现场岩石抗剪(断)试验应力与应变关系分析
岩石断裂韧性测试方法与分析
岩石断裂韧性测试方法与分析岩石的断裂韧性是指岩石在承受外力作用下发生断裂时所能吸收的能量。
岩石的韧性对于岩石的工程应用和岩土工程设计都具有重要的意义。
因此,科学准确地测试和分析岩石的断裂韧性是理解岩石力学性质的关键。
一、背景介绍岩石是地下岩体的基本组成部分,其力学性质的研究对于地下工程的设计和实施具有重要意义。
岩石断裂韧性是岩石材料的一种重要力学性能指标,是评价岩石在外部载荷下承受能力的重要参数。
二、岩石断裂韧性测试方法1. 现场测试方法在实际工程施工中,常常需要对岩石的断裂韧性进行测试。
常用的现场测试方法包括冲击试验、静态拉伸试验、剪切试验等。
冲击试验是通过冲击装置对岩石进行重复冲击,观察其破裂形态和能量吸收情况来评估岩石的断裂韧性。
静态拉伸试验是通过将岩石试样拉伸直至破裂,测量拉伸过程中的变形和应力来评估岩石的断裂韧性。
剪切试验是将岩石试样置于剪切装置中,通过施加剪切力,观察岩石的破裂行为和吸能能力。
2. 实验室测试方法实验室测试方法通过对岩石试样进行标准化的实验来获取其断裂韧性参数。
常用的实验室测试方法有拉伸试验、压缩试验、三轴压缩试验等。
拉伸试验是将岩石试样加以轴向拉力,观测加载和卸载的应力-应变曲线,通过变形和应力的测量来评估岩石的断裂韧性。
压缩试验是将岩石试样加以轴向压力,观测加载和卸载的应力-应变曲线,通过测量岩石的破裂强度和损伤变形来评估岩石的断裂韧性。
三轴压缩试验是将岩石试样置于高压装置中,施加径向应力和轴向应力,通过观察破裂过程和测量应力变化来评估岩石的断裂韧性。
三、岩石断裂韧性分析岩石的断裂韧性分析是对测试数据进行处理,并从中提取出岩石的韧性参数。
主要包括断裂韧性指数、岩石的断裂模式等。
断裂韧性指数是评价岩石韧性的一个重要参数,它是根据岩石试样在断裂过程中吸收的能量与岩石试样的体积计算得出的。
断裂模式是指岩石在承受外力作用下破裂的形态,常见的断裂模式有剪切破裂、拉伸破裂等。
矿山岩体力学知识点
矿山岩体力学知识点岩体力学是矿山工程中的一个重要学科,它研究岩石的力学性质和其在地下开采中的变形和破坏规律。
了解岩体力学的知识点对于合理设计和稳定的矿山开采至关重要。
以下是一些岩体力学的主要知识点。
1.岩石的物理力学性质:包括岩石的密度、弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
这些物理力学性质对于岩石的变形和破坏具有重要影响,也是评估岩石力学性质的基本指标。
2.应力与应变:应力是指在力作用下岩石内部的应力状态,包括垂直和平行两个方向的应力。
应变是岩石在受力下发生的变形。
研究岩石的应力与应变关系有助于了解岩石在开采过程中的应力分布规律和力学特性。
3.岩石的变形与破坏规律:岩石在受到外力作用后会发生变形和破坏。
弹性变形是岩石在小应力作用下发生的可恢复变形,塑性变形是岩石在大应力作用下发生的不可恢复变形,破坏是岩石超过其承载能力导致破坏的过程。
了解岩石的变形与破坏规律可以指导矿山开采的安全与高效。
4.岩石力学参数的测定与试验方法:准确获取岩石力学参数是进行合理设计和分析的基础。
常用的试验方法包括岩石强度试验、应力-应变试验、岩石断裂试验等。
这些试验方法可以用于测定岩石的强度、变形特性和破坏特征,为岩石力学参数的确定提供依据。
5.岩体的稳定性分析:岩体的稳定性是矿山开采过程中一个重要的问题。
通过分析岩体力学参数、岩体结构、地应力等因素,预测和评估岩体的稳定性,选择合适的支护方法和措施,以确保矿山的安全运营。
6.岩石动力学:矿山开采中常伴随着岩爆、岩石震动等动力学问题。
了解岩石的动力学特性,包括岩爆的发生机制、岩石振动的传播规律等,对于预防和控制岩爆事故、减轻岩石震动的影响具有重要意义。
7.岩石支护与巷道设计:在矿山开采中,为了稳定岩体结构,需要进行巷道支护和巷道设计。
岩石力学的研究可以指导巷道的合理设计、支护方法的选择和支护结构的设计,提高巷道的稳定性和安全性。
8.岩层间的相互作用与岩爆防控:在矿山开采中,岩层间的相互作用对于岩体稳定性具有重要影响。
岩体力学考试重点(经典)分析
第二章 岩石的基本物理力学性质1、全应力—应变曲线(岩石试件在(刚性试验机)单轴压缩载荷作用下产生变形的全过程)(1)OA 阶段,通常被称为孔隙裂隙压密阶段。
其特征是应力—应变曲线呈上凹型,在此阶段岩石试件中原有的张开型结构面和微裂隙逐渐闭合,横向膨胀较小,试件体积随载荷的增大而减小。
本阶段对节理裂隙丰富的岩石表现较为明显,对坚硬少裂隙的岩石不明显。
(2)AC 阶段,通常称此阶段为弹性变形阶段。
其中AB 阶段为线弹性变形阶段;BC 为非线性变形阶段。
BC 阶段中出现了微裂隙的破裂,因此也称为破裂稳定发展阶段。
(3)CD 阶段,非稳定破裂发展阶段或称累积性破坏阶段。
C 点是岩石从弹性变为塑性的转折点,称为屈服点,其相应的应力称为屈服应力(屈服极限),数值约为峰值应力的三分之二左右。
进入此阶段后,微破裂的发展出现了质的变化,它们不断聚合形成了宏观裂隙,直至岩石试件完全破坏。
此时,试件由体积压缩转为扩容,轴向应变和体积应变速率迅速增大。
当达到D 点时,岩石已经破坏,此时的强度称为峰值强度。
(4)DE 阶段称为破坏后阶段。
当载荷达到D 点后,岩石试件内部结构已遭到破坏,但试件基本保持整体形状。
进入本阶段后,宏观裂隙快速发展,并且相互交叉联合形成宏观断裂面,岩块的变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移,试件的承载能力迅速下降,但不会到零,岩石仍具有一定的承载能力。
应该指出,对于坚硬的岩石来说,这一塑性阶段很短,有的几乎不存在,它所表现的是脆性破坏的特征。
所谓脆性是指应力超出了屈服应力却并不表现出明显的塑性变形的特性,而因此达到破坏,即为脆性破坏。
2、单轴压缩条件下的岩石变形特征:①岩石的变形特性通常可以从试验时所记录下来的应力—应变曲线中获得;②岩石的应力—应变曲线反映了各种不同应力水平下所对应的应变(变形)规律;③岩石试件在(刚性试验机)单轴压缩载荷作用下产生变形的全过程,可全应力-应变曲线来表示。
