最新11岩石的力学性质汇总
构造地质学-岩石力学性质
有流体参与—塑性变形
六、颗粒边界滑移
很高的温度下的超塑性流动
岩石能干性差异的估测 （同构造背景）
1、有限应变状态的对 能干岩石有限应变小 非能干岩石有限应变大
2、劈理折射的对比 能干岩层中的劈理与岩层交角大； 非能干岩层中的劈理与岩层交角小
3、香肠构造的对比 能干岩层形成香肠构造； 非能干岩层为基质
4、褶皱形态的对比
能干岩层形成较大 的初始波长；
非能干岩层形成较小 的初始波长
第四节 岩石变形的微观机制
一、碎裂作用、碎裂流
1、碎裂作用： 沿断裂分布的岩石碎块进一步破裂和细粒化，
形成高度破裂的岩石碎块和粉晶集合体的过程
2、碎裂流： 差应力足够大时，高度破碎的岩石碎块和粉晶
重新破碎，粒径不断减小，相互之间产生相对摩 擦滑动和刚体旋转，该过程称之
二、晶内滑动、位错滑移
1、晶内滑动： 沿晶体一定的滑移系滑动 （某一滑移面的一定方向） 晶体大小保持不变， 滑动面间的距离不变，
未分解完的部分在中间为核，重新结晶的颗 在边缘构成幔，称之
静态重结晶：无应力作用，颗粒呈规则多边形 动态重结晶：有应力作用，颗粒定向排列
四、扩散蠕变（体积扩散蠕变、晶界扩散蠕变）
差应力作用下，物质迁移： 高应力作用边界物质损失， 低应力作用边界物质增加
无流体参与—固态扩散蠕变
五、溶解蠕变（压溶）
在长时期加载的请况下，岩石属于粘弹性体
第二节 影响岩石力学性质的因素
（自学为主）
各向异性对岩石力学性质的影响 围岩对岩石力学性质的影响 温度对岩石力学性质的影响 空隙流体对岩石力学性质的影响 影响岩石力学性质的时间因素
岩石的基本物理力学性质-知识归纳整理
知识归纳整理岩石的基本物理力学性质岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩体力学中研究最早、最完善的力学性质。
岩石密度：天然密度、饱和密度、质量指标密度、重力密度岩石颗粒密度孔隙性孔隙比、孔隙率含水率、吸水率水理指标渗透系数抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率抗冻性抗冻性系数单轴抗压强度单轴抗拉强度抗剪强度三向压缩强度岩石的基本物理力学性质◆岩石的变形特性◆岩石的强度理论试验想法参照标准：《工程岩体试验想法标准》（GB/T50266-99）。
第二章岩石的基本物理力学性质第一节岩石的基本物理性质第二节岩石的强度特性第三节岩石的变形特性求知若饥，虚心若愚。
第四节岩石的强度理论回顾----岩石的基本构成岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，普通而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。
岩石是构成岩体的基本组成单元。
相对于岩体而言，岩石可看作是延续的、均质的、各向同性的介质。
岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两慷慨面来决定的。
回顾----岩石的基本构成一、岩石的物质成分●岩石是自然界中各种矿物的集合体。
●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。
●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。
●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。
回顾----岩石的基本构成二、岩石的结构是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、罗列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。
其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。
回顾----岩石的基本构成●岩石结构连结结晶连结和胶结连结。
结晶连结：岩石中矿物颗粒经过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。
岩石物理力学性质指标经验数据
1.0-11.2
0.4-1.2 0.0005-0.0025
0.78-5.3 6.0
0.8-2.2 2.6-5.4 2.6-5.4 0.0005-0.0025 2.0-3.5 1.3-2.1 1.3-2.1 0.4-2.1 1.3-2.1
动弹性模量Ed (104MPa)
2.5 5.6-11.8 2.0-3.9 3.3-3.9
1.1-2.7 3.3-4.4 4.4-7.0
1.9-2.9 0.2-0.3 1.4-5.1 2.3-3.7 1.5-4.1 1.8-5.5 4.6-8.9 0.4-0.6
22.6-25.5 60-120
4.2-8.4
17.7-19.6 19.6-26.5 22.6-23.1
0.25-0.10 0.10-0.02
0.16 0.2-0.16 0.16-0.02 0.16-0.1 0.10-0.02 0.16-0.02
波速V0 (m/s)
600-3000 3000-6800
6800
600-3000 3000-6800
3000-6000 6000-6800
5200 3900-7500 3800-7500 5200-5800 5800-6800 3000-6800
