岩石峰值强度前后相关力学特性的回归分析
阅读理解-尤明庆《岩石试样的强度及变形破坏过程》
阅读拾零尤明庆《岩石试样的强度及变形破坏过程》岩石内部都有缺陷，若研究的尺度与这些缺陷分布相当，则必定要认为岩石是非均质的。
当然，在考虑范围较大、使用更大的尺度时，岩石又可以被认为是具有均匀缺陷的材料。
最为显著的事实是，岩样尺度越大，强度的离散程度越小。
P7随着岩样棱数减少，抗压强度降低，说明边缘的棱角容易损坏，不能用来作为有效的承载面积。
P8在进行岩石力学性质试验研究时，必须始终明确岩石材料的非均质性，试验结果的差异并不完全是由围压、加载速度、应力路径等可控参数引起的，岩样也是试验过程中的一个变化参数。
P8显然杨氏模量表示了岩样的弹性变形特征，是材料参数，与岩样的形状尺度无关；而峰值之后的软化曲线只是材料的特性在具体岩样的宏观表现，并非真正意义上的材料本构关系。
P12 岩样单轴压缩破坏形式复杂多变，通常认为，最终的破坏多数是轴向近乎平行的劈裂破坏，或称岩样单轴抗压强度的降低是由于岩样内部的拉伸破坏造成的。
P13剪切滑移作用还会产生垂直于轴向的拉力，其大小随该滑移面积的增大而增大。
P14如果最初的剪切滑移面出现在岩样内部，那么剪切滑移引起的沿轴向拉张劈裂面可能使岩样侧面的材料脱离主体，成为一个压杆。
细长压杆通常产生失稳而折断，完全失去承载能力。
原来储存的弹性形变恢复，使其长度大于岩样而弯曲。
这种破坏情形会在应力-应变全程曲线上反映出来，即在应变几乎不变时出现一个应力小幅度跌落。
这种应力跌落多出现在峰值附近，但并不会显著影响岩样的整体形变过程。
P14只有材料的剪切破坏才能引起承载能力的降低。
P15Coulomb准则，即轴向最大承载能力T与围压呈线性关系：。
参数Q的力学含义是：岩样在完全剪切破坏时的单轴抗压强度，可以作为岩样的材料强度来看待。
实际单轴压缩过程中由于岩样沿轴向的张拉破坏，岩样无缺陷时的理想强度通常也是小于Q的。
这就意味着，作为材料强度特性的参数Q，是不可能从单一试验中得到的，必须通过不同围压下的岩样强度进行回归分析才能得到。
基于莫尔–库仑准则的岩石峰后应变软化力学行为研究
Abstract：The stress-strain curves of rocks are composed of two parts，which are pre-peak region and post-peak region. In the pre-peak region of stress-strain curve，rocks are usually regarded as elastomer. At this stage，the constitutive relationship is linearly elastic. However， in the post-peak region， the curve could not be determined by classical theory because the fracture morphology and the stress drop of the rocks are hard to describe. Thus，the post-peak modulus is the key of the mechanical behavior research. Based on Mohr-Coulomb criterion，the paper uses internal friction angle as intermediate variable to propose post-peak elastic modulus. The nonlinear post-peak stress-strain relationship of rock is established. In numerical cases，the stress-strain curves under different confining pressures are obtained and they agree well with the test data. It is concluded that the fitting curve model proposed by this paper is reasonable and the model could describe the post-peak mechanical behavior of marbles under various confining pressures preferably. Key words：rock mechanics；strain softening；post-peak fitting curve