3、三轴压缩条件下的岩石变形特征A 、 时岩石变形特征①岩石的强度随围压( )的增加,岩石的屈服应力随之提高;②总体来说,岩石的弹性模量变化不大,有随围压增大而增大的趋势;③随着围压的增加,峰值应力所对应的应变值23σσ=23σσ=有所增大,其变形特征表现出低围压的脆性向高围压的塑性转换的规律。
地质学 应力与应变分解
当三对主应力大小不等时,物体就会发生形状的变化。 最大主应力(σ1)与最小主应力(σ3)之差称为应力差。其 它条件相同时,应力差愈大,其所引起的物体形状变化愈 明显。
第二节
变形与应变
物体受力作用后,其内部各质点的相互位置发生改变, 称为变形。可以是体积的改变,也可以是形状的改变,也 可以是体积和形状同时改变。 一.变形的方式 变形的方式有五种:拉伸、挤压、剪切、弯曲和扭转。 二.应变 应变是指物体变形的相对量。是衡量物体变形程度的 一个度量概念。 物体的变形程度,即应变的大小,可以从两个方面进 行描述:线应变、剪应变。
六.应力集中 当物体内部质点分布不均匀(如有孔洞、缺口或微裂 隙)时,就会产生局部应力集中而易于变形甚至破裂。 应力集中是地壳岩石变形中常见的现象。
复ห้องสมุดไป่ตู้习 题
1.名词解释:应力、应力差、应变、线应变、剪应变、强 度极限、应变椭球体、剪裂角、共轭剪裂角。 2.正应力、剪应力、主应力、最大主应力(σ1)、最小主 应力(σ3)、主应力轴、最大应变主轴(A轴)、最小应 变主轴(C轴) 、主平面的含义。 3.最大主应力(σ1)与最大应变主轴(A轴),最小主应力 (σ3)与最小应变主轴(C轴)的延伸方向是否一致?
1.线应变 是指物体内某方向上单位长 度线段的改变量。 设物体中某线段变形前的长 度为l0,变形后为l1,其长度改变 量为 △l=l1-l0。则: 线应变ε=△l/l0。 ε值的正或负,取决于线应变的性质。伸长为正值 (+),缩短为负值(-)。
2.剪应变 物体变形时,其内部相交直线之间的夹角往往会发生 变化。我们将物体内初始相互垂直的两条交线变形后其直 角的角度改变量(ψ)称为角剪应变。 角剪应变的正切函数值称为剪应变(γ)=tanψ。 顺时针偏斜为正值;逆时针为负值。 三.岩石变形的阶段 岩石与其它固体物质一样,在外力 持续作用下,其变形过程一般可以分为: 弹性变形、塑性变形、断裂变形三个阶 段。
岩石试验检测报告
岩石试验检测报告一、引言本报告旨在对所测岩石的物理力学性质进行检测与分析。
为了确保数据的准确性和可靠性,我们进行了相关试验并计算了试验结果。
试验对象为一块来自地下矿区的岩石样本。
本报告将详细介绍试验过程、结果和结论。
二、试验方法1.压缩试验采用标准压缩试验机对岩石样本进行压缩试验。
首先,将岩石样本放置在试验台上,固定好后施加压力。
试验过程中将记录压力与变形的关系,以绘制应力-应变曲线。
2.弯曲试验采用标准弯曲试验机对岩石样本进行弯曲试验。
将岩石样本放置于试验台上,以一定的速度施加弯曲力。
试验过程中将记录应力与变形的关系,以绘制应力-应变曲线。
3.剪切试验采用标准剪切试验机对岩石样本进行剪切试验。
将岩石样本放置于试验台上,施加垂直方向的力,试验过程中将记录应力与变形的关系,以绘制应力-应变曲线。
三、试验结果1.压缩试验结果根据压缩试验结果绘制的应力-应变曲线显示,岩石样本在初期变形阶段应变增加速度较快,之后应变增加速度逐渐减慢,直至达到极限强度。
极限强度为XXXMPa。
此外,岩石样本在达到极限强度后发生破坏。
2.弯曲试验结果根据弯曲试验结果绘制的应力-应变曲线显示,岩石样本在应力较低的情况下出现线性弯曲变形,之后弯曲变形速度逐渐加快。
最大应力为XXXMPa。
当应力超过一定值后,岩石样本出现断裂破坏。
3.剪切试验结果根据剪切试验结果绘制的应力-应变曲线显示,岩石样本在剪切荷载作用下呈现出较明显的塑性变形。
剪切强度为XXXMPa。
剪切试验结束后,岩石样本出现剪切破坏。
四、试验分析与结论通过分析试验结果,我们可以得出以下结论:1.岩石样本的极限强度为XXXMPa,属于XXX等级。
2.岩石样本的最大应力为XXXMPa,属于XXX等级。
3.岩石样本的剪切强度为XXXMPa,属于XXX等级。
综上所述,本次岩石试验结果表明,所测岩石样本在压缩、弯曲和剪切试验中具有较好的强度和稳定性。
此外,这些数据对岩石结构设计和施工具有重要参考价值。
岩石应变率效应测试方法与分析
岩石应变率效应测试方法与分析引言岩石是地质学中重要的研究对象,其物理力学性质对于地下工程和地质灾害研究具有重要意义。
了解岩石的应变率效应能够帮助我们更好地理解岩石的力学行为和变形特性。
本文将介绍岩石应变率效应的测试方法与分析。
一、应变率效应的定义应变率效应是指岩石在受到应力加载时,其变形特性随着加载速率不同而发生的改变。
这种效应与岩石内部的应力传递机制和变形机制密切相关。
二、岩石应变率效应的测试方法1. 恒定加载速率测试法这种方法是最常用的岩石应变率效应测试方法之一。
通过在岩石样本上施加一定的加载速率,观察岩石样本的应力-应变关系曲线,从而得出其应变率效应。
根据不同的加载速率,可以得到不同的应变率效应曲线。
2. 应变速率增减测试法此方法通过控制加载速率的变化,观察岩石样本的响应,以得出不同加载速率下的应变率效应。
这种方法可以更直观地展示岩石的变形特性,尤其在高速加载和减速加载过程中。
3. 脉冲加载测试法这种方法主要用于测试岩石样本在瞬间加载下的应变率效应。
通过施加瞬态冲击载荷或脉冲波形载荷,观察岩石样本的变形响应,从而得出其应变率效应。
三、岩石应变率效应的分析1. 强度与应变率效应的关系分析岩石的应变率效应与其强度存在密切的关系。
通常情况下,随着加载速率的增加,岩石的强度也会增加。
这是因为加载速率增加会导致岩石内部的应力传递机制发生变化,从而增加强度。
2. 岩石类型与应变率效应的关系分析不同类型的岩石具有不同的强度和变形特性,因此它们的应变率效应也会有所差异。
例如,脆性岩石在高速加载下表现出更明显的应变率效应,而韧性岩石则相对较低。
3. 温度与应变率效应的关系分析温度对岩石的应变率效应也有一定的影响。