70°-80°30'
45°-65° 45°-76° 9°-85° 65°-76° 65°-70°
27°-60° 60°-73° 70°-85°
85°
65°-83° 87°
17.4-19.3 6.5-9.8 11.8-17.6
8.4 19.3-34.5 6.9-13.7 10.0-11.8 3.9-9.8 10.0-13.2 13.2-20.9 6.8-10.2 0.5-1.0 4.7-17.8 7.9-12.7 5.0-13.9 6.2-19.6 16.2-31.4 1.4-2.1
岩石物理力学性质一览表
15~30
10~50
45~60
安山岩
2.3~2.7
1.1~4.5
0.3~4.5
0.81~0.91
8.3~12.0（具裂隙岩体）
100~250
10~20
10~40
45~50
玄武岩
2.5~3.1
0.5~7.2
0.3~2.8
0.3~0.95
83
180~300
15~36
10~50
50~55
注：未注明为岩体的数据，均为岩石试验数据。
0.1~0.2
0.53~0.69（绿泥石片岩）
44~72
10~100
1~10
1~20
26~65
千枚岩
0.4~3.6
0.5~1.8
0.67~0.96
10（石英千枚岩）
10~100
1~10
1~20
26~65
板岩
2.3~2.75
0.45左右
0.1~0.3
5.0（新鲜岩体）
60~200
7~15
2~20
45~60
岩土物理力学性质各项指标土类土类岩石密度gcm326527土粒密度液限塑限塑性指数变形模量mpa2040孔隙比抗拉强度内聚力c摩擦角备注碎石堆积类土0406一般假定0一般假定03642黄土类土干131523331520813新黄土具有湿陷性0811003006老0010033新1525老178284新含水率1025粘性土1820523551630725412压缩模量07100005006826含水率2040岩类岩类岩石密度gcm3孔隙率吸水率软化系数变形模量103mpa抗压强度抗拉强度内聚力c摩擦角泥岩003037粘土岩20759干粘土岩001004009粘土岩320231530粘土岩1530页岩23262041000532024074162010100123199干板岩210泥板岩232801050103039052粉砂岩10320071713寒武54震旦8402959石英砂岩262715458681025193075825似内摩擦角摩擦系数054寒武049震旦3550砂岩22271162800290065097174120200425砾岩24026608100032405009667162新鲜岩体1326新鲜岩体101502158503550泥灰岩2327101000530044054352040605020003142842520032新鲜岩体37新鲜岩体灰岩23277160520144507094353910503550白云岩2127032500130053069绿泥石片岩673280250152520503550片岩26929200218501024472101001101202665千枚岩0436051806709610石英千枚岩50新鲜岩体101001101202665板岩23275045左右0103602007152204560大理岩262701600110496770140204049裂隙较发育岩体1050145052裂隙较发育岩体50604560石英岩花岗岩242823280187054001150140094096072097657030371585具裂隙岩体83120具裂隙岩体1503501002501530725闪长岩252296025003500608100250102510505355辉长岩流纹岩25529825330340054018030018030015361530105010
岩石的变形力学性质[详细]
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23
▪ ③非稳定破裂发展阶段，或称累进 性破裂阶段（CD段）：C点是岩 石从弹性变为塑性的转折点，称为 屈服点。相应于该点的应力为屈服 极限，其值约为峰值强度的2/3。 进入本阶段后，微破裂的发展出现 了质的变化，破裂不断发展，直至 试件完全破坏。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。本阶段的上界应力称为 峰值强度。
▪ ②弹性模量：直线的斜率,也即应力（ σ ） 与应变（ε）的比率被称为岩石的弹性模 量，记为E。
▪ ③其应力—应变关系：
▪
σ =Eε
▪ ④反复加卸载应力—应变曲线仍为直线。
12
▪ b.完全弹性岩石
▪ ①岩石的应力—应变关系不是直线，而是曲线。
▪ ②对于任一应变ε，都有唯一的应力σ与之对应， 应力是应变的函数关系，即
▪
Et = dσ/dε;
Es = σ/ε
▪ ④反复加卸载当荷载逐渐施加到任何点P，得加
载曲线OP。如果在P点将荷载卸去，则卸载曲线
仍沿原曲线OP路线退到原点O。
13
▪ c.弹性岩石
▪ ①岩石的应力—应变关系不是直线，而是曲线， 且卸载曲线不沿原加载路径返回原点。
▪ ②对于任一应变ε，不是唯一的应力σ与之对应， 应力不是应变的函数关系。
▪ 另一方面还和它的受力条件，如荷载的大小及其组 合情况、加载方式与速率及应力路径等密切相关。
