岩石冲击损伤试验方法与应力-应变测量

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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。

岩土类材料的损伤本构模型及其在冲击动力学问题中的应用

岩土类材料的损伤本构模型及其在冲击动力学问题中的应用岩石、混凝土材料等非均匀和各向异性材料的动态本构和冲击损伤破坏规律的研究,是现阶段冲击动力学领域的重要的科学问题之一。

这一科学问题的研究对材料变形损伤破坏的非线性效应、应变率效应的耦合表征提出了新的挑战。

本文首先对岩土材料本构模型的研究概况和进展进行了较为全面、系统的回顾和总结。

对现有的主要的冲击载荷下的动态损伤模型进行了较系统的评述和比较,并对当前的研究热点及趋势作了讨论。

在此基础上,阐述了解决本课题理论问题的思路和方法。

岩土类材料的重要特征是其静压相关塑性屈服行为,本文在静水压相关的广义热粘塑性本构的理论框架下,从修正Drucker公设和应力空间中的屈服函数出发,以材料本构关系的内变量理论为工具,推导并建立了一般形式的,特别是静水压相关的热塑性和热粘塑性增量型本构关系的普适形式,其所得到的本构关系可以包含各种内变量硬（软）化行为、应变率硬（软）化行为、损伤软化、温度软化行为以及相互间的耦合作用。

所给出的本构关系是以应力屈服面为基础的,具有普适性;对任何动态程序都特别适用和方便,易于嵌入到损伤材料的冲击动力学数值计算程序,具有很强的实用性。

考虑到应用的重要性,文中特别给出了若干常用的岩土本构模型的增量本构关系计算公式和流程。

在较详细地论述了分形、分形维数概念及分形测量方法的基础上,将之与岩土材料损伤破坏所具有的分形特点相联系,尝试性地将分形几何引入到岩土材料损伤定义,详细地推导了岩土材料的拉伸状态下损伤演化方程。

其损伤演化方程中,分形维数及其与损伤能量耗散率的关系的引入,不仅解决了损伤的确定问题,减少了损伤模型中的所涉及的岩土特性参数,而且新构造的分形损伤模型可计及岩土的天然损伤影响和应力波传播过程中引起的裂纹扩展效应新进展。

以岩土损伤分形本构模型的研究成果为基础,由岩石损伤分形维数和能量耗散率之间的关系,建立了拉压两种不同状态下的损伤演化方程,并以等效模量理论为基础建立了岩土材料含损伤的动态本构关系;利用本文所建立的含损伤本构模型,采用有限差分方法对砂岩冲击载荷下一维应变波传播问题进行了数值模拟,得到了应力波传播过程中,应力、分形维数、裂纹密度及损伤等量得演化规律,其结果对工程应用有指导意义。

现场岩石力学参数测试方法

现场岩石力学参数测试方法现场岩石力学参数测试是指在实地采集岩石标本、岩芯、岩土等材料，通过对这些材料进行一系列实验、测试、分析，获取和确定岩石力学参数的一种方法。