通常情况下,高温会导致岩石的强度下降,同时也会降低其应变率效应的大小。
结论岩石应变率效应测试方法的选择应根据具体需求和研究目的来确定。
了解岩石的应变率效应对于地下工程、地质灾害预测和地质资源开发具有重要的意义。
岩体力学第五章第五节 岩体的应力—应变分析
1.岩石和岩体应力-应变曲线差别
岩体
岩石
岩石和岩体的σ-ε曲线对比示意图 构面局部 剪切破坏。 双线性
弹—塑 性变形 非线性
出现2个 破坏点 多线性
二、岩体变形模量
1.由应力-应变曲线确定
确定方法
1 E eff E 11 .8 (d ) nh
注:实际工程中,E由室内岩块试验确定d 为节理 的间距,可由地质测绘确定; E eff 可由现场岩体 变形试验求出。故可由此式来求出 nh
3.“等价”模型求模量
设岩体内存在单独一组有规律的节理,可用 “等价”连续介质模型来代替这个不连续岩体
等价原理: 保证模型和原型中的总应力和位移
相等;但原型和模型中的变形不同 “等价”模型变形=岩块变形+节理法向变 形 既: 1 1 1
E E n E K n n E K n
E n 岩体的变形模量
E 岩块弹性模量
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K n 节理的法向刚度系数 4.现场实测方法(4.6讲)
2.岩块与节理面变形叠加求模量 3.“等价”模型确定 4.现场实测方法
1.由应力-应变曲线确定 变形模量 Ed e y 弹性模量
E
e
E Ed
2.岩块变形与节理面变形叠加求模量
依据:岩体的位移=岩块的位移+节理的位移 d 岩块的位移: 1 E
2 2 2 m d ( 1 ) 节理的位移: 2 nhE
岩体的位移:
2 2 d 2 m d ( 1 )
E
nhE
(a)
d (b) eff 岩体有效变形模量: E E eff
岩石蠕变性能和徐变性能测试方法与分析
岩石蠕变性能和徐变性能测试方法与分析岩石是地壳中的基本构造材料,其性能对于地下工程的设计和施工起着至关重要的作用。
岩石的蠕变性能和徐变性能是研究岩石长期稳定性和变形特性的重要指标。
本文将对岩石蠕变性能和徐变性能的测试方法和分析进行介绍和探讨。
一、岩石蠕变性能的测试方法与分析1. 岩石蠕变性能的定义及重要性岩石蠕变性是指在恒定的应力条件下,岩石随时间的延续而发生的不可逆性变形。
蠕变性能是岩石长期稳定性的重要指标之一,对于地下工程的安全运营和设计起着至关重要的作用。
2. 岩石蠕变性能的测试方法(1)直接剪切试验法:通过对岩石样品施加恒定剪切应力,观察岩石的剪切应变随时间的变化,以评估岩石的蠕变性能。
(2)恒定应力压缩试验法:通过施加恒定应力对岩石样品进行压缩,观察岩石的应变随时间的变化,以评估岩石的蠕变性能。
(3)恒定应力拉伸试验法:通过施加恒定应力对岩石样品进行拉伸,观察岩石的应变随时间的变化,以评估岩石的蠕变性能。
3. 岩石蠕变性能的分析方法(1)蠕变曲线分析:根据岩石蠕变性能测试获得的实验数据,构建蠕变曲线,分析曲线的特征,如蠕变速率、蠕变应变等,以评估岩石的蠕变性能。
(2)蠕变模型分析:将蠕变性能的实验数据输入到合适的蠕变模型中,通过模型仿真分析,得到岩石的蠕变特性和变形规律,以评估岩石的蠕变性能。
二、岩石徐变性能的测试方法与分析1. 岩石徐变性能的定义及重要性岩石徐变性是指在恒定应力条件下,岩石随时间的延续而发生的可逆性变形。
徐变性能是评估岩石短期变形特性和应力松弛程度的指标。
2. 岩石徐变性能的测试方法(1)应力松弛试验法:通过施加恒定应力,观察岩石应变随时间的变化,以评估岩石的徐变性能。
(2)弛豫试验法:通过施加瞬时应力,观察岩石应变随时间的变化,再施加恒定应力,观察应变的进一步变化,以评估岩石的徐变性能。
3. 岩石徐变性能的分析方法(1)弛豫-徐变模型分析:根据弛豫试验与徐变试验的实验数据,将其输入到合适的模型中,通过模型分析得到岩石的徐变特性和变形规律,以评估岩石的徐变性能。
岩块的变形与强度性质
岩块的力学属性:1.弹性(elasticity):在一定的应力范围内,物体受外力产生的全部变形当去除外力后能够立即恢复其原有的形状和大小的性质。
2.塑性(plasticity):物体受力后产生变形,在外力去除(卸荷)后不能完全恢复原状的性质。
不能恢复的变形叫塑性变形或永久变形、残余变形。
3.粘性(viscosity):物体受力后变形不能在瞬时完成,且应变速率随应力增加而增加的性质。
应变速率随应力变化的变形叫流动变形。
4.脆性(brittle):物质受力后,变形很小时就发生破裂的性质。
5.延性(ductile):物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质。
第一节岩块的变形性质一、单轴压缩条件下的岩块变形性质1.连续加载下的变形性质(1)加载方式:单调加载(等加载速率加载和等应变速率加载)循环加载(逐级循环加载和反复循环加载)(2)四个阶段:①Ⅰ:OA段,孔隙裂隙压密阶段;②Ⅱ:AC段,弹性变形至微破裂稳定发展阶段(AB段和BC段)弹性极限→屈服极限③Ⅲ:CD段,非稳定破裂发展阶段(累进破裂阶段)→“扩容”现象发生“扩容”:在岩石的单轴压缩试验中,当压力达到一定程度以后,岩石中的破裂(裂纹)继续发生和扩展,岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程。
—峰值强度或单轴抗压强度④Ⅳ:D点以后阶段,破坏后阶段(残余强度)以上说明:岩块在外荷作用下变形→破坏的全过程,具有明显的阶段性,总体上可分为两个阶段:1)峰值前阶段(前区)2)峰值后阶段(后区)(3)峰值前岩块的变形特征(Miller,1965)①应力—应变曲线类型米勒(Miller,1965)6类(σ—εL曲线),如图4.3所示:Ⅰ:近似直线型(坚硬、极坚硬岩石):如玄武岩、石英岩等;Ⅱ:下凹型(较坚硬、少裂隙岩石):如石灰岩、砂砾岩;Ⅲ:上凹型(坚硬有裂隙发育):如花岗岩、砂岩;Ⅳ:陡“S”型(坚硬变质岩):如大理岩、片麻岩;Ⅴ:缓“S”型(压缩性较高的岩石):如片岩;Ⅵ:下凹型(极软岩)。