▪ 例如，在常温常压下，岩石既不是理想的弹性材料， 也不简单的塑性和粘性材料，而往往表现出弹一塑 性、塑一弹性、弹一粘一塑或粘一弹性等性质。
岩石物理力学性质-知识归纳整理
1 岩石的物理力学性质岩石是由固体相、液体相和蔼体相组成的多相体系。
理论以为，岩石中固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用决定了岩石的性质。
在研究和分析岩石受力后的力学表现时，必然要联系到岩石的某些物理性质指标。
岩石物理性质：岩石由于其固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用所表现出来的性质。
主要包括基本物理性质和水理性质。
岩石在受到外力作用下所表现出来的性质称为岩石的力学性质。
岩石的力学性质主要有变形性质和强度性质，在静荷载和动荷载作用时，岩石的力学性质是有所不同的，表如今性质指标的差异上。
岩石的物理力学性质通常经过岩石物理力学性质测试才干确定。
1.1 岩石的基本物理性质指标 反映岩石组分及结构特征的物理量称为岩石的物理性质指标，这里主要是指一些基本属性：密度、比重、孔隙性、水理性等。
反映了岩石的组分和三相之间的比例关系。
为了测定这些指标，一股都采用岩样在室内作试验，，必要时也可以在天然露头上或探洞(井)中举行现场试骀。
在选用岩样时应思量到它们对所研究地质单元的代表性并尽可能地保持其天然结构。
最好采用同一岩样逐次地测定岩石的各种物理性质指标。
下面分述各种物理性质指标。
1.1.1 岩石的密度和重度(容重)1、定义密度：单位体积岩石(包括岩石内空隙体积在内)所具有的质量。
重度(容重)：单位体积岩石所受的重力。
2、计算式密度：V M =ρ(g/cm 3，t/m 3)容重度：V MgV W ==ρ(kN/m 3)密度与重度的关系：γ=ρg。
上述各式中，M —岩石质量；W —岩石分量；V —岩石体积(包括空隙在内)；g 为重力加速度，g=9.8m/s 2，工程上普通取10m/s 2。
密度与容重的种类：天然密度ρ、干密度ρd 、饱和密度ρsat 。
天然密度与干密度的关系：ρ=ρd (1+0.01ω)(ω为含水率，以百分数计)。
3、影响因素 影响岩石密度大小的因素：矿物成分、孔隙及微裂隙发育程度、含水量。
岩石的岩石的力学性质
岩石的1岩石的力学性质－岩石的变形岩石的强度：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够承受的最大应力。
岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。
岩石在荷载作用下，首先发生的物理力学现象是变形。
随着荷载的不断增加，或在恒定载荷作用下，随时间的增长，岩石变形逐渐增大，最终导致岩石破坏。
岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。
▪ 1.5岩石变形性质的几个基本概念▪1）弹性(elasticity)：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性。
▪弹性体按其应力－应变关系又可分为两种类型：▪线弹性体：应力－应变呈直线关系。
▪非线性弹性体：应力—应变呈非直线的关系。
▪2）塑性（plasticity）：物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质，称为塑性。
▪不能恢复的那部分变形称为塑性变形，或称永久变形，残余变形。
▪在外力作用下只发生塑性变形的物体，称为理想塑性体。
▪理想塑性体，当应力低于屈服极限时，材料没有变形，应力达到后，变形不断增大而应力不变，应力－应变曲线呈水平直线.▪3）黏性(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，称为粘性。
▪应变速率与时间有关，－>黏性与时间有关▪其应力－应变速率关系为过坐标原点的直线的物质称为理想粘性体（如牛顿流体），▪4）脆性(brittle):物体受力后，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，称为延性。
▪ 1.7岩石变形指标及其确定▪岩石的变形特性通常用弹性模量、变形模量和泊松比等指标表示。
3）全应力－应变曲线的工程意义▪①揭示岩石试件破裂后，仍具有一定的承载能力。
▪②预测岩爆。
▪若A>B，会产生岩爆▪若B>A，不会产生岩爆▪③预测蠕变破坏。
▪当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。
岩土地物理力学性质全参数
岩土的物理力学性质指标
岩土的物理力学性质指标应根据工程地质划分的扇形区及各区的边坡变形破坏特点，选取与之有关的试样进行力学试验，测定岩石及软弱夹层物理力学性质指标。
岩石及软弱夹层的物理性质指标详见表1至表7。
表1部分岩石的容重
岩石名称
容重γ（g/cm3）
岩石名称
容重γ（g/cm3）
变化范围平均值变化范围平均值
花岗岩 2.25～2.80 2.65 泥质砂岩— 2.28 响岩——粘土质砂岩— 2.52 正长岩 2.50～3.00 2.79 页岩 2.3～2.6 2.50 流纹岩——砂质页岩 2.08～2.65 2.36 流纹斑岩 2.49～2.63 2.60 粘土质页岩 2.51～2.72 2.65
表2部分岩石的孔隙率与吸水率
表3不同成因粘土的有关物理力学性质指标（一）