这些参数包括抗压强度、抗拉强度、剪切强度等，是岩石力学研究和工程设计的重要依据。

下面将介绍一些常见的现场岩石力学参数测试方法。

1.岩石采样现场采用岩石采样器，如岩芯钻机、取样器等，对目标岩石进行采样，采取完整的岩样，使其具有代表性。

2.岩样制备采样回到实验室后，对岩样进行切割、平整和修整，制备成规定尺寸的标准试样。

在制备过程中，需要注意使试样表面平整、无杂质。

3.抗压强度测试抗压强度是岩石最常见的力学性能指标之一、常用的测试方法有单轴抗压试验和三轴抗压试验。

单轴抗压试验：将规定大小的试样放入试样夹持装置中，然后以一定的载荷速率沿垂直于试样轴向施加压力，记录载荷和位移的关系，从而计算得出岩石的抗压强度。

三轴抗压试验：在一定的围压下，利用压克力装置施加规定速率的轴向载荷，测定岩样受压断裂的应力与轴向应变关系，从而计算得出岩石的抗压强度。

4.抗拉强度测试抗拉强度是一种常见的破坏性力学指标，用于评估岩石的抗拉性能。

常用的测试方法有拉伸试验和剪切试验。

拉伸试验：将规定大小的试样置于拉伸装置中，施加恒定的载荷，在岩样上产生拉伸应力，记录载荷和变形的关系，从而计算得出岩石的抗拉强度。

剪切试验：将规定大小的试样置于剪切装置中，施加剪切载荷，记录载荷和位移的关系，从而计算得出岩石的剪切强度。

5.岩石变形特性测试岩石的变形特性是指岩石在加载过程中的应力-应变关系，常用指标包括弹性模量、泊松比等。

测试方法主要有弹性模量试验和泊松比试验。

弹性模量试验：将试样放入弹性模量测试装置中，施加规定载荷，在岩样上产生应变，记录载荷和应变的关系，从而计算得出岩石的弹性模量。

泊松比试验：将试样置于泊松比测试装置中，施加规定载荷，在试件上产生应变，记录载荷和应变的关系，从而计算得出岩石的泊松比。

围压条件下岩石循环冲击损伤的能量特性研究

1
引
言
岩石的损伤程度及其耗能规律，是岩石爆破理论和地下岩石支护理论研究中的重要课题。本文采用带围压加载装置的φ 100 mm SHPB 系统，对围压条件下 3 种不同岩石在冲击荷载循环作用下的冲击损伤的能量特性进行试验研究。在确定岩石损伤度判定方法的基础上，分析了岩石在冲击荷载循环作用下的损伤度与累积比能量吸收、围压等参量之间的关系。并对不同岩石冲击损伤的能量特性进行比较，为研究工程岩体在爆炸冲击荷载下的动力学特性提供一种新的思路。研究结果对地下工程的建设和防护有一定的指导意义。
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地下工程的岩体多处于复杂的应力状态，地应力条件下岩石的破坏现象，受到岩石力学学者的关注。国防、人防、矿业、交通工程中的大多数岩体在破坏过程中不仅受到地应力的作用，同时也会如炮弹的爆炸冲击破坏作用、受到动荷载的影响，洞室开挖过程中的爆破冲击作用和机械扰动以及地震荷载的影响等。冲击荷载作用下，岩体的损伤破坏及能量特性方面的研究有着广泛的应用，其中的许多问题，已成为岩石力学与工程界的热门课题。事实上，多数岩体的破坏并不是单一脉冲作用的结果，而是由多次冲击作用造成的，如武器的多次打击、围岩的多次爆破以及几次地震余震对岩体造成的破坏等。岩石冲击荷载循环作用下的损伤规律以及能量耗散特性已成为探讨岩石爆炸和破坏机制、应力波传播和衰减规律、地下结构的破坏效应分析等必不可少的资料。因此，开展围压条件下岩石循环冲击损伤的能量特性研究，具有重要的理论意义和工程价值。 B. Menendez 等[5]利用光镜和电镜扫描技术对岩石在三轴压缩下的脆性开裂和破碎流动的微观力学机制以及损伤演化进行了试验研究。N. Gatelier 等[6]对多孔砂岩进行了准静态单轴和三轴状态的循环加载试验，研究了各向异性对材料的峰前损伤的影响，定量分析了不可逆应变、模量的变化随累积损伤的关系。I. L. Meglis 等[7]基于超声速度和振幅对裂纹的敏感性，应用超声层析成像现场测试方法研究了加拿大原子能地下实验室隧道开挖诱发的围岩损伤问题，得到围岩损伤程度和损伤分布规律。杨小林等 [8] 在大理岩中进行了模拟爆破试验，得到了不同爆心距和爆破条件下，爆破对岩石损伤破坏作用规律。李夕兵等 [9] 利用多荷载凿岩机、 INSTRON 系统和 SHPB 装置，对岩石在不同动静组合加载下的强度特性、破碎规律及吸能效率进行了试验研究。尤明庆等[10

