向的彈性模量和泊松比 ? ?111 12 ??? EG在巖石某一平面內(nèi)的各方向彈性性質(zhì)相同，這個(gè)面稱為各向同性面，而垂直此面方向的力學(xué)性質(zhì)是不同的，具有這種性質(zhì)的物體稱為橫觀各向同性體（ Z 方向和 X 方向的彈性性質(zhì)相同）。 橫觀各向同性體只有 5個(gè)獨(dú)立的常數(shù)，即 ? 橫觀各向同性體 Mar , 2022 23 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) 若物體內(nèi)的任一點(diǎn)沿任何方向的彈性都相同，則這樣的物體稱為各向同性體。各向同性體的彈性參數(shù)中只有 2個(gè)是獨(dú)立的，即彈性模量 和泊松比 。 E?? 各向同性體 Mar , 2022 24 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) 巖石在力的作用下發(fā)生與時(shí)間相關(guān)的變形的性質(zhì)，稱為巖石的 流變性 （ 粘性 ）。 ? 蠕變 是指在應(yīng)力為恒定的情況下巖石變形隨時(shí)間發(fā)展的現(xiàn)象。 在不變的應(yīng)力長(zhǎng)期持續(xù)作用下，變形隨時(shí)間增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變。 ? 松弛 是指在應(yīng)變保持恒定的情況下巖石的應(yīng)力隨時(shí)間而減少的現(xiàn)象。 ? 彈性后效 是指在卸載過程中彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。 蠕變與松弛的特征曲線 creep relaxation 167。 巖石的流變 Mar , 2022 25 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) 阿爾卑斯山谷反傾巖層中蠕動(dòng) 巖石的蠕變性質(zhì) Mar , 2022 26 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) ? 穩(wěn)定蠕變 ? 不穩(wěn)定蠕變 ? 初始蠕變段 ? 等速蠕變段或 穩(wěn)定蠕變段 ? 加速蠕變段 ??t1???t2???t3?? ? ? ? ? ? ? ?tttt 3210 ????? ????1. 蠕變曲線 Mar , 2022 27 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) 蠕變曲線與所加應(yīng)力的大小有很大的關(guān)系，在低應(yīng)力時(shí)，蠕變可以漸趨穩(wěn)定，材料不致破壞；在高應(yīng)力時(shí)，蠕變則加速發(fā)展，終將引起材料的破壞。應(yīng)力愈大，則蠕變速率愈大。這一現(xiàn)象說(shuō)明：存在一臨界荷載f? ，當(dāng)荷載小于這個(gè)臨界荷載時(shí)，巖石不會(huì)發(fā)展到蠕變破壞；而大于這個(gè)臨界荷載時(shí)，巖石會(huì)持續(xù)變形，并發(fā)展到破環(huán)。這個(gè)臨界荷載叫做巖石的 長(zhǎng)期強(qiáng)度 ，對(duì)工程很有意義。 Mar , 2022 28 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) 經(jīng)驗(yàn)方程法： 根據(jù)巖石蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，由數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的回歸擬合方法建立經(jīng)驗(yàn)方程。 微分方程法： 將介質(zhì)理想化 ， 歸納成各種模型 ， 模型用理想化的具有基本性能 （ 彈性 、 塑性和粘性 ） 的元件組合而成 。 通過元件不同形式的串聯(lián)和并聯(lián) ， 得到一些典型的流變模型體 ， 相應(yīng)地推導(dǎo)出它們的有關(guān)微分方程 ， 即建立模型的本構(gòu)方程和有關(guān)的特性曲線 。 冪函數(shù)方程 45 0 4 10 4 2 0 ??? t?指數(shù)方程 te 2 6 1 7 8 5 0 1 9 6 8 4 8 ???冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)混合方程 ? ? 10 48lg52 8 2 2 ????? tt?Mar , 2022 29 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) （ a）線性彈簧（彈性單元） (1)彈性單元 材料性質(zhì) ： 在應(yīng)力作用下應(yīng)變瞬時(shí)發(fā)生 ， 而且應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系 ， 完全符合虎克 (Hooke)定律 ， 所以也稱虎克體 ， 是理想的線性彈性體 。 本構(gòu)方程 ： ??E? 2. 蠕變模型 Mar , 2022 30 第 2章 巖石的物理力學(xué)性質(zhì) ? 具有瞬時(shí)彈性變形性質(zhì) ， 無(wú)論荷載大小 ， 只要應(yīng)力不為零 ， 就有相應(yīng)的應(yīng)變 ， 當(dāng)應(yīng)力為零 （ 卸載 ） 時(shí) ， 應(yīng)變也為零 ， 說(shuō)明沒有彈性后效 ， 即與時(shí)間無(wú)關(guān) 。 ? 應(yīng)變?yōu)楹愣〞r(shí) ， 應(yīng)力也保持不變 ， 應(yīng)力不因時(shí)間增長(zhǎng)而減小 ，故無(wú)應(yīng)力松弛性質(zhì) 。 ? 應(yīng)力保持恒定 ， 應(yīng)變也保持不變 ， 故無(wú)蠕變性質(zhì) 。 虎克體的性能： Hookean solid： Mar , 2022 31 第 2章
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