表4不同成因粘土的有关物理力学性质指标（二）
表5几种土的渗透系数表
表6土的平均物理、力学性质指标（一）
表7土的平均物理、力学性质指标（二）
注：1.平均比重取：砂为2.65；轻亚粘土为2.70；亚粘土为2.71；粘土2.74。
2.粗砂与中砂的Eo值适用于不均系数Cu=3时，当Cu＞5时应按表中所列值减少2/3。
Cu为中间值时， Eo 值按内插法确定。
3.对于地基稳定计算，采用内摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
岩石及软弱夹层的力学性质指标见表8至表25。
表8岩石力学性质指标的经验数据（一）。
岩石的主要物理性质和力学性质ppt课件
c
P A
端部效应
破坏形态
岩石的单轴抗拉强度σt
直接拉伸试验
t
P A
岩石的剪切强度τf：岩石抵抗剪切破坏的能力。
十、 影响岩石力学性质的因素
（1）矿物成分对岩石力学性质的影响 矿物硬度大，岩石的弹性越明显，强度越高。 如岩浆岩，橄榄石等矿物含量的增多，弹性越明显，
强度越高； 沉积岩中，砂岩的弹性及强度随石英含量的增加而
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
六、岩石的抗冻性
岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，
是评价岩石抗风化稳定性的重要指标。
岩石的抗冻性用抗冻系数Cf表示，指岩石试样在 ±250C的温度期间内，反复降温、冻结、融解、升
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
岩石的主要物理性质
岩石由固体，水，空气等三相组成。 一、密度（ρ）和重度(γ)： 单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的 重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体 积。
二、比重(Δ)
岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水 的质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙 体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定， 其计算公式为：
Ws Vs w
式中：Δ——岩石的比重； Ws——干燥岩石的质量(g); Vs——岩石固体体积(cm3);
ΔW — 40C时水的密重。
W （g/cm3），γ＝ρg(kN /m3)
V
岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相应地，岩 石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。
岩石力学知识点总结归纳
岩石力学知识点总结归纳
岩石力学是研究岩石在不同应力下的力学性质和变形行为的科学。
以下是岩石力学的一些重要知识点总结归纳：
1. 岩石的力学性质：
- 抗压强度：指岩石抵抗压缩破坏的能力。
- 抗拉强度：指岩石抵抗拉伸破坏的能力。
- 剪切强度：指岩石抵抗剪切破坏的能力。
2. 岩石的应力和应变：
- 应力：指岩石内部受到的力的分布状态。
- 压缩应变：指岩石在受到压力作用下发生的变形。
- 拉伸应变：指岩石在受到拉力作用下发生的变形。
- 剪切应变：指岩石在受到剪切力作用下发生的变形。
3. 岩石的变形特征：
- 弹性变形：指岩石受到外力作用后发生弹性恢复的变形。
- 塑性变形：指岩石受到外力作用后发生不可逆的变形。
- 蠕变变形：指岩石在长时间作用下由于内部结构的改变而发生的变形。
4. 岩石的断裂：
- 抗拉断裂：指岩石受到拉伸力作用下发生的断裂。
- 抗剪断裂：指岩石受到剪切力作用下发生的断裂。
5. 岩石的变形机制：
- 塑性变形机制：指岩石在受到足够大的应力作用下，其晶体结构发生可塑性变形。
- 蠕变变形机制：指岩石在长时间作用下，其内部结构发生改变导致变形。
以上是关于岩石力学的一些重要知识点的总结归纳。
希望对您有所帮助！。
岩石的基本物理力学性质及其试验方法-知识归纳整理
第一讲 岩石的基本物理力学性质及其试验想法(之一) 一、内容提要：本讲主要讲述岩石的物理力学性能等指标及其试验想法，岩石的强度特性。
二、重点、难点：岩石的强度特性，对岩石的物理力学性能等指标及其试验想法作普通了解。
一、概述岩体力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其周 围物理环境(力场)的变化作出反应的一门力学分支。
所谓的岩石是指由矿物和岩屑在长期的地质作用下，按一定规律聚集而成的自然体。
由于成因的不同，岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类。
岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。
通常以为岩体是由岩石和结构面组成。
所谓的结构面是指没有或者具有极低抗拉强度的力学不延续面，它包括一切地质分离面。
这些地质分离面大到延伸几公里的断层，小到岩石矿物中的片理和解理等。
从结构面的力学来看，它往往是岩体中相对照较薄弱的环节。