冲击实验原理

冲击实验原理冲击实验是一种常见的实验方法，用于研究物体在外力作用下的变形和破坏规律。

在工程学、材料科学、地质学等领域都有广泛的应用。

冲击实验原理涉及到物体的应力、应变、能量转化等多个方面，下面将对冲击实验原理进行详细介绍。

首先，冲击实验的原理基于牛顿第二定律，即物体受到的冲击力与其加速度成正比。

在冲击实验中，我们通常会使用冲击试验机来施加冲击力，通过测量物体的加速度和质量，可以计算出物体所受的冲击力。

这一原理也可以用来研究物体在不同冲击力作用下的变形和破坏情况。

其次，冲击实验还涉及到物体的应变和能量转化。

在冲击过程中，物体会发生变形，这就涉及到了应变的概念。

通过测量物体的应变，我们可以了解物体在冲击过程中的变形情况，从而评估其抗冲击性能。

同时，冲击过程中会产生能量转化，部分能量会转化为物体的变形能量，部分能量会转化为声能、热能等其他形式的能量。

这些能量转化过程也是冲击实验原理的重要内容。

此外，冲击实验原理还涉及到物体的损伤和破坏规律。

在冲击过程中，物体可能会受到严重的变形甚至破坏。

通过对物体在不同冲击条件下的损伤和破坏规律进行研究，可以为工程设计和材料选择提供重要参考。

例如，在汽车碰撞实验中，研究车辆的变形和破坏规律可以为提高汽车的安全性能提供重要依据。

综上所述，冲击实验原理涉及到物体的应力、应变、能量转化、损伤和破坏规律等多个方面。

通过对这些原理的研究，可以更好地了解物体在冲击条件下的性能，为工程设计和材料选择提供科学依据。

同时，冲击实验原理也为我们提供了一种研究物体变形和破坏规律的重要方法，具有重要的理论和实际意义。

岩石应力-变形模量、弹性模量

1依据1《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001；2《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-2013；3《水利水电工程岩石试验规程(补充部分)》DL/T5368-2007。

2目的及范围2.1目的编制本作业指导书是为了规范、准确的完成对岩石单轴压缩变形试验的弹性模量和变形模量的测定。

2.2范围本作业指导书可分为电阻应变片法和千分表法，适用于能制成规则试件的各类岩石。

坚硬和较坚硬的岩石宜采用电阻应变片法,较软岩宜采用千分表法对于变形较大的软岩和极软岩可采用百分表测量变形。

3仪器设备1钻石机、锯石机、磨石机；2测量平台；3烘箱和饱和设备；4万用电表、兆欧表；5静态电阻应变仪；6千(百)分表；7测量表架；8材料试验机。

4实验步骤4.1试件制备4.1.1试件可用岩心或岩块加工制成，试件在采取、运输和制备过程中应避免扰动4.1.2试件尺寸应符合下列规定：1圆柱体直径或方柱体边长宜为48~54mm2含大颗粒岩石的试件直径或边长应大于最大颗粒尺寸的10倍。

3试件高度与直径或边长之比宜为2.0~2.5。

4.1.3试件加工精度应符合下列规定:1试件高度直径或边长的允许偏差为±0.3mm2试件两端面的不平整度允许偏差为±0.05m3端面应垂直于试件轴线允许偏差为±0.25°。

4方柱体或立方体试件相邻两而应互相垂直允许偏差为±025°。

4.1.3试件含水状态可根据需要选择天然状态、烘干状态或饱和状态并应符合下列规定：1天然状态应在试样拆除密封后立即制备试件并测定其天然含水率2烘干状态对于不含矿物结晶水的岩石应在105-110℃的恒温下烘24h。