细砂岩峰后力学特性和材料强度研究
ｓｅｇ ｆｈ ｒ ｕｄｎ ｃ ｎ ｍ ｃ ｎ ｅｓｕｔｒ ｅ ｅｔ ｆｈ ｍ ｃ ｒｎｅ ｅｔ ｏｌ ｉｔ ｅ ｒ ｉｅ ｔ ｎｔ ｏ ｅｓ ｒ ｎｉｇｒ ｋａｄｌ ｐｒ ｋ ｄｔ ｔ ｃｕｅ ｆｃ ｏ ｅ ｕ ｐｒ ｋａ ａｇｍ ｎ ｗ ｕｄ ｏ ｌ ｄｔ ｍ ｎ ｒ ｈ ｔ ｕｏ ｏ ｕ ｏ ａ ｈ ｒ ｆ ｔ ｌ ｏ ｒ ｊｎｙ ｅ
线 ，分析和研 究 了峰值 点与 断层产生 点的不 同。试验表 明 ，岩石 在 断层 产 生之后 沿断层 面滑移 ， 围压、岩块 的材料 强度 和岩块排 列的 结构效应 三者共 同决定 了岩 石的峰后 力 学行 为 。对 比不 同加
栽历 史的岩块 压剪试验数 据剪切 实 验得到 的强度参数 存在 差异 。
煤
炭
工
程
２ １ 第 ４期 ０ １年
细 砂 岩 峰 后 力 学 特 性 和 材 料 强 度 研 究
周 纪 军 ，单 仁 亮 ，王 辉 ，耿 慧辉
（ 国矿 业大 学 （ 京 ）力 学 与 建筑 学 院 ，北 京 中 北 １０ ８ ） ０ ０３
摘
要 ：通过 细砂 岩 三 轴试 验 ，得 到 不 同围压 的应 力一 应 变 曲线和 轴 向应 变一 径 向应 变曲
Ｋｅ ｙｗｏｒ ｄｓ： ｒ 出 ａ ｔａ ｎ； ｐ ｓ ｐ ａ ｃ ａ ｉｓ ｆａｕ ｅ ａ ｌｓｒｉ ｏ ｔ— ｅ ｋ ｍｅ ｈ ｎｃ ｅ ｔｒ ｓ； ｓｒ ｃｕｒ ｆｅ ｔ ｍａｅ ａ ｔｅ ｔ ｔｕ ｔ ｅ ｅｆ ｃ ； ｔｒｌ ｓｒ ｎｇｈ ｉ
岩石 应 力 应 变 曲线 是 研 究 岩 石 力 学 特 性 、确 定 本 构 关
关键 词 ：径 向应 变 ；峰后 力学特性 ；结构效应 ；材料 强度 中图分 类号 ：Ｔ ４ ８ Ｕ ５ 文献标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ７ — ９ ９ ２ １ ）４０ ９ －３ ６ １ ０ ５ （０ １０ －０ ６０
岩石抗张强度测试方法与分析
岩石抗张强度测试方法与分析岩石的抗张强度是指岩石在受到外部张力作用时，能够抵抗张力的能力。
了解岩石的抗张强度对于地质勘探、岩石工程和矿山等领域具有重要意义。
本文将介绍岩石抗张强度测试的常用方法及其分析。
一、试样制备在进行岩石抗张强度测试之前，首先需要制备试样。
根据实际需求和试验标准的要求，通常使用圆柱形或矩形的试样。
制备试样的过程中需要注意保持试样的完整性和一致性。
二、拉伸试验1. 多普勒剪切试验（DST）多普勒剪切试验是一种常用的测定岩石抗张强度的方法。
该方法通过施加正交拉伸和压剪双向力来模拟岩石的实际受力状态。
试验时，将试样固定在试验机的夹具上，施加垂直方向的拉伸和平行方向的压剪力，测量试样的变形和破坏强度。
2. 弹性剪切试验弹性剪切试验是一种通过施加横向剪切力来测定岩石抗张强度的方法。
试验时，将试样固定在试验机的夹具上，施加横向剪切力，测量试样的变形和破坏强度。
3. 拉伸试验机拉伸试验机是进行岩石抗张强度测试的关键设备。
通过施加一定的拉伸力，并记录试样的力学性能和变形情况，从而评估岩石的抗张强度。
三、测试数据分析在进行岩石抗张强度测试后，需要对测试数据进行分析和解读。
常见的分析方法包括：1. 极限张力分析通过测定试样破坏时的最大张力值，来评估岩石的极限抗张强度。
根据试验数据，绘制应力-应变曲线图，并从曲线中确定最大应力点。
2. 应力松弛分析应力松弛是岩石在受到持续拉伸力作用后，由于各种因素导致的应力逐渐减小的现象。
通过测试不同时间的应变数据，可以观察到应力松弛的情况，进一步分析岩石的松弛特性。
3. 断裂韧度分析断裂韧度是指岩石在破坏过程中，具有一定的抗张延展性的能力。
通过测定试样的延伸长度并计算能量消耗，可以评估岩石的断裂韧度。
四、影响因素分析岩石的抗张强度受到多种因素的影响，包括岩石的性质、结构、水分含量以及外界环境等因素。
在测试和分析过程中，需要充分考虑这些因素对抗张强度的影响，并进行相应的修正和校正。
地质结构发展过程的单轴与三轴压缩实验及力学特性分析
122管理及其他M anagement and other地质结构发展过程的单轴与三轴压缩实验及力学特性分析刘 静（辽宁省东煤测试分析研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）摘 要：为了更好地开展三轴压缩实验，实现对力学参数值的测定和统计，现利用微机控制电液装置，对地质结构进行单轴实验和三轴压缩实验。
首先，根据实验准备情况，将地质周围的围压分别设置为1MPa、3MPa、5MPa、10MPa，并测量出其基本物理力学参数，为后期全面了解和把握力学参数相关离散程度打下坚实的基础。