所以，结构面的力学特性在一定的条件下将控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形。
【例题1】岩石按其成因可分为( )三大类。
A. 火成岩、沉积岩、变质岩 B. 花岗岩、砂页岩、片麻岩 C. 火成岩、深成岩、浅成岩 D. 坚硬岩、硬岩、软岩 答案：A 【例题2】片麻岩属于( )。
A. 火成岩 B. 沉积岩 C. 变质岩 答案：C【例题3】在一定的条件下控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形的是( )。
A. 岩石的种类 B. 岩石的矿物组成 C. 结构面的力学特性 D. 岩石的体积大小 答案：C 二、岩石的基本物理力学性质及其试验想法 (一)岩石的质量指标与岩石的质量有关的指标是岩石的最基本的，也是在岩石工程中最常用的指标。
1 岩石的颗粒密度(原称为比重) 岩石的颗粒密度 是指岩石的固体物质的质量与其体积之比值。
岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得。
其试验想法见相关的国家标准。
岩石颗粒密度可按下式计算2 岩石的块体密度岩石的块体密度是指单位体积岩块的质量。
岩石力学性质-精选文档
η=σb/ σc≤1
1.2岩石单轴抗拉强度
1）定义：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到 破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的 单轴抗拉强度(Tensile strength) ,。 试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其 横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验 分直接试验和间接试验两类。
2)直接拉伸试验加载和试件示意图
计算公式：破坏时的最大 轴向拉伸荷载(Pt)除以试件 的横截面积(A)。即：
σt=Pt/A
2)直接拉伸试验加载和试件示意图－（续）
3)间接拉伸试验加载和试件示意图
巴西试验法（Brazilian test），俗称劈裂试验法。 a.试件:为一岩石圆盘，加载方式如图所示。实际 上荷载是沿着一条弧线加上去的，但孤高不能超 过圆盘直径的1/20。
d.计算公式：
σt=σx=-2P/πdt σy=(1/r1+1/r2-1/d)2P/πt
圆盘中心处：
σt=σx=-2P/πdt σy=6P/πdt
1.3抗剪切强度
1)定义：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能 承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度 （Shear strength）。 剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验 （Unconfined shear strength test）和限制性剪 切强度试验（Confined shear strength test）二 类。 非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在， 没有正应力存在；限制性剪切试验在剪切面上除 了存在剪应力外，还存在正应力。
1.1 岩石单轴抗压强度
1）定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏 前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强 度(Uniaxial compressive strength)，或称为非限 制性抗压强度(unconfined compressive strength)。如图所示。 2）计算公式：
最新常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表
常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下：)21(3ν-=EK)1(2ν+=EG （7.2）当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。
最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。
表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。
岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5中弹性常量：E1, E3,ν12,ν13和G13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E1,E2,E3,ν12,ν13,ν23,G12,G13和G23。
这些常量的定义见理论篇。
均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。
一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。
表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。