对于含有矿物结晶水的岩石应降低烘干温度,可在40±5℃恒温下烘24h。

将试件从烘箱中取出放入干燥器内冷却至室温称试件质量。

重复以上步骤直到相邻两次称量之差不超过后一次称量的0.1%3饱和状态:采用自由吸水法测定岩石自然吸水率时应将试件放入水糟先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试件高度的1/2和3/4处,6h 后全部浸没试件。

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。

全尺寸ＰＤＣ_钻头旋转冲击破岩过程数值模拟

提高破岩体积的优点ꎮ 邓勇等 [１１] 通过理论分析与
数值模拟的方法ꎬ 考虑钻井液与围压对岩石的作
用ꎬ 探究了动载幅值对岩石裂纹扩展的影响规律ꎮ
祝效华等 [１２－１４] 通过数值模拟ꎬ 引入动静载荷比ꎬ
认为动静组合载荷总值恒定时ꎬ 存在钻齿单位时间
破岩效率最佳的载荷比ꎬ 且最佳载荷比与岩石的抗
(１ＴｕｂｕｌａｒＧｏｏｄｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＮＰＣꎻ ２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ
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7、岩体应力测试(孔壁应变法测试、孔径变形法测试、孔底应变法测试、表面应变法测试)

岩体应力测试包括：孔壁应变法测试、孔径变形法测试、孔底应变法测试、表面应变法测试岩体应力是泛指岩体内部存在的应力。

在天然状态下，岩体内部存在的应力，称为岩体初始应力（或天然应力、原始应力）；在岩体被扰动后，扰动范围内重分布的应力，称为岩体二次应力。

岩体初始应力，不仅与岩体自重、地质构造运动有关；而且与成岩过程的物理化学变化、地形地貌、地温梯度、岩性特性等有着密切关系，是一种复杂的、综合性的应力状态。

为了了解岩体初始应力状态，最有效的方法就是在现场进行测试。

岩体应力的测试方法很多，且各有利弊。

常用的是套钻岩芯应变解除法。

岩体应力测试是以弹性理论为基础，假定岩体为均质、连续、各向同性的线弹性体基础上进行的。

（一）孔壁应变法测试孔壁应变法测试，是通过在钻孔套钻应力解除过程中，量测某点的孔壁应变，反算该点的三向应力大小和方向，据此计算岩体初始应力。

本测试方法适用于无水、完整或较完整岩体。

应力测试段内，岩件府均一、完整。

测点应选在应力扰动区外。

应力扰动区范围，一般为洞室直径的 2 倍。

测试前后应对试段、钻孔、岩芯及解除岩芯进行地质描述。

主要内容为：钻孔钻进情况、岩性、岩体结构面性状、测点应力现象等，并收集相关地质图。

1、测试孔主要要求用大孔径钻头钻至预定测试深度，并磨平孔底。

取出岩芯，进行描述。

用小孔径钻头钻测试孔，与大孔同轴，深 50cm。

取出岩芯并描述。

当孔壁不光滑时，应采用扩孔器扩孔。

清洗测试孔，并对孔壁进行干燥处理。

试前需进行应变计安装。

用安装器将应变计送入测试孔，就位定向，并施加一定的预压力，使应变计牢固地黏结在孔壁上，取出安装器，量测测点方位及深度。

2、测试要点向钻孔注水，每隔 10min 读数一次，连续 3 次读数相差不超过5με时，即认为稳定，并将此读数作为初始值。

按预定分级深度钻进，进行套钻解除，每级深度宜为 2cm。

每解除一级深度，停钻读数，连续读取 2 次。

套钻解除深度应超过孔底应力集中影响区。

考虑围压及孔隙压力的岩石试件应力与应变关系解析

文章编号:1006-6616(2001)03-0265-06收稿日期:2001-02-26基金项目:2000年国家教委骨干教师项目:/地震及水渗流作用下大型岩体工程稳定性研究0作者简介:王学滨(1975)),男,硕士,1998年毕业于辽宁工程技术大学,现从事岩石力学理论研究及岩土工程的数值计算。

