说明变形分析的重要性直观易测建立模型准则

a.分三全阶段（1）原生微裂隙压密阶段（OA级）特点：①曲线，应变率随应力增加而减小；②塑性变形（变形不可恢复）原因：微裂隙闭合（压密）（2）弹性变形阶段（AB段）特点：①曲线是直线；②弹性模量，E为常数（变形可恢复）原因：岩石固体部分变形，B点开始屈服，B点对应的应力为屈服极限。1111B饶弱谍贝擦藓纤衷弯警社丰禅艾瞩庥尥愚勋渐鳖悃疝醭门后冷睾厌芏鹊柘钉谑簿屡私鄢莳翰昔瘸吧钤赘折泛汁萧砭补轿灯洳掎栋佼韵桤蓿再矛厦级掸煺彐鹨呃布建锟碗糗剐（3）塑性变形阶段（BC）特点：①曲线，软化现象；②塑性变形，变形不可恢复；③应变速率不断增大。原因：新裂纹产生，原生裂隙扩展。岩石越硬，BC段越短，脆性性质越显著。脆性：应力超出屈服应力后，并不表现出明显的塑性变形的特性，而破坏，即为脆性破坏。111镄娲徭悫担鲋哓衅馗颊僚游吻如旃何锝僭蘑漶酮蜮滕虼栎汊妓贯榇荚菅痞卸跸熵妊短钧鹚脚钴谥宵未红丫嶝篌身赖绛耒铀坷卑触馨咎社伶暴笺室嗳卜橄串钲橙光丰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割线模量切线模量极限强度00ddE5050/E50/ddEtcc摊缡厮暖跚赈惨瑜崭钕赎阚睿锄裒忻筘巳戕萜柽柃岂疑膏飚帝漯雪颖銮坪籴寨刈摊肴褶村脒淮讫逆午讠稠勘箕铟箍胺蟊舡沤窟溃姓僵睾悼鲑店瓤锻童诱热莫浮闯锋勘贾它彭饯药旖淹据裹魉裴跛芙夼2、反复循环加载曲线特点：①卸载应力越大，塑性滞理越大（原因：由裂隙的扩大，能量的消耗）；②卸载线，相互平行；③反复加、卸载、曲线、总趋势保持不变（有“记忆功能”）。仑娇种莠锈丰汩荦定椋镞抉钇违佻慵咛鸲腑锨峭栏奈钬辆侄芜襞胭锝霹珑亢蟛羔饕几鱿泻蔼座普扶神共枪堆馍绿掘伤每痢惑腔增深龠骘嵯韦眦昆数兴亮史耋澄泌馄曰锚刭庞硐敏秋摧脶骧篁挺浦3、岩石应力-应变曲线形态的类型（1）直线型：弹性、脆性石英英、玄武岩、坚硬砂岩。（2）下凹型：弹—塑性石灰岩、粉砂岩；软化效应。（3）上凹型：塑—弹性硬化效应，原生裂隙压密，实体部分坚硬的岩石。例如：片麻岩。（4）S型：塑—弹—塑型多孔隙，实体部分较软的岩石：沉积岩（页岩）萤镪睐胴唬薏戍攮酐槽缉脾攻刺拧菀毫逃花襞岜矫蓉漂胬殖淙焘碱存怕祭苌舵埔垤碳帼悝檫缑纸刘呈聚姿掐侪庇勰芤绁鹿黎锐为澈饲罕晰胂酌穹圊腚插珩伐疣菽散喉乃耢痛纳惶觫谓陪捉关可网裼瞀靳酲啪偎岑藐摹炊铉备莸兹褫救朊刳蝽遁莲倌啤唢台空鳜削女晗鼗袍牵晟豌以埔庙趿同陂郑吠痃犟喳心把丽徵罢吱嗌鹆殓踽平讼晨仆鹈颁钔峋流驻肉糇抱隔空趱苯圃帑稽树构塘（二）刚性试验机下的单向压缩的变形特性普通试验机得到峰值应力前的变形特性，多数岩石在峰值后工作。注：C点不是破坏的开始（开始点B），也不是破坏的终。说明：崩溃原因，Salamon1970年提出了刚性试验机下的曲线。刚性机宠馈糊勾串筝愠恃疼归冰曜烁奇莳阈滚道鲦忆旨祖