岩土工程中岩石和土壤力学参数获取的测试方法
岩土工程中岩石和土壤力学参数获取的测试方法摘要:本文探讨了岩土工程中获取土壤和岩石力学参数的测试方法。
对于土壤,试验室直剪试验、压缩试验、孔隙水压力测试等方法用于测定强度、压缩性、渗透性等关键参数。
而岩石则通过抗拉强度测试、抗压强度测试、弹性模量测试、剪切强度测试等方法来评估其力学性质。
此外,断裂参数、应变硬化参数和孔隙率等也是关键的岩石参数。
现场测试和实验室测试相辅相成,确保工程设计的准确性和安全性。
这些参数对于地下工程、基础工程和岩石结构设计至关重要。
随着技术的不断发展,我们期待更先进的测试方法和工具,以提高数据的准确性和可靠性,服务于岩土工程领域的不断发展。
关键词:岩土工程;力学参数获取;测试方法引言岩土工程是土木工程领域中至关重要的分支,涉及土壤和岩石的工程行为及其相互作用。
为确保工程的稳定性和可靠性,了解土壤和岩石的力学参数至关重要。
这些参数包括但不限于抗剪强度、弹性模量、压缩性、渗透性、孔隙率等,它们在设计地下结构、基础工程、坡地稳定性分析和岩石结构方面起着关键作用。
本文将深入探讨岩土工程中常用的土壤和岩石力学参数获取的测试方法。
这些方法不仅包括试验室中的标准测试,还包括现场勘测和非破坏性测试。
了解这些方法的原理和应用范围,可以帮助工程师更好地理解土壤和岩石的行为,从而更有效地设计和施工工程项目。
在不断发展的岩土工程领域,确保准确获取土壤和岩石的力学参数是保障工程质量和安全性的不可或缺的一环。
一、土壤力学参数的获取方法(一)试验室直剪试验试验室直剪试验是用于确定土壤的剪切强度参数的一种常见方法。
在这个试验中,土壤样本被切割成一个直角三角形形状,然后通过在两个截面上施加剪切力来测定土壤的抗剪强度。
这个试验可以用来确定土壤的内摩擦角和粘聚力,这两个参数对土壤的抗剪强度起着关键作用。
(二)压缩试验压缩试验是用于确定土壤的压缩性参数的一种方法。
在这个试验中,土壤样本被放置在一个控制的压力下,然后测量土壤的体积变化和应力变化。
现场直剪剪切试验与岩体原位应力测试(ppt 40页)
3.施加剪切荷载
(1)剪切荷载按预估的最大值分8~12级施加,如发生后一 级荷载的水平变形为前一级的1.5倍以上时,应减荷按4% ~5%施加。
(2)试验过程中法向应力应始终保持为常数。采用斜推法时 ,应同步降低因施加剪切荷载而产生的法向分量的增量, 保持法向荷载不变。
(a):1—砂浆顶板;2—垫板;3—传力柱;4—压力表;5—混凝土试体;6—混 凝土后座;7—液压千斤顶;8—传力块;9—滚轴徘;10—接液压泵;11—垂直位
移测表;12—测量标点;13—水平位移测表;14—试体受力简图 (b):1、2、3、4、14同(a);5—液压千斤顶;6—混凝土试体;7—传力块; 8—滚轴排;9—垂直位移测表;10—测量标点;11—水平位移测表;12—混凝土后
(2)每个试体分4~5级施加其垂直荷载。每隔5min加一 次,0min、5min分别读一次数。在最后一级法向荷载作用下 ,法向位移应相对稳定后(各测表的连续两次垂直变形读数差 不超过0.0l mm),再施加剪切荷载。
对于软弱夹层,在加到预定的垂直荷载后,低塑性软弱 夹层每隔10min,高塑性软弱夹层每隔15min,读一次垂直变 形。当两次变形读数差小于0.05mm时,即视为已稳定,施加 荷载的容许误差为±2%。
(3)试体的推力部位应留有安装千斤顶的足够空间,平推 法应开挖千斤顶槽。剪切面周围的岩体应大致凿平,浮渣应清 除干净。
(4)平推法的推力方向宜与工程岩体的受力方向一致。斜 推法的推力中心线与剪切面夹角α宜为12°~17°。
(5)对加压过程可能出现破裂或松动的试体,应浇筑钢筋 混凝土保护套或采取其它保护措施,保护套应有足够的强度和 刚度,顶面应平行预定剪切面,底部应在预定剪切面的上部边 缘;水泥砂浆和混凝土应进行养护。
岩石力学评价报告模板
岩石力学评价报告模板1.引言1.1 概述岩石力学评价报告是对岩石力学特性进行综合评价和分析的报告,旨在为岩石工程设计和施工提供依据和参考。
本报告包括岩石力学基础知识、岩石力学测试方法、岩石力学参数评价等内容。
通过对岩石的各项力学性质进行评价,可以更好地了解岩石的力学行为,为岩石工程的设计和实施提供科学依据。
本报告的编写旨在为相关岩石工程技术人员提供一套规范的评价模板,方便他们进行岩石力学评价工作,并为岩石工程的可靠性提供保障。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:文章的结构包括引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中,我们将简要概括本报告的背景与目的,引导读者了解本文的主要内容。
接着在正文部分,将详细介绍岩石力学的基础知识、测试方法和参数评价的相关内容,以及对相关研究的综述和分析。
最后在结论部分,将对文章进行总结,并对研究结果进行分析,给出进一步研究的建议和展望。
通过以上结构的安排,我们将全面而详细地呈现岩石力学评价的报告内容,为读者提供清晰的展望和阅读指南。
1.3 目的目的部分的内容可以包括对岩石力学评价报告的编写目的和重要性进行说明。
可以描述岩石力学评价报告的目的是为了评估岩石力学参数的情况,以便对岩石的稳定性和工程建设中可能出现的风险进行分析和预测。
同时,还可以强调岩石力学评价报告对工程设计、施工和监测等环节的指导作用,能够为工程项目的顺利进行提供重要依据。
最后,可以强调编写岩石力学评价报告的目的是为了保障工程的安全可靠,促进岩石工程领域的发展和进步。
2.正文2.1 岩石力学基础岩石力学是研究岩石受力及其变形行为的科学,它是岩土工程、矿山工程、地质工程和岩土材料工程的基础。
岩石力学基础包括以下几个重要内容:1. 岩石强度与变形特性:岩石的强度是指岩石抵抗外部力量作用而不发生破坏的能力,包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等;而岩石的变形特性包括弹性变形、塑性变形和蠕变等。