考虑围压及孔隙压力的岩石试件应力与应变关系解析王学滨,潘一山(辽宁工程技术大学力学系,辽宁阜新 123000)摘要:假设剪切带内部的岩体为剪切破坏,利用剪切应变梯度塑性理论,解析得出了考虑围压和孔隙压力的岩石试件应力与应变的关系,解析解与众多的实验研究结果比较一致,围压效应和孔隙压力效应是局部化所致,这一研究结果对于自然灾害的防治有一定的理论和实际意义。

关键词:应变梯度塑性理论;剪切破坏;围压;孔隙压力;局部化中图分类号:P584 文献标识码:A0 引言近年来,在非线性固体力学研究中,局部化、分叉、稳定性和剪切带等问题已成为研究的热点问题之一。

局部化现象(变形局部化、温度局部化、孔隙压力局部化、损伤局部化和相变局部化等)是材料不稳定性的重要表现形式,是材料破坏的先兆,在金属材料、复合材料和地质材料中都可以观测到[1]。

国际上对变形局部化的研究相当活跃,国内目前开展这方面的研究工作还较少。

在能源的开发和利用中,一些自然灾害,如地震、煤矿冲击地压、水电洞室岩爆、煤和瓦斯突出、边坡雨季滑坡、油井抽注水地震及砂土湿化等,严重影响了能源工业的正常健康发展,开展变形局部化的理论研究对这些灾害的机理分析和控制可望提供新的思路[2,3]。

正确认识煤岩在围压和孔隙压力作用下的本构关系,对于能源开发和利用中防治自然灾害非常有利。

若仅考虑孔隙流体的力学作用对岩石强度的影响,岩石强度将随孔隙压力的增加而降低,弹性模量随孔隙压力的增加而衰减。

不仅如此,孔隙流体对煤岩体的峰值后力学响应也产生重大影响,孔隙压力增加,峰值后曲线变陡,软化特性增加。

岩石有限应变测量-剪切位移量-方法(2013用)

求解岩石有限应变的方法岩石有限应变研究是建立在平面二维分析基础上的，岩石有限应变测量的精度取决于二维分析的精度，在一定条件下(体积不变)，两个主平面上应变分析可以直接确立岩石的三维应变。

一、几何作图法这是Wellman于1962提出的—种力法。

如果一组随机取向的标志体具有一定交角的两标志线，如腕足类化石的铰合线和中线(中脊或中槽)在未变形条件下为直角，那么若取任一线段AB为直径作图，分别过A、B两端点作每一腕足类化石绞合线和中线的平行线，所交的两顶角都应落在该圆的圆周。

变形后该圆变成一椭圆，那么变形腕足类化石的绞合线和中线间的夹角就一般不等于90，但过A、B两端点作每一变形腕足类化石绞合线和中线平行线所交的顶角都应落在该椭圆的圆周上。

根据这一原理，如果有一组随机取向的变形腕足类化石或三叶虫等，便可任选一参考线段AB，然后过A、B两点分别作各化石标志线的平行线，便得到一系列相应的交点。

每一化石可得到两点，这些点的轨迹便构成一椭圆。

该椭圆的方位和轴率就代表这组化石所在面上的应变椭圆的方向和轴率(图3-3—1)。

二、莫尔圆制图法这是Ramsay(1967)提出的一种方法。

应变莫尔圆以图形体现了应变椭球中主应变和各方向线应变和剪应变或角剪切间的数学关系(公式2．22和2．31)，因而通过莫尔圆制图可以省去一些数学计算。

在下列条件下一般可采用莫尔圆法。

=λ11=11λ2=21λ=21(1 + 2 )- 21(2- 1) cos2θ γ = 21(2- 1) sin2θ(- 21(1 + 2 )2 +γ2 = (21(2- 1))2 此式代表在为横坐标、γ为纵坐标的直角坐标系中的一圆，圆心在（21(1+2，0)处，半径为21(2-1)（因为1>2所以2-1）,称有限应变莫尔圆.2121．已知一角剪切和主方向求应变椭圆轴率已知一角剪切和主方向时可求得应变椭圆的轴率Rs 。