当其离散程度指标值在0.27%~3.49%范围波动时，此时，地质结构发生变形特性达到最佳状态。
实验结果表明：深层地质结构峰值应变随着地质围压值的不断增大而增大，通过采用函数拟合的方式，可以确保地质中岩体弹性模量、泊松比以及变形模量均呈现出非相关关系，同时，通过利用幂函数，可以确保地质结构的峰值应变不会随着围压的增大而增大，而是趋于一个比较稳定的值，为后期选取合理的弹性模量提供重要的依据和参考。
关键词：地质岩体单轴；三轴压缩；实验；力学特性中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）04-0122-2 收稿日期：2021-02作者简介：刘静，女，生于1983年，蒙古族，辽宁沈阳人，本科，高级工程师，研究方向：地质实验测试类。
地质结构作为一种岩体集合体，内部包含多种矿物，其力学参数在不同的实验条件下所表现出的特征存在一定的差异性。
而地壳中的地质结构始终处于三向受力状态，通过对地质进行单轴实验和三轴压缩实验，可以精确测量力学参数值，为工程理论计算与施工提供重要的依据和参考。
因此，为了更好地分析力学特性，如何科学开展地质单轴和三轴压缩实验是实验人员必须思考和解决的问题。
1 实验准备在本次实验中，所用到的地质结构中的岩体主要以辉绿岩为主，这种岩体主要由多种成分组成，如辉岩、橄榄石、基性长石、石英等。
为了进一步提高地质的统一性和完整性，所选用的地质样本必须要来自同一区域的岩石，同时，还要采用塑料包裹的方式，将其进行密封保存和运输，确保岩样的质量。
岩石的力学特性及静态试验分析
视 作 近 似 概 率 法 ，仅 凭 极 限状 态 设 计 也 很 难 估 计 建 筑 物 的 真 正 承 载 力 ［ 另 一 方 面 ， 何 建 筑 物 都 是 一 个 包 含 有 许 多 ２ １ 任
产 生 横 向膨 胀 。这 种 横 向应 变 与 轴 向应 变 之 比 ， 为岩 石 的 称
嚣 泊 。 松比 大， 岩 受力 横 变 越大， ２ 试 结果 松比 泊 越 说明 石 后的 向 形 岩 ． 验 ２
＿ 。 鬟 石的泊松比 爱 嚣 一般都在。
１ ． 石 的 强 度 ２岩
蠢 叠 誊 褰
２ １试 验 装 置 和试 件 ．
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应达最 区 力到 花
度分为： 微裂隙 发育的花岗岩， 粒花岗岩和 中 致密花岗 岩）
作打磨， 试件采用静态力学试验的 标准试件， 为直径５
鼗 ｌ ４ 值 阶 。 石 坏 经 的 形， 力 降 ２ Ｍａ 拉 度为７ ５ Ｐ， 松比 ．０ ，抗 ） 后 段 岩 破 后，较大 变 应 下 到 峰 ５ Ｐ抗 强 ０ ， － ａ ２Ｍ 泊 为０～３ 压 ２ ．按
《 筑 结 构 设 计 统 一 标 准 ） Ｂ ０ ６ — ０ １ 采 用 以 概 率 为 建 （ ５ ０ ８ ２ ０ ）则 Ｇ
基 础 的结 构 极 限 状 态 设 计 准 则 ｌ 相 对 来 说 “ 项 系 数 表 达 ｌ ｌ 。 分
的 以 概 率 极 限 理 论 为 基 础 的极 限 状 态 设 计 方 法 ” 更 符 含 技 ， 术 先 进 、 济 合 理 、 全 适 用 的 要 求 。 尽 管 现 行 极 限 状 态 理 经 安 论 已 普 遍 采 用 ， 该 法 存 在 着 严 重 的 缺 陷 ： 方 面 ， 率 极 但 一 概
岩石峰值强度后变形速度特性及其在巷道围岩分区碎裂分析中的应用
1008-0562(2012)03-0289-06岩石峰值强度后变形速度特性及其在巷道围岩分区碎裂分析中的应用А.И.恰内晒夫O.E.别拉乌索娃俄罗斯科学院西伯利亚分院矿业研究所，俄罗斯新西伯利亚633100摘要:考虑岩石的亚临界和超临界变形.在超临界变形软岩体显示的移动速率较大，将导致类似于动能的增加，随着动能密度到达规定值.一部分具有超临界变形的岩体被假定与主体部分分离.基于此种假设，研究了柱面开口范围内的分区碎裂问题.结果表明:考虑到岩体形成的特点(膨胀、内部摩擦力角)，提出岩体区域破碎计算示意图，确定了“假”等高线形成分母为(√-2)的几何级数的条件.分区碎裂;判据准则;动能T U45ACha r a c t e r i st i c s of def or m a t i on r a t e beyond r ock peak st r engt ha nd t hei r appl i c at i on i n a nal yzi ng zonal f r a gm ent at i on i nsur r oundi ng r ocks of r oa dw ayC ha nys hev A.I.B el ousova O.E.2012-02-27俄罗斯基础研究基金会资助项目(09-05-00327-a);俄罗斯科学院西伯利亚分院综合计划资助项目(61,69,74)恰内晒夫.安瓦尔.伊斯马克洛维奇(1952-)，男，俄罗斯人，高级工程师，教授，主要从事弹塑性介质学建模向的研究.第31卷第3期A11．恰内晒夫’等：岩石峰值强度后变形速度特性及其在巷道围岩分区碎裂分析中的应用291线与直线接近．对于石英岩角西．=16．伊．图5显示基线转动妒．：16．6。