2. 岩石的断裂特性:岩石在受力作用下会发生断裂,其断裂形式可分为拉伸断裂、压缩断裂、剪切断裂等,了解岩石的断裂特性对预测和控制岩石的破坏具有重要意义。
岩石变行试验(泊松比及弹性模量)
参考文献: 1.中华人民共和国国家标准 GB/T50266-99 工程岩体试验方法标准,P15。 中国计划出版社。 2.中华人民共和国国土资源部,地发[1986]760 号,岩石物理力学性质试验 规程 DY-17P89。地质出版社。 3.高等学校教材《岩体力学》 。地质出版社。 4.大理石资源地质工作暂行要求及参考资料,国家建筑材料工业局地质公司。
试验二
(一) 目的与意义
岩石变形试验(弹性模量及泊松比)
本试验的目的是测定规则形状的岩石试样在单轴压力作
用下的纵向、横向变形量,绘制应力—应变曲线,从而求得岩石弹性模量和泊松 比,即:岩石弹性模量用 E 表示,泊松比用μ表示。 目前在工程实践中,弹性模量和泊松比是最常用的岩石变形指标。 国内外岩石双指标分类原则,采用 E50(割线模量)作为统一衡量岩石变形 性质的指标。 (一)定义 弹性模量:岩石在压缩或拉伸条件下,压应力或拉应力与纵向应变之比。也 就是岩石在无侧压条件下压应力增量与弹性应变增量的比值。 泊松比:在压缩或拉伸条件下,横向应变与纵向应变之比,也就是岩石在允 许侧向自由膨胀条件下,轴向受压时,轴向应变与侧向应变的比值,又称侧膨胀 系数。 (三)基本原理 是将电阻应变片用粘结剂牢固的贴在试件表面上, 试件受到外力作用,应变 片也发生了变化(拉长或缩短) ,也就是电阻值发生了变化。同过电桥装置,把 机械量——变形转化成电量(电阻值的变化) ,这个变化量经放大器放大后通过 A/D 转换,就可以直接读出应变值。 国际岩石力学学会,实验室和现场标准化委员会建议, 电阻丝长度应大于组 成岩石试件矿物的最大颗粒或斑晶 10 倍以上, 我们采用的是 120 欧姆, 12×4mm 电阻应变片。测量片和补偿片电阻值差值不得超过 0.2 欧姆。 (四)测试方法 测变形的方法很多,有机械测微表法(千分表、百分表) ,杠杆引伸仪法, 电位差传感器法,静态电阻应变仪法。 前三种方法的仪器仪表构造简单轻巧, 使用方便, 但所测得的数据都是岩石 的变形量,而不是应变,需要将变形量换算成应变。它适用于大批量生产任务, 特别是软弱岩石, 具有较大的含水量或饱水状态下的岩石变形试验, 不适合粘贴 电阻应变片。
岩石力学性质试验指导书
实验一岩石单轴抗压强度试验1.1 概述当无侧限岩石试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时,单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度,即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。
在测定单轴抗压强度的同时,也可同时进行变形试验。
不同含水状态的试样均可按本规定进行测定,试样的含水状态用以下方法处理:(1)烘干状态的试样,在105~1100C下烘24h。
(2)饱和状态的试样,使试样逐步浸水,首先淹没试样高度的1/4,然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处,6h后全部浸没试样,试样在水下自由吸水48h;采用煮沸法饱和试样时,煮沸箱内水面应经常保持高于试样面,煮沸时间不少于6h。
1.2 试样备制(1)试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块,试件备制中不允许有人为裂隙出现。
按规程要求标准试件为圆柱体,直径为5cm,允许变化范围为4.8~5.2cm。
高度为10cm,允许变化范围为9.5~10.5cm。
对于非均质的粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许采用非标准试样,但高径比必须保持=2:1~2.5:1。
(2)试样数量,视所要求的受力方向或含水状态而定,一般情况下必须制备3个。
(3)试样制备的精度,在试样整个高度上,直径误差不得超过0.3mm。
两端面的不平行度最大不超过0.05mm。
端面应垂直于试样轴线,最大偏差不超过0.25度。
1.3 试样描述试验前的描述,应包括如下内容:(1)岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小,胶结物性质等特征。
(2)节理裂隙的发育程度及其分布,并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。
(3)测量试样尺寸,并记录试样加工过程中的缺陷。
1.4 主要仪器设备试样加工设备:钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。
量测工具与有关检查仪器:游标卡尺、天平(称量大于500g,感量0.01g),烘箱和干燥箱,水槽、煮沸设备。
加载设备:压力试验机。
压力机应满足下列要求:(1)有足够的吨位,即能在总吨位的10%~90%之间进行试验,并能连续加载且无冲击。
岩土三轴实验报告
岩土三轴实验报告引言岩土力学是研究岩石和土壤中应力与应变关系的一门学科,岩土三轴实验是岩土力学中最常用的试验之一。
通过此实验可以研究材料的力学性质,如抗剪强度、应力-应变关系等。
本实验旨在探究不同岩土样品在不同应力作用下的力学性质。
实验目的1. 了解岩土三轴实验的原理和方法;2. 掌握岩土三轴仪的操作流程;3. 研究不同岩土样品在不同应力作用下的力学性质。
实验原理岩土三轴实验是通过施加不同的垂直应力和剪应力,研究岩土样品在不同应力作用下的力学性质。
主要包括以下三个步骤:1. 加压阶段:施加垂直于试样的轴向应力,使试样处于初次压缩状态。
2. 剪切阶段:在施加轴向应力的同时,施加水平的剪切应力,使试样发生剪切破坏。
3. 卸载阶段:在试样剪切破坏后,卸除应力,观察试样的剪切破坏特征。