如已知一变形腕足类化石和拉伸钱理的方向，沿绞合线方向的角剪切为正35，即该化石的中线因变形相对绞合线顺时钟转了35。

材料冲击实验

材料冲击实验材料冲击实验是一种常见的实验方法，用于测试材料在受到外部冲击时的性能表现。

这种实验可以帮助工程师和科学家们评估材料的强度、韧性和耐久性，从而指导材料的设计和选用。

在本文中，我们将介绍材料冲击实验的基本原理、常见的实验方法以及实验结果的分析与应用。

首先，让我们来了解一下材料冲击实验的基本原理。

在材料受到冲击时，会产生应力和应变，这些应力和应变会影响材料的性能。

通过对材料在受到冲击时的应力和应变进行测量和分析，可以得到材料的冲击性能参数，如冲击强度、断裂韧性等。

这些参数对于评估材料的抗冲击能力和耐久性至关重要。

接下来，我们将介绍几种常见的材料冲击实验方法。

首先是冲击试验机法，这是一种通过冲击试验机对材料进行冲击加载的方法。

通过对试样在不同冲击载荷下的表现进行观察和记录，可以得到材料的冲击性能参数。

其次是冲击落球法，这是一种利用自由落体冲击试样的方法。

通过观察试样在不同高度落球冲击下的表现，可以评估材料的抗冲击能力。

此外，还有冲击压痕法、冲击拉伸法等不同的实验方法，它们各有特点，可以针对不同类型的材料和不同的应用场景进行选择和应用。

最后，让我们来谈谈实验结果的分析与应用。

通过对材料冲击实验的结果进行分析，可以了解材料在受到冲击时的性能表现，从而为材料的设计和选用提供参考依据。

例如，在航空航天、汽车、建筑等领域，对材料的抗冲击能力有着严格的要求，通过材料冲击实验可以评估材料是否符合要求，并进行必要的改进和优化。

此外，材料冲击实验还可以帮助科学家们深入了解材料的本质和行为规律，为材料科学的发展提供重要的实验数据和理论支持。

综上所述，材料冲击实验是一种重要的实验方法，对于评估材料的抗冲击能力和耐久性具有重要意义。

通过对材料冲击实验的原理、方法和结果进行深入的了解和分析，可以为材料的设计和选用提供科学依据，推动材料科学的发展和应用。

希望本文能够对材料冲击实验有所帮助，也欢迎大家对材料冲击实验进行更深入的研究和探讨。

岩体应力测试ppt

(N.Hast)等进一步发展了钻孔应力解除法
n特点 Ø 发展时间最长 Ø 技术上比较成熟的一种地应力测量方法 Ø 在适用性和可靠性方面，目前最好
6.2.1 基本原理
基本原理图
Ø 单元体从岩体中分离出来：人为将岩体单元和周围的岩体分离，岩体单元上所受的力将被解除，单元体的几何尺寸将产生弹性恢复
Ø 测量变形量：通过仪器测定弹性恢复的应变值或变形值 Ø 基本假设：岩体是均质、连续、完全弹性体 Ø 计算原岩应力：根据变形数据，借助弹性理论的解答计算岩
6 岩体应力测试
本章内容
§钻孔应力解除法 Ø 孔底应力解除法、孔径变形法、孔壁应变法 §水压致裂法 §应力恢复法
岩体应力测试
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6.1 概述
6.1.1 定义和目的 n 岩体应力（in-site stress） Ø 岩体内部存在的应力，它包括原岩应力和围岩应力 Ø 原岩应力大小及分布规律主要取决于覆盖岩层自重、地质构造、
2
E 2R [(u0
u90 )
1 2
(u0 u45 )2 (u45 u90 )2 ]
tan 2 2u45 u0 u90
u0 u90
cos 2 0
u0 u90
cos 2 0
u0 u90
α为u0与σ1之间的夹角 α为u0与σ2之间的夹角
p为提高测量精度，可进行不同直径方向进行多于3点位移测量，然后进行最小二乘法平差计算
利用孔底应力解除法求岩体应力须经两个步骤：
a、由孔底应变计算出孔底平面应力 b、利用孔底应力与岩体应力之间的关系计算出岩体应力分量
计算模型 1, 2, 3 E,
x , y , z , xy
1）直角坐标中孔底应变计算
n 应用任意方向线应变与应变 x , y , xy x cos2 y sin2 xy sin cos