角的墨，E，夏，关系．j∥0一‘的c．SI=Sl C OS&．一是si n‘o．，岛=岛si nl50．+S2c osqL，最=E CO S9．一丘sin依，丘=丘si l l识+哎CO S‘P．．图4按照[Bi eni aw s kyZ．T．，1983]理论所建的关系图F i g．4r el ati on char t by B i e ni a w sky Z．T．(1983)t heor y只图50)应力霉与变形墨比例关系Fi g．5(a)pr opor t i o nal r el at i o n of st ress予1and de f or m a t i on i这种情况下，A．M．恰内晒夫在2002年指出，不管哪种形态的样件载荷都没有被研究过，对于这个初始的均质材料曲线图豆：写(Z)，豆：量(只)是通用的，也就是“统一的”或者是固定的关系．对于每一种材料，角仇是自己的，带有倾斜角口的自己的直线，自己的曲线曩：S～A Y’：)．为了计算区域破碎，认为^所在的i：薪／九如图5(b)在任何环境情况下为常数，为了简化计算，使可塑性及临界后变形的变化曲线具有图5(b)的曲线，得到某些可靼性变形理论的模拟量．认为开采半径为r=口的矿体处于平缓的变形条件下，矿体具有两个尺寸：口．巷道半径，6-夕h半径．相同范围内的边界条件如下：(Yr I，。
岩石峰后应变软化本构方程及数值模拟方法研究
岩石峰后应变软化本构方程及数值模拟方法研究在21世纪的今天,国内外岩体工程发展十分迅速,越来越多的涉及到了能源、交通、矿山、水利和国防工程的建造。
目前这些工程要面对大量的岩体的开挖和处理问题,涉及到大量的岩体工程性质。
而岩体本身的强度特性以及岩体峰后的力学性质对这些工程的设计、施工和稳定性评价、岩土加固等都有直接的影响。
因此本文通过研究岩石峰后力学性质,采用数值模拟方法进行隧道施工过程中围岩的破坏演化及渐进破坏规律的研究,并对隧道现场施工提供指导意见。
(1)岩石类材料的应力-应变曲线关系分为峰值前区和峰值后区2个部分。
在岩石应力-应变曲线峰前部分,一般将岩石视为弹性体,在此阶段采用线弹性本构关系；而在峰后部分,由于不能确定岩石的破坏形态和应力的跌落方式,其力学行为难以用经典理论来描述,因此确定岩石峰后模量的变化是研究岩石峰后力学行为的关键。
基于Mohr-Coulomb强度准则,以内摩擦角φ作为中间变量,通过理论推导,将峰后弹性模量Ep表征为应变ε的函数,建立峰后岩体力学非线性应力-应变关系。
(2)通过数值算例验证,得到大理岩在不同围压下的全应力-应变曲线,其数值计算结果与试验结果吻合较好,表明所提出的非线性本构模型是正确合理的,同时也表明该模型可以较好的描述不同围压大理岩的峰后力学行为。
(3)基于上述理论,通过FLAC中的FISH语言开发了岩石的二维计算程序,对二维柱体单轴压缩试验和浅埋隧道开挖进行二维的数值模拟；然后在二维计算程序的基础上,通过FLAC3D开发了岩石的三维计算程序,并通过动态位移加载方式,进行三维柱体假三轴试验数值模拟。
模拟结果验证了新建本构模型和计算程序的正确性和可行性。
(4)利用岩石的三维计算程序,进行地质模型试验中隧道超载的准三维数值模拟,分析了隧道围岩在加载过程中的渐进破坏演化特征,同时验证了新建本构模型模拟隧道围岩破坏的可行性和适用性。
(5)最后运用开发的岩石破坏模型,以两水隧道为依托,分别进行了V级围岩全断面和台阶法开挖的全三维数值模拟,同时研究分析了两种工况下,隧道施工过程中围岩破坏的时空演化规律,并为工程施工提供指导意见。
岩石的力学特性及静态试验分析
岩石的力学特性及静态试验分析本文论述了岩石介质的受力破坏形态与强度，之后选取花岗岩进行静力学试验，将试验结果与理论分析进行比较，得出二者的一致性，并说明了二者存在差异的原因。
标签：岩石；力学特性；静态试验；强度1.岩石的力学特性1.1岩石的受力变形特性岩石在外力作用下产生变形，其变形按性质分为弹性变形和塑性变形，图是岩石典型的完整应力应变曲线。
根据曲率变化，可将岩石变形过程分为四个阶段：（1）微裂隙压密阶段。
岩石中原有的裂隙在荷载的作用下逐渐被压密，曲线呈上凹形，曲线斜率随应力增大而逐渐增大，表示微裂隙的变化开始较快，随后逐渐减慢。
A点对应的应力称为压密极限强度。