实验步骤1. 准备工作:清洁试样、校准仪器;2. 准备试验样品:根据实验要求,采集不同类型的岩土样品;3. 安装试样:将试样放入岩土三轴仪中,并进行固定;4. 设置应力:根据实验需要,设定施加在试样上的垂直和水平应力;5. 施加应力:按照实验计划,逐步加压及剪切,记录各个应力下的试样变形情况;6. 剪切破坏:在试样达到剪切破坏时,记录破坏状态;7. 卸载:卸除应力,观察试样的剪切破坏特征;8. 实验结束:清理仪器,整理数据。
实验结果与分析根据实验数据,我们绘制了不同应力下的剪切应变曲线,并计算了抗剪强度、弹性模量等力学性质。
根据实验结果,我们可以得出以下结论:1. 不同岩土样品在相同应力下的剪切特性不同;2. 随着应力的增加,岩土样品的抗剪强度增加;3. 岩土样品在剪切破坏后,形成明显的剪切面和裂缝。
结论通过岩土三轴实验,我们探究了不同岩土样品在不同应力作用下的力学性质。
实验结果表明,岩土样品的抗剪强度受到应力的影响,剪切破坏形成明显的剪切面和裂缝。
本实验对于岩土工程设计和施工具有重要意义。
参考文献1. 李明. 岩土力学与岩土工程实验方法[M]. 中国建筑工业出版社, 2014.2. 王兆霞. 土力学实验与试验方法[M]. 人民交通出版社, 2004.注:本报告为模拟实验报告,内容仅供参考。
岩石力学实验
岩石单向抗压强度试验一、试验目的测定岩石试件的单向抗压强度二、试验设备及用具1、材料试验机2、游标卡尺(精度0.02mm),百分表及百分表架、直角尺,水平检测台。
三、试件规格及加工精度1、试件规格:标准试件采用直径为50.60.2+-厘米的圆柱体,高径比为2±0.2。
2、试件加工精度:(1)试件两端不平行度不得大于0.01厘米。
(2)试件上、下端直径偏差不得大于0.02厘米(用游标卡尺检查)。
(3)轴向偏差,将试件立放在水平检测台上,用直角尺紧贴试件垂直侧边,要求两者之间无明显缝隙。
3、数量:每种状态下同一层煤或岩石试件的数量一般不少于三块。
当试验目的对试件数量有专门要求时,试件数量可根据试验目的的要求另行确定。
4、试件含水状态:(1)自然含水状态:试件制备后,放在底部有水的干燥器内蒙古自治区1~2天,以保持一定的温度,但试件不得接触水面。
(2)干燥状态:将试件放在105~110℃下干燥24小时。
(3)水饱和状态:采用真空系统使试件吸水饱和。
四、试验步骤:1、试验前核对岩石名称和岩样编号,对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态以及加工过程中出现的问题等进行描述并填写入记录表内。
2、、检查试件加工精度,测量试件尺寸,填入记录表内。
3、选择加压机度盘。
一般应满足下式0.2P<m axP<0.8P式中m axP预计最大破坏载荷;KNP—压力机度盘最大值;KN4、开动压力机,使其处于可用状态,将试件置于压力机承压盘中心,调整球形座,使试件上下面受力均匀。
然后加保护外罩。
5、以0.5~1.0/M P a S的速度加载直至破坏。
如遇到软岩时,加载速度应当放慢。
6、记录破坏载荷及加压过程中出现的现象,并对破坏的试件进行描述。
五、测定结果的计算:1、单个试件的单向搞压强度:10P R F =⨯式中: R —试件单向抗压强度,MPa; P —试件破坏载荷,KN;F —试件初始断面积cm 2。
现场岩石抗剪(断)试验应力与应变关系分析
现场岩石抗剪(断)试验应力与应变关系分析摘要:文章首先阐述影响岩石应力与应变关系的因素,重点深入现场进行岩石抗剪(断)试验破坏机理,以分析其应力与应变关系,并给出强度参数选取的一些建议,以为工程实践起到科学的指导意义,保证复杂地质条件下工程的安全性及设计合理性。
关键词:岩石;抗剪(断)试验;应力与应变;强度一、现场岩石抗剪(断)试验概述岩块抗剪试验,包括抗剪断试验(用于完整岩块)和结构面摩擦试验(用于岩体中的结构面),两者的强度参数均用摩擦角和内聚力表示,试验时需逐级施加法向应力以便获得剪应力~剪切位移关系曲线。
此外,岩石变形,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。
所谓流变指的是岩体的应力和变形与时间有关的特性,前者称应力松弛,后者称蠕变(或称徐变)。
岩体处于复杂的三维应力场中,是一种复杂的地质体,岩体破坏往往会因其所赋存的应力状态发生改变引起的,工程状态预报的可靠性较差,所以通过现场观测来鉴别岩体性态日益受到重视。
工程上常用的现场测试与观测方法有:地应力量测,地应力也称原岩应力、天然应力、初始应力,均指地壳岩体中未经开挖扰动的应力(见岩体中应力)。
目前,定量确定地应力大小和方向的有效方法是进行现场岩体应力量测。
地应力量测包括绝对应力量测(常用于套孔和钻孔孔底应力解除技术)和应力变化量测两类(用于长期观测)。
30年代以来发展了多种应力量测方法,这些量测方法虽原理不同,但大多属于间接量测。
岩体的变形观测结果,不但可以直接用于岩体力学作用监测,进行稳定性分析和预报,而且可以利用数值计算方法进行位移反馈分析,获得表征岩体特性的变形参数和岩体中的初始应力状态。
二、岩石应力与应变性质的主要影响因素多个因素制约着表征岩石力学特性的应力~应变关系,但很大程度上还是取决于岩石本身的性质。
岩石为一种弹塑性体,其性质复杂多变,岩石变形总是同时发生塑性变形和岩石变形发生,以下进一步分析岩石应力与应变关系的主要影响因素,如下:(1)岩石的均一性,节理裂隙发育程度,充填物的性质及数量,致密坚硬性,风化程度等。
三轴试验的抗剪强度线
三轴试验的抗剪强度线
三轴试验是一种常用的岩石力学试验方法,用于研究岩石的强度和变形特性。
抗剪强度是指岩石在受到剪切力作用下能够抵抗破坏的能力。
在三轴试验中,岩石样品被放置在一个圆柱形的试样室中,并施加垂直于试样轴向的压力。
同时,在试样的顶部和底部施加一对相等大小的水平剪切力。
随着施加的剪切力的增加,试样开始发生变形和破坏。
通过测量施加的压力和剪切力,可以得到岩石的应力-应变关系。
抗剪强度线是指岩石的剪切强度与应变之间的关系。
在三轴试验中,通常会绘制剪切强度与剪应变的曲线。
这条曲线可以用来描述岩石在不同应力水平下的剪切性质。
曲线的形状和特征可以提供有关岩石的力学性质和稳定性的信息。
在剪切强度-剪应变曲线上,通常会观察到几个特征点。