岩石破裂准则、应变测量

本课时主要内容一、岩石破裂准则二、应变测量概述
一、岩石破裂准则
破裂准则是用来解释岩石破裂时的临界应力状态的理论。
1．库伦破裂准则－－水平直线型莫尔包络线理论
当一点应力状态的应力莫尔圆与莫尔包络线相切时，岩石在该点处开始破裂。
岩石首先沿着与最大主应力轴呈45º和135º的截面破裂，两组破裂面应相互垂直。
应变。
原始为圆球或椭球的标志体
砾石、砂粒、气孔、鲕粒、放射虫、还原斑等
应变标志体
已知原始形状的其它标志物
原始形状规则的标志物：变形化石和变形晶体等
与变形有关的小型构造标志物：压力影、生长矿物纤维、石香肠
构造、线理、面理、节理等
三、应变测量概述
Fry法
应变测量示意图
A—变形岩石中强烈定向的应变颗粒； B—图A用Fry法投影得到的良好定向的应变椭圆； C—变形岩石中强烈定向的大小不同的应变颗粒； D—图C 用Fry法投影得到的较差定向的应变椭圆
库伦剪切破裂
拉破ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
裂线 D
莫尔包络线
0
O2 C
1
B
E
剪切破裂时的斜线型莫尔包络线理论
二、岩石破裂准则
3．格里菲斯剪切破裂准则
岩石中随机分布的大量
6T0
微裂隙对岩石的破裂强
度有显著影响，这些微 2T0
裂隙可以近似地看作扁 -T0 0 平的椭圆形裂隙。
45 60
4T0
修正的格里菲斯莫尔包络线
格里菲斯莫尔包络线
8T0
麦克林托与华西（1962）又作了修正。
平面格里菲斯莫尔包络线
三、应变测量概述
测量和统计变形岩石内已知原始形状的标志物在变形后的形态变化是确定岩石内有限应变状态及其分布规律的主要途径。