对于微裂隙发育的岩石，本阶段比较明显，但对于致密岩石而言，很难划出这个阶段。
（2）弹性变形阶段。
岩石的微裂隙进一步的闭合，空隙被压缩，原有的裂隙没有新的发展，也没有产生新的裂隙，应力应变基本上成正比关系，曲线近于直线，岩石变形以弹性为主。
B点对应的应力称为弹性极限强度。
（3）裂隙的发展和破坏阶段。
当应力超过弹性极限强度后，岩石中产生新的裂隙，同时已有裂隙继续发展，应变的增加速率超过应力的增加速率，应力应变曲线的斜率逐渐降低，并成曲线关系，体积变形由压缩转变为膨胀。
应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破损范围逐渐扩大形成贯穿的破裂面，导致岩石破坏。
C点对应的应力达到最大值，称为峰值强度或单轴极限抗压强度。
（4）峰值后阶段。
岩石破坏后，经较大的变形，应力下降到一定程度开始保持常数，D点对应的应力称为残余强度。
岩石的变形性能一般用弹性模量和泊松比两个指标来表示。
弹性模量是在单轴压缩条件下，轴向压应力和轴向应变之比。
弹性模量越大，变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越强。
岩石在轴向压力作用下，除产生轴向压缩外，还会产生横向膨胀。
这种横向应变与轴向应变之比，称为岩石的泊松比。
泊松比越大，说明岩石受力后的横向变形越大，岩石的泊松比一般都在。
1.2岩石的强度岩石的抗压强度：岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力。
岩石强度经验公式修正
岩石强度经验公式修正本文首先介绍了岩石强度的研究背景和意义，然后总结了现有的岩石强度预测模型及其局限性，接着分析了需要修正的关键问题和改进的方向。
在此基础上，提出了一种修正经验公式的思路和方法，并通过实例分析来验证其有效性和可行性。
最后，对进一步研究和改进岩石强度预测模型提出了展望和建议。
岩石强度的研究背景和意义岩石是地球上的基本材料，广泛分布于地壳和地表，是人类生活和生产活动的重要环境和资源。
岩石的强度是指岩石抵抗外部荷载作用而不发生破坏的能力，是岩石力学性质的重要指标之一。
在工程领域中，人们经常需要对岩石的强度进行评估和预测，以指导地下工程、矿山开采、隧道掘进、岩土坡面、水工建筑等工程项目的设计和施工。
过去几十年来，人们对岩石强度进行了大量的研究和试验，积累了大量的实验数据和观测资料。
总体来看，岩石强度与岩石的成分、结构、密度、孔隙度、构造、断裂等因素有密切的关系。
因此，通过对这些因素的分析和总结，可以建立一些经验公式来预测岩石的强度。
这对于工程实践是十分有益的，可以提高工程设计的准确性和施工的可靠性。
现有的岩石强度预测模型及其局限性目前，关于岩石强度预测的模型主要包括理论模型和经验模型两种。
理论模型通常基于岩石的力学性质和物理性质，通过建立岩石的力学方程和应力-应变关系来计算岩石的强度。
这种方法具有一定的理论基础和科学性，但是在应用时往往受到岩石复杂性和参数确定的困难等问题的限制，因此在工程实践中的应用较少。
另一种方法是通过对大量的试验数据进行统计分析和总结，建立经验公式来预测岩石的强度。
这种方法简单直观，而且适用性较强，因此在岩石工程领域得到了广泛的应用。
然而，现有的经验公式仍然存在一些局限性：1.数据来源有限：目前很多经验公式是基于有限的试验数据和观测资料建立的，所以其适用范围和精度受到一定的限制。
特别是对于一些比较特殊的岩石种类和岩石构造类型，现有的经验公式往往不能准确预测其强度。
2.参数缺失和不确定性：现有的经验公式或者参数模型通常只考虑了少数几个主要因素对岩石强度的影响，而忽略了一些次要因素和相互作用，导致了预测的不准确性。
岩石的力学性质及其影响因素
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Tutuncn和Sharma在室内对饱和低渗透砂岩进行三轴应力 下的动、静态同步测试得出：Ed大于Es，纯砂岩中Ed与Es差 别大，而泥质砂岩差别较小。粉砂岩和泥岩动静态弹性模量 的转换系数为0.68，白云岩质的粉砂岩为0.73，灰岩和白云 岩为0.79。
第二页
对任何工程现象来说，只有将某些因素影响下的岩石力学 性质逐一进行研究，才能认识到哪些是主要影响因素，哪些是 次要因素。从而得出某些参数，建立岩石的本构方程 (constitutive equation )和破坏准则(failure criterion )，为进一步研究分析提供一定模式与依据。
第四页
图3－1 准备岩心
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样品采集和岩石学审查
钻岩心 几何形状检验
端面切割 端面磨平
环境存放