横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室）表7.3流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M。
纯净水在室温情况下的K f值是2 Gpa。
其取值依赖于分析的目的。
分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f，不用折减。
这是由于对于大的K f流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。
在FLAC3D中用到的流动时间步长, tf与孔隙度n，渗透系数k以及K f有如下关系：'f f kK nt ∝∆ （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。
f'K n m k C +=νν （7.4）其中3/4G K 1m +=νf 'k k γ=其中，'k ——FLAC 3D 使用的渗透系数k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9102⨯）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。
11岩石的力学性质知识课件知识讲稿
▪ 2）四种典型的非限制性剪切强度试验：a. 单面剪切试验， b.冲击剪切试验, c.双面剪 切试验，d.扭转剪切试验，分别见图。
▪ 3）非限制性剪切强度记为So计算公式：
▪ （a）单面剪切试验 So=Fc/A
▪ （b）冲击剪切试验 So=Fc/2πra
▪ （c）双面剪切试验 So=Fc/2A
▪ （d）扭转剪切试验 So=16M c /πD3
▪ 1)定义：岩石在三向压缩荷载作用下，达 到破坏时所能承受的最大压应力称为岩石 的三轴抗压强度(Triaxial compressive strength)。
▪ 与单轴压缩试验相比，试件除受轴向压力 外，还受侧向压力。侧向压力限制试件的 横向变形，因而三轴试验是限制性抗压强 度(confined compressive strength)试验。
聚力），记为C（MPa），与σ轴的夹角称为岩
石的内摩擦角，记为φ（度）。
▪ b.曲线形：
▪ ①一种方法是将包络线和τ轴的截距定为C，将包
络线与τ轴相交点的包络线外切线与σ轴夹角定为
内摩擦角。
▪ ②另一种方法建议根据实际应力状态在莫尔包络 线上找到相应点，在该点作包络线外切线，外切
线与σ轴夹角为内摩擦角，外切线及其延长线与τ
轴相交之截距即为C。
▪ 实践中采用第一种方法的人数多。
▪ ②残余强度：当剪切面上的剪应力超过了峰值剪切强度 后，剪切破坏发生，然后在较小的剪切力作用下就可使岩 石沿剪切面滑动。能使破坏面保持滑动所需的较小剪应力 就是破坏面的残余强度。
▪ 正应力越大，残余强度越高，如图所示。所以只要有正应 力存在，岩石剪切破坏面仍具有抗剪切的能力。
1.4 三轴抗压强度
式中：Mc—试件被剪断前达到的最大扭矩 （N•m）
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▪ 2）四种典型的非限制性剪切强度试验：a. 单面剪切试验， b.冲击剪切试验, c.双面剪 切试验，d.扭转剪切试验，分别见图。
▪ 3）非限制性剪切强度记为So计算公式：
▪ （a）单面剪切试验 So=Fc/A
▪ （b）冲击剪切试验 So=Fc/2πra
▪ （c）双面剪切试验 So=Fc/2A
▪ （d）扭转剪切试验 So=16Mห้องสมุดไป่ตู้c /πD3
的剪力Psinα/A和垂直剪切面的正应力Pcosα/A， 如图所示。
▪ 7）限制性剪切强度试验结果及其分析
▪ ①试验结果：剪切面上正应力越大，试件被剪破坏前所 能承受的剪应力也越大。
▪ 原因：剪切破坏一要克服内聚力，二要克服摩擦力，正应 力越大，摩擦力也越大。
▪ 将破坏时的剪应力和正应力标注到σ-τ应力平面上就是一 个点，不同的正、剪应力组合就是不同的点。将所有点连 接起来就获得了莫尔强度包络线，如图所示。
▪ b.应力分布：圆盘在压应力的作用下，沿圆盘直径y—y的 应力分布和x—x方向均为压应力。而离开边缘后，沿y—y 方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少。并趋于均 匀化；x—x方向变成拉应力。并在沿y—y的很长一段距离 上呈均匀分布状态。
▪ c.破坏原因：从图可以看出，虽然拉应力的值比压应力值 低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于 x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破坏。破坏是从 直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度 比抗压强度要低得多的事实。
式中：Mc—试件被剪断前达到的最大扭矩 （N•m）
▪
D—试件直径（m）
▪ 4）四种典型的限制性剪切强度试验
▪ a.直剪仪（剪切盒）压剪试验（单面剪） ▪ b.立方体试件单面剪试验 ▪ c.试件端部受压双面剪试验 ▪ d.角模压剪试验（变角剪切试验）
▪ 5) Hoek直剪仪试验装置
▪ 6）角模压剪试验及受力分析示意图 ▪ 在压力P的作用下，剪切面上可分解为沿剪切面