岩石动态力学参数测试方法与数据处理

岩石动态力学参数测试方法与数据处理一、引言岩石动态力学参数测试方法与数据处理是岩石力学领域的重要研究方向。

岩石力学的研究对岩石工程、地质灾害等领域具有重要的实用价值。

本文将介绍岩石动态力学参数的测试方法以及对测试数据的处理方法。

二、岩石动态力学参数测试方法1.冲击试验法冲击试验法是常用的测试岩石动态力学参数的方法之一。

该方法通过施加冲击或冲击波加载，获得岩石的动态强度、动态模量等参数。

冲击试验法包括冲击回弹法、冲击波法等。

2.压杆试验法压杆试验法是另一种测试岩石动态力学参数的常用方法。

该方法通过施加压力加载，测量岩石的瞬态变形与应力，获得岩石的动态参数。

3.声波试验法声波试验法是一种非破坏性的测试岩石动态力学参数的方法。

该方法通过发送声波信号并测量传播速度和衰减来求解岩石的动态弹性模量、泊松比等参数。

三、数据处理方法1.统计分析方法在岩石动态力学参数测试中，通常需要对多组数据进行统计分析。

统计分析方法可以用来处理测试数据中的误差，并得到更加准确可靠的力学参数。

2.数据拟合方法数据拟合方法是一种常用的处理岩石动态力学参数测试数据的方法。

通过拟合实验数据与理论模型，可以得到最佳拟合曲线，并获得更精确的力学参数。

3.数据可视化方法数据可视化方法是将测试数据以图表的形式展示，以便更直观地理解和分析数据。

常用的数据可视化方法包括绘制曲线图、柱状图、散点图等。

四、案例分析以某次岩石动态力学参数测试为例，通过冲击试验法获得了岩石的动态模量和动态强度数据。

在数据处理过程中，首先使用统计分析方法对多组测试数据进行处理，得到平均值和标准差。

然后，使用数据拟合方法拟合实验数据与理论模型，获得了更精确的力学参数。

最后，将处理后的数据通过绘制曲线图的方式进行可视化展示。

五、结论岩石动态力学参数测试方法与数据处理是岩石力学研究的重要环节。

冲击试验法、压杆试验法和声波试验法是常用的测试方法。

在数据处理过程中，统计分析方法、数据拟合方法和数据可视化方法是常用的处理方法。

冲击荷载作用下岩石压动态和拉动态损伤模型简

冲击荷载作用下岩石压动态和拉动态损伤模型简引言岩石在工程领域中扮演着重要的角色。

研究岩石在冲击荷载作用下的动态响应和损伤模型，对于岩石工程设计和工程安全具有重要意义。

本文将探讨冲击荷载作用下岩石压动态和拉动态损伤模型的相关内容。

岩石冲击荷载作用下的动态响应岩石在冲击荷载作用下会发生动态压缩和拉伸。

冲击荷载作用下的动态响应过程可以分为几个阶段：应变波传播阶段、动态压缩阶段、塑性流动阶段和动态破裂阶段。

应变波传播阶段当冲击荷载作用到岩石上时，会产生应力波和应变波的传播。

这些波动会导致岩石的变形和振动。

应变波的传播速度与岩石的物理性质及介质的性质有关。

动态压缩阶段在冲击荷载作用下，岩石会发生动态压缩。

此时，岩石内部的孔隙和裂隙会受到压缩，岩石的密度会增大，应力也会增大。

动态压缩过程中，岩石的体积减小，而密度增大。

塑性流动阶段当动态压缩达到一定程度时，岩石会进入塑性流动阶段。

此时，岩石的内部会发生塑性变形，断裂面开始出现，并伴随着岩石样品的破坏。

动态破裂阶段在塑性流动阶段的基础上，冲击荷载会进一步增大，导致岩石的动态破裂。

岩石样品会发生破裂、断裂，并产生大量细小的碎石。

岩石冲击荷载作用下的压动态损伤模型岩石在冲击荷载作用下的压动态响应过程中会出现损伤，因此需要建立损伤模型来描述岩石的动态损伤。

弹塑性模型在冲击荷载作用下，岩石会经历弹性变形和塑性变形。

弹塑性模型是一种常用的岩石动态损伤模型。

该模型将岩石的应力分解为弹性应力和塑性应力两部分，通过一组弹塑性本构方程来描述岩石的应力应变关系。

断裂模型冲击荷载作用下，岩石会发生破裂断裂。

断裂模型是用于描述岩石断裂行为的损伤模型。

常见的断裂模型有线弹性模型和弹塑性断裂模型等。

其中，弹塑性断裂模型更适用于描述岩石在冲击荷载下的动态断裂行为。

损伤参数模型冲击荷载作用下的岩石会发生不可逆损伤。

建立损伤参数模型能够描述岩石损伤程度与应力应变的关系。

损伤参数模型通常包括破碎损伤模型和非破碎损伤模型。

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。