样品包裹（围压实验）
实验
图3－2 制备岩样的程序
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图3－3 检查岩心的规则程度
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二、实验研究的基本方法
将岩石试件放置在常规压力机（load frame ）或刚性压力机 （ load frame stiffness ）上进行加载，其应变可以通过在试件 上粘贴应变片（strain gauge ），由电阻应变仪测定。
L
L L
E F A L L
第十六页
b.弹性常数与强度的确定
弹性模量国际岩石力学学会（ISRH）建议三种方法
初始模量
E0
d d
0
割线模量
c
E50 / 50
切线模量
极限强度 Et d / d 50
c
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岩石流变力学特征及其长期强度研究
岩石流变力学特征及 其长期强度研究
讲解者:
1 概述 2 岩石流变 3 岩石的长期强度 4 岩石长期强度的确定方法
塑性元件：滑块
σs 力学模型
σ
σs
ε
应力-应变曲线
塑性元件：滑块
塑性体有以下几种性能: 1、σ<σs时，ε=0； 2、σ>σs时，ε不确定; 3、σs为材料的屈服极限。
黏性元件：牛顿体
ηε
σ
σ
力学模型
ε
t 应变-时间曲线
黏性元件：牛顿体
牛顿体有以下几种性能: 1、应力为常数σ0时，应变与时间有关； 2、牛顿体无弹性后效，有永久变形; 3、无应力松弛。
确定长期强度最直接准确的方法是通过对岩石进行一 系列不同应力水平的单级恒定荷载试验，直至岩石最后 破坏，然后取破坏前受荷载时间足够长的荷载最小值定 为岩石长期强度。
五、岩石长期强度的指导意义
岩石的长期强度对工程 建筑物，如地下洞室、边坡、 坝基稳定等设计有着重要的现实意义，通过对各类岩石长 期强度的研究，得到岩石长期强度与岩石的坚硬程度和风 化程度有关。通过实验方法得到岩石的长期强度值，以保 证在流变较明显的地区，工程建筑物处于长期安全运行之 中。
流变的概念
流变性质是指材料的应力--应变关系与 时间因素有关的性质，材料变形过程具有时 间效应的现象称为流变现象。
在流变学中，流变性主要研究材料流变 过程中的应力、应变和时间的关系，用应力、 应变和时间组成的流变方程来表达。
高黎----岩石峰后的变形特征与强度特征
岩石峰后的变形特征与强度特征一、岩石变形定义、研究方法、研究现状与研究意义石在外力或其他物理因素（如温度、湿度）作用下发生形状或体积的变化。
不仅小的岩块，就是整个地壳岩体在力的作用下也会不断变形，地壳目前的蠕变速率一般为10-16／秒，西藏高原和喜马拉雅山以每年几厘米的速率上升。
地壳变形急剧的地方会产生断层、褶皱等。
工程岩体往往因为变形过大，导致失稳。
因此岩石变形特性是岩石力学研究的重要内容之一。
研究的重点是岩石的应力－应变－时间关系。
中国学者在岩石变形，尤其是岩石流变研究方面起步较早，占有重要地位。
包括单向和三向条件下的变形曲线特性、弹性和塑性变形、流变（应力-应变-时间关系）和扩容。
岩石流变主要包括蠕变和松弛。
在应力不等时岩石的变形随时间不断增长的现象称为蠕变。
在应变不变时岩石中的应力随时间减少的现象称为松弛。
岩石扩容是指在偏应力作用下，当应力达到某一定值时岩石的体积随着偏应力的增大而增大的现象。
研究岩石变形在室内常用单轴或三轴压缩方法、多数试验往往结合强度研究进行。
为了测定岩石应力达到峰值后的应力与应变关系，必须应用伺服控制刚性压力机。
野外试验有承压板法、水压法、钻孔膨胀计法和动力法等。
根据室内外试验可获得应力与应变关系和应力-应变-时间关系以及相应的变形参数，如弹性模量、变形模量、泊松比、弹性抗力系数、流变常数等。
将岩块置于单轴压缩条件下进行试验,以获得它的变形性质。
图1是粉砂岩的试验结果。
用普通压力机,只能得到岩样破坏以前的应力-应变(或变形)关系曲线，用近年研制成的“刚性压力机”还可得到破坏后的资料。
利用这些试验结果,可以研究岩样的应力-应变全过程，阐明破坏机理和变形特性。
天然岩体常处于三向应力状态，因此也常在室内用三轴试验来研究周围压力对岩石变形的影响。
试验表明，在围压较低的情况下，岩石往往呈脆性破坏，变形较小。
围压超过一定程度以后，岩石表现出塑性流动性质，变形较大。
一般岩块由于包含的裂隙少,在同样受力条件下,所得变形远较裂隙岩块的变形小。
岩石强度曲线
岩石强度曲线
岩石强度曲线指的是岩石由外力作用所受到的力学变形表现出来的曲线。
岩石强度曲线是描述岩石在不同外力作用下受到的变形状态的曲线，主要表示岩石在直接受力时，以及不再受力时经历塑性变形和弹性复原过程回到原始状态的趋势。