其中,最重要的特征点是最大剪切强度点,即岩石达到最大强度时的剪应变。
其他特征点还包括抗剪裂纹形成点和抗剪破坏点。
这些特征点可以用来评估岩石的强度、变形性能和断裂模式。
总之,抗剪强度线是描述岩石在三轴试验中剪切强度与剪应变关系的曲线。
它是评估岩石力学特性和稳定性的重要工具。
岩石剪切试验方法与分析
岩石剪切试验方法与分析岩石剪切试验是地质工程领域中一项重要的实验方法,用于研究岩石的力学性质和稳定性。
本文将介绍岩石剪切试验的基本原理、实验方法以及相关数据分析。
1. 基本原理岩石剪切试验是模拟岩石受力的实验方法,通过施加剪切力来破坏岩石结构,从而测定岩石的抗剪强度。
在剪切试验中,先将岩石样品制成规定的几何形状,通常为直角 prismatic 条样。
然后施加剪切力,使样品产生变形和破坏,观察并记录相应的力学参数。
2. 实验方法2.1 样品制备在进行岩石剪切试验之前,首先需要制备代表性的岩石样品。
根据实际需求,选择适当的岩石样本,并根据试验要求将其切割成规定的尺寸和形状。
常用的样品形状有直角 prismatic 样品、圆柱样品等。
2.2 试验装置与加载方式岩石剪切试验中常用的装置是剪切试验机。
样品通过夹具固定在试验机上,施加上下剪切力来产生相对位移。
常用的加载方式有恒速加载和恒应变加载。
前者是以给定的速度施加剪切力,后者则是根据样品的变形情况来调整施力。
2.3 数据记录在进行剪切试验时,需要实时记录试验过程中的应力与应变数据。
常用的记录方式有横向应变计、纵向应变计和负荷电子称等。
通过这些装置,可以准确测量样品的变形情况和受力情况。
3. 数据分析剪切试验结束后,需要对实验得到的数据进行分析。
常见的分析参数有岩石的抗剪强度、剪胀特性、破坏模式等。
3.1 抗剪强度岩石的抗剪强度是指在一定的剪切应力作用下,岩石样品发生破坏前所能承受的最大剪切应力。
通过剪切试验得到的应力-应变曲线可以确定岩石的抗剪强度。
通常,剪切应力与剪切应变可用斜率来表示。
3.2 剪胀特性剪胀是指岩石在受到剪切力作用时的体积变化。
剪胀特性对岩石的工程性能具有很大影响。
通过观察试验中的径向应变,可以评估岩石的剪胀特性。
3.3 破坏模式剪切试验中,岩石样品会出现不同的破坏模式,如剪切破裂、折裂、压碎等。
破坏模式的观察与分析可以帮助工程师判断岩石的稳定性和工程应用潜力。
剪切应力与应变率
剪切应力与应变率剪切应力和应变率是材料力学中重要的两个概念,它们在材料的变形和破坏过程中起着关键的作用。
本文将从理论和实际应用的角度,对剪切应力和应变率进行介绍和分析。
1. 剪切应力剪切应力是指在材料中由于受到剪切力而产生的内力,通常用符号τ表示。
剪切应力是一个切向的力,它的方向垂直于作用在物体上的剪切力的方向。
剪切应力的大小与剪切力的大小成正比,与物体的面积成反比。
剪切应力的单位是帕斯卡(Pa)。
在材料力学中,剪切应力是材料的一个重要性能指标。
不同材料的剪切应力承受能力不同,可以通过剪切试验来测定材料的剪切应力。
剪切应力的大小与材料的性质有关,例如材料的强度、刚度和塑性等。
2. 应变率应变率是指单位时间内材料发生的应变量,通常用符号γ表示。
应变率描述了物体在单位时间内的变形速率,也可以理解为单位时间内的应变速度。
应变率的单位是每秒(s)。
应变率是材料力学中的一个重要参数,它反映了材料的变形速度。
不同材料的应变率不同,可以通过应变率试验来测定材料的应变率。
应变率的大小与材料的性质有关,例如材料的粘性、弹性和塑性等。
3. 剪切应力与应变率的关系剪切应力和应变率之间存在着一定的关系,这是由材料的本构关系所决定的。
在弹性材料中,剪切应力与应变率呈线性关系,即剪切应力随应变率的增加而线性增加。
而在塑性材料中,剪切应力与应变率呈非线性关系,剪切应力在一定应变率范围内基本保持不变,直到达到一定应变率后急剧增加。
剪切应力与应变率的关系对材料的变形和破坏过程有重要影响。
当剪切应力超过材料的强度极限时,材料就会发生塑性变形或破坏。
而应变率的大小则决定了材料的变形速率,高应变率下材料变形速度快,容易导致破坏。
4. 实际应用剪切应力和应变率在工程实践中有着广泛的应用。
例如,在材料加工过程中,了解材料的剪切应力和应变率可以帮助工程师选择合适的加工工艺和工具,以避免材料的破坏和变形。
在土木工程中,了解土壤的剪切应力和应变率可以帮助工程师设计稳定的土木结构,以防止土壤滑坡和塌陷。
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现场岩石抗剪(断)试验应力与应变关系分析摘要:文章首先阐述影响岩石应力与应变关系的因素,重点深入现场进行岩石抗剪(断)试验破坏机理,以分析其应力与应变关系,并给出强度参数选取的一些建议,以为工程实践起到科学的指导意义,保证复杂地质条件下工程的安全性及设计合理性。
关键词:岩石;抗剪(断)试验;应力与应变;强度
一、现场岩石抗剪(断)试验概述
岩块抗剪试验,包括抗剪断试验(用于完整岩块)和结构面摩擦试验(用于岩体中的结构面),两者的强度参数均用摩擦角和内聚力表示,试验时需逐级施加法向应力以便获得剪应力~剪切位移关系曲线。
此外,岩石变形,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。
所谓流变指的是岩体的应力和变形与时间有关的特性,前者称应力松弛,后者称蠕变(或称徐变)。
岩体处于复杂的三维应力场中,是一种复杂的地质体,岩体破坏往往会因其所赋存的应力状态发生改变引起的,工程状态预报的可靠性较差,所以通过现场观测来鉴别岩体性态日益受到重视。
工程上常用的现场测试与观测方法有:地应力量测,地应力也称原岩应力、天然应力、初始应力,均指地壳岩体中未经开挖扰动的应力(见岩体中应力)。
目前,定量确定地应力大小和方向的有效方法是进行现场岩体应力量测。
地应力量测包括绝对应力量测(常用于套孔和钻孔孔底应力解除技术)和应力变化量测两类(用于长期观
测)。
30年代以来发展了多种应力量测方法,这些量测方法虽原理不同,但大多属于间接量测。