▪ d.计算公式：
▪ σt=σx=-2P/πdt ▪ σy=(1/r1+1/r2-1/d)2P/πt
▪ 圆盘中心处：
▪ σt=σx=-2P/πdt ▪ σy=6P/πdt
1.3抗剪切强度
▪ 1)定义：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能 承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度 （Shear strength）。
▪ η=σb/ σc≤1
1.2岩石单轴抗拉强度
▪ 1）定义：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到 破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的 单轴抗拉强度(Tensile strength) ,。
▪ 试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其 横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验 分直接试验和间接试验两类。
▪ 2)直接拉伸试验加载和试件示意图
▪ 4)实验方法
▪ a.试件标准
▪ 立方体50×50×50mm或 70×70×70mm
▪ 圆柱体，但使用最广泛的是圆柱体。圆柱体直径 D一般不小于50mm。 L/D=2.5~3.0（国际岩石力 学委员会ISRM建议的 尺寸）
▪ 要求：两端不平度0.5mm；尺寸误差±0.3mm； 两端面垂直于轴线误差±0.25度。
▪ 2)实验加载方式：
▪ a. 真三轴加载:试件为立方体，加载方式如图所示。
▪ 应力状态：σ1>σ2> σ3
▪ 这种加载方式试验装置繁杂，且六个面均可受到由加压铁 板所引起的摩擦力，对试验结果有很大影响，因而实用意 义不大。故极少有人做这样的三轴试验。
▪ 剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验 （Unconfined shear strength test）和限制性剪 切强度试验（Confined shear strength test）二 类。
▪ 非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在， 没有正应力存在；限制性剪切试验在剪切面上除 了存在剪应力外，还存在正应力。
11岩石的力学性质
▪ 1.1 岩石单轴抗压强度
▪ 1）定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏 前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强 度(Uniaxial compressive strength)，或称为非限 制性抗压强度(unconfined compressive strength)。如图所示。
▪ 加载速率：0.5～0.8Pa/s
▪ b.非标准试件的对试验结果的影响及其修正
▪ c.压缩实验设备示意图(500t压力机)
▪ d. 端部效应及其消除方法
▪ 端部效应:
▪ 消除方法:
▪ ①润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部） ②加长试件
▪ 5)水对单轴抗压强度的影响－软化系数
▪ 岩石的软化系数：饱和岩石抗压强度σb与 干燥岩石抗压强度σc之比
▪ ②残余强度：当剪切面上的剪应力超过了峰值剪切强度 后，剪切破坏发生，然后在较小的剪切力作用下就可使岩 石沿剪切面滑动。能使破坏面保持滑动所需的较小剪应力 就是破坏面的残余强度。
▪ 正应力越大，残余强度越高，如图所示。所以只要有正应 力存在，岩石剪切破坏面仍具有抗剪切的能力。
1.4 三轴抗压强度
▪ 1)定义：岩石在三向压缩荷载作用下，达 到破坏时所能承受的最大压应力称为岩石 的三轴抗压强度(Triaxial compressive strength)。
▪ 与单轴压缩试验相比，试件除受轴向压力 外，还受侧向压力。侧向压力限制试件的 横向变形，因而三轴试验是限制性抗压强 度(confined compressive strength)试验。
▪ 2）计算公式：
▪
σc=P/A
3）4种破坏形式： 1.X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。 2.单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。 3.塑性流动变形，线应变≥10％。 4.拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生
拉应力。这是泊松效应的结果。这种类型的破坏就 是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。
▪ 计算公式：破坏时的最大 ▪ 轴向拉伸荷载(Pt)除以试件 ▪ 的横截面积(A)。即：
▪
σt=Pt/A
▪ 2)直接拉伸试验加载和试件示意图－（续）
▪ 3)间接拉伸试验加载和试件示意图
▪ 巴西试验法（Brazilian test），俗称劈裂试验法。
▪ a.试件:为一岩石圆盘，加载方式如图所示。实际 上荷载是沿着一条弧线加上去的，但孤高不能超 过圆盘直径的1/20。