岩石强度曲线也可以被解释为材料变形行为的中间结果，强度曲线在某种程度上反映了材料特性的变化。
通过应变率的变化趋势，能够更清楚地看到材料特性的变化，判断材料总体强度变化趋势，从而得出更准确的判断结果。
岩石强度曲线可以用来确定岩石的塑性变形行为，也可以用来研究岩石的强度性质。
对岩石的塑性变形行为，可以从岩石强度曲线上获得更多的相关信息，无论是从岩石的强度、硬度、稳定性、可塑性这些参数上，也都可以通过岩石强度曲线来进行判断。
通过岩石强度曲线的研究，可以有效应用于采矿工程中，对洞室、冒顶等作用力有一个综合分析，从而保证安全施工，为工艺设计提供数据及支撑。
此外，岩石强度曲线研究也可以用于探矿勘探、建筑材料评价、环境影响评价和地质灾害识别等领域。
总之，岩石强度曲线由于能够全面地反映岩石受力行为，以及对岩石性能分析的实用性，因此在岩石力学中非常重要。
它的研究不仅为设计明确提供帮助，而且成为项目开发中重要的指导参考，保证施工的安全性和顺利度。
岩石抗剪强度参数的加权线性回归估计与验证
岩石抗剪强度参数的加权线性回归估计与验证
胡芸菡;李斌
【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》
【年(卷),期】2024(76)2
【摘要】研究了岩石抗剪强度参数的优化估计方法,针对岩石抗剪强度数据中存在的异方差问题,引入了加权线性回归方法。
在岩石抗剪强度的线性回归分析中,一般假定因变量观测值的观测误差都服从同一正态分布,但忽略了三轴强度数据中所存在的异方差问题。
利用位于四川省西南地区的露天砂岩为研究对象,获取砂岩在不同围压下的三轴强度数据并应用加权线性回归方法进行分析并解决了数据的异方差问题。
首先介绍了岩石抗剪强度的理论基础和相关的统计方法,然后详细阐述了加权线性回归的概念及应用范围。
提出了加权线性回归的理论公式和检验方法,并解释了加权回归中的权重定义和计算方法。
最后通过位于四川省西南地区的露天砂岩的试验数据进行验证,研究结果证明了加权最小二乘法在岩石抗剪强度参数估计中的有效性,研究成果可为抗剪强度参数的选取提供相关的理论依据。
【总页数】6页(P129-133)
【作者】胡芸菡;李斌
【作者单位】西南科技大学环境与资源学院;中南大学资源与安全学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD313
【相关文献】
1.岩石抗剪参数的模糊回归估计
2.三轴条件下岩石抗剪强度参数线性回归法的修正
3.岩石直剪峰后曲线与抗剪强度参数关系探讨
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对岩石峰值后区特性的新见解
对岩石峰值后区特性的新见解
葛修润;周百海
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】1992(001)002
【摘要】岩石试件在单轴匠缩条件下的应力-应变全过程曲线,在岩石力学研究与工程应用中有着重要意义。
本文对“Ⅰ型”与“Ⅱ型”峰值后区曲线的形成条件进行了分析,并根据能量观点和最新的试验结果讨论了“Ⅱ型”曲线的不合理性,同时对峰值后区特性提出了新的见解。
本文中的最新试验结果是在三位作者合作研制的自适应控制岩石力学试验机上作出的。
【总页数】4页(P57-60)
【作者】葛修润;周百海
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TD456
【相关文献】
1.也论岩石峰值后区特征 [J], 刘运立;江玉生
2.岩石峰值强度前后相关力学特性的回归分析 [J], 强辉;周华强;常庆粮
3.岩石峰值应力前后声发射特性研究 [J], 段晓亮;鲁会军
4.肯尼亚南部岩石圈划分的新见解 [J], 吴玉荣;王恩福
5.岩石峰值强度后变形速度特性及其在巷道围岩分区碎裂分析中的应用[J], А.И.恰内晒夫;О.Е.别拉乌索娃
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岩石峰后行为及其与初应力状态关系的试验研究与数值模拟
岩石峰后行为及其与初应力状态关系的试验研究与数值模拟岩石峰后行为是指岩石在受到加载后，经过一段时间的变形和应力释放后，再次受到不同的加载条件下所表现出的变形和破坏特性。
初应力状态是指在岩石加载前存在的初始应力分布情况。
本文将通过试验研究和数值模拟的方法，探讨岩石峰后行为与初应力状态之间的关系。
首先，我们进行了一系列的试验研究。
实验样本选择了不同类型的岩石，包括花岗岩、砂岩和页岩等。
在这些岩石样本上，我们施加了不同的加载条件，包括不同的加载速率和加载路径。