岩体的变形观测结果,不但可以直接用于岩体力学作用监测,进行稳定性分析和预报,而且可以利用数值计算方法进行位移反馈分析,获得表征岩体特性的变形参数和岩体中的初始应力状态。
二、岩石应力与应变性质的主要影响因素
多个因素制约着表征岩石力学特性的应力~应变关系,但很大程度上还是取决于岩石本身的性质。
岩石为一种弹塑性体,其性质复杂多变,岩石变形总是同时发生塑性变形和岩石变形发生,以下进一步分析岩石应力与应变关系的主要影响因素,如下:(1)岩石的均一性,节理裂隙发育程度,充填物的性质及数量,致密坚硬性,风化程度等。
若岩石均一性好,无充填物的新鲜岩石,节理裂隙不发育,致密坚硬,浅风化,弹性变形为主,反之则塑性变形为主;(2)地下水的影响。
地下水起润滑作用,易使节理裂隙的充填物软化而形成软弱结构面,使岩石的强度降低。
所以做岩石抗剪(断)试验时,试验前应先将试件用水饱和后再进行;(3)岩石的初始应力状态。
岩石的破坏强度应由两部分组成,即“自身强度和初始应力”,在开凿岩洞过程中,往往由于卸掉初始应力而造成岩崩现象的发生,而这一个因素常常是设计者容易忽略的;(4)适应变形能力。
这是岩石本身一个重要特性。
判断建筑物是否稳定,应要考虑两点:强度的高低和破坏变形的大小。
有些建筑物强度虽较高,但破坏变形很小,一旦有意外应力出现,如地震应力,那么建筑物就
会因变形超过破坏变形而失稳。
三、抗剪(断)强度试验实例分析
(一)工程概况
某大坝工程基岩以粗粒角闪黑云二长花岗岩类为主,其中穿插发育于花岗岩中还有玢岩脉、辉绿岩脉、闪长岩脉、花岗细晶岩脉等各类脉岩,其中分布比较多的为辉绿岩脉,它们与围岩的接触关系主要有三种类型:断层式接触、裂隙式接触、焊接式接触。
在构造变质作用和气液交代的作用下坝区基岩发生原生蚀变;此外,在外营力作用下,发生了绢云母化蚀变等次生风化蚀变。
这些岩石性质的变化,影响着岩体的质量和结构。
所以在预可行性研究、可行性研究阶段对大坝共完成了51组现场抗剪(断)强度试验,试验点基本覆盖了坝区各类岩体和各类结构面,这将能合理全面地给坝区岩体和结构面强度参数的选取提供基础依据。
(二)岩石石强度特点分析
认识岩体强度和合理选取参数的基础,一般是在法向和剪切载荷作用下岩体的破坏机理和变形特性。
其中岩体原位抗剪试验应力一位移曲线,不仅是对试验成果作出正确评价的依据,也是确定岩石试件承受载荷的极限能力和阶段强度取值特征点及分析抗剪强度受试件缺陷程度影响的依据。
工程设计计算时,取值依据应力一变形曲线,以直接将经计算得出法向、剪切刚量等值运用于工程设计计算。
所以,在工程实际应用或本构理论分析中,剪应力~剪切位移关系曲线的分析研究起到很重要的作用,其中受剪应力作用初
始阶段具有准弹性或弹性特征,完整的剪应力~剪切位移关系曲线一般具有4个特征点,即“峰值强度、屈服极限强度、比例极限强度和残余强度”。
如下根据坝区岩体抗剪(断)强度试验点及其应力~位移曲线特征,将岩石强度特点分析总结为以下几个类型:(1)塑性破坏型。
试验结果表明,坝区软弱结构面及部分刚性结构面为此类型。
此类型中屈服极限强度及比例极限强度特征点不明显;(2)脆性破坏型。
试验结果表明,坝区属此种类型的有ⅱ类岩(占80%)、ⅲ1类岩(占25%),两类岩的突出特征点都表现出明显的峰值;(3)复合破坏型。
上述两种类型的组合型,裂隙有一定发育的裂隙岩体常具此类特征,在试验资料中复合型大概占试验总量的40%~50%。
试验结果表明,坝区属此种类型的有ⅲ1类岩(占75%)、ⅲ2类岩(占100%)、1v类岩(占100%)及部分刚性结构面。
(三)应力与应变关系分析
由于电子计算机科技的快速发展,过去岩石力学对应力与应变的分析假定为线性弹性,但笔者认为岩石属于弹塑性体,但由于节理裂隙的存在及其它因素的影响,它不同于其它介质,而是成为不连续介质,这也决定了其应力~应变轨迹会相对复杂,因此过去用直线来描绘应力与应变关系显然不够精确。
通过此次工程实例分析,并应用有效的数值分析技术和有限元方法进行岩石的非线性、非弹性计算。
通过对坝基的大量岩石现场抗剪(断)试验资料,试验结题分析整理表明,岩石的应力与应变更接近于双曲线关系,当然也存在接近直线关系特殊情况。
此次试验结果也发现,由于岩体
是由岩桥和结构面组成的复杂混合体,两者在荷载作用下共同协调作用,破坏机理复杂,但通过应力一位移关系曲线上的不同特征,划分出各阶段的强度特征点进行比较,发现无论哪种破坏形式,其破坏过程均历经三个阶段:(1)可逆的弹性变形阶段;(2)不可逆的屈服变形阶段,其中弹性变性阶段不突出,主要为软弱结构面为代表的塑性破坏型;(3)破坏阶段。
据此按照不同变形阶段划分出“比例极限强度)、屈服极限强度、峰值强度、残余强度”这四个强度特征点,如以下图上所示,结构面比例极限特征点不明显。
总的来说,研究结果表明,邓肯的双曲线数学模量型除了适用于粘弹性,也可扩展到岩石这一类的弹塑性体。
图 1岩体抗剪断强度特征点
其中,图上中1表示为比例极限强度;2为屈服极限强度;3为峰值强度;4为残余强度;a为岩体抗剪断,b为刚性结构面,c为软弱结构面。
四、结语与建议
综上所述,由于电子计算机的科学技术快速发展,通过本次试验研究,结果表明过去对岩石应力~应变关系的线性分析简单但不够全面准确,应适当进行非线性分析,其他研究报道也表明双曲线的数学模型更精确地反应了岩石力学中应力与应变关系。
此外,此次研究过程中发现应用优定斜率法整理研究结果,客观反映了各类岩体和各类结构面的抗剪(断)强度性质,即岩石的抗剪(断)强
度性质的总体趋势得到更客观的反映,体现在其代表性强且规律性好,提供了设计、施工等基础力学参数选取可靠的依据,所以建议应用优定斜率法成果整理值作为试验成果标准值和建议参数选取的基本依据。
参考文献
[1]原中华人民共和国电力工业部主编.工程岩体试验方法标准(gb/ts0266—99).北京:中国计划出版社,1999.
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[3]蔡美峰,何满潮,刘东燕.岩石力学与工程[m].北京:科学出版社,2007.
[4]刘明维,何沛田,钱志雄,郑颖人.岩体结构面抗剪强度参数试验研究[j].重庆建筑,2005.。