通过对试验数据的分析，我们得出了以下几个结论。
首先，岩石的峰后变形行为与初应力状态有密切关系。
在不同的初应力状态下，岩石峰后的变形形态和破坏特征有明显差异。
初应力状态越高，岩石的峰后变形越大。
这说明，在初应力状态较高的情况下，岩石具有更强的变形能力和更大的破坏潜力。
其次，加载速率对岩石的峰后行为也有影响。
在相同的初应力状态下，加载速率越高，岩石峰后的变形越小。
这是因为高加载速率下，岩石的应力释放更加充分，导致峰后变形减小。
反之，低加载速率下，岩石的应力释放较慢，峰后变形增大。
此外，初应力状态与加载路径之间存在相互影响。
在相同的加载路径下，不同的初应力状态会导致峰后变形的差异。
而在相同的初应力状态下，不同的加载路径也会影响峰后行为。
这表明初应力状态和加载路径是综合影响岩石峰后行为的因素。
为了进一步验证试验结果，我们进行了数值模拟。
基于岩石的力学参数和初应力状态，我们采用有限元方法对岩石峰后行为进行模拟。
通过对比试验结果和数值模拟结果，我们发现两者之间存在一定的吻合度。
数值模拟结果进一步验证了岩石峰后行为与初应力状态之间的关系。
综上所述，岩石峰后行为与初应力状态之间存在着密切的关系。
不同的初应力状态会导致岩石峰后变形的差异，而加载速率和加载路径也会对岩石峰后行为产生影响。
通过试验研究和数值模拟的方法，我们可以更好地理解岩石峰后行为的机理，并为岩石工程中的设计和施工提供参考依据。
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１ 前 言
巷道 开挖之 后 。 岩应 力 遭到 破 坏 ， 原 引起 围 岩应 力 重新 分布 ， 形成应 力集 中 ， 围岩 屈服 ， 生 大范 围 的变 使 产 形 和破裂 。此时 ， 岩体 峰后 力 学特 性在 巷 道 中 的表 现 就
验 所得 全应 力应 变 曲线 （ ２ 相 比较 ， 模 型 做 了 以下 图 ） 该 的简 化 ：
石的强度 特 征 。而 粘 聚 力 、 内摩擦 角 、 性模 量 在数 值 弹
在各 个变形 区内 ， ： 的本构 关 系 和屈服 准则 为 ： 岩体 弹性 阶段 ， 体 的 变形 服从 虎 克 定 律 ， 服 时 满 足 岩 屈
库 仑 一莫 尔准则 ， ： 即
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２０ ０６年 第 ２期
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岩 石 峰 值 强 度 前 后 相 关 力 学 特 性 的 回归 分 析
计算 中也是 很重要 的因素 ， 们 的取值 准 确 与否 直 接关 它
系到数值 计算 的成 功 。所 以 ， 本文 就岩 石 峰值 前 后 的相 关 力学 特性 的变化 规 律作 一定 的归 纳和 分析 。
２ 模 型 建 立
建立 线性弱 化理 想 残 余 塑 性模 型 （ １ ， 通 常试 图 ）与
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强 辉 ， 华 强 ， 庆 粮 周 常
（ 中国矿业大学 能源与安全 工程学院 ， 江苏 徐 州 ２ １１） １２８ 摘 要 ： 回归分析 了岩 石峰值强度前后 粘聚力 、 内摩 擦 角及 弹性 模量 的变化 规律 ， 为工程设 计 、 数值 计算 提供一 定参
考。
关 键 词 ： 余 强 度 ； 聚力 ； 残 粘 内摩擦 角 ； 化 模 量 软
区 ：
很 明显和 突 出。因此 ， 理解 和 掌握 岩石 在 峰值 后 力 学 的
相关 特性就 显得尤 为 重要 。而在 工程 应 用 中 ， 般 以粘 一
聚力 Ｃ 内摩 擦 角 叭 弹性 模 量 Ｅ等 描 述 岩 石 的 力 学 性 、
质 。粘 聚力 、 内摩 擦 角 、 弹性 模 量 可 以从 客 观 上 反 映 岩
１ ）峰值强 度前 的变形 为线 弹性 变形 ；
２ ）岩 体 的屈服 极 限和 峰值强 度一 致 ；
３ ）在 岩体 破坏 前 ， 发 生体 积应 变 ， 在 峰值 后 出 不 单
现塑性 减 胀扩 容及 应变 软化 现 象 ， 应 变 软化 区和 残余 在 变形 区 的塑性 扩容 系数 一致 ； ４ ）曲线 简化 为 弹性 变 形 区 ， 变软化 区和残余 变形 应
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表 ３ 注 ４孔 细 砂 岩 在 不 同 围压 下残 余 强 度
相 应 的 ａ 一ｄ 回归 曲线 （ ６ ： ３ ｌ 图 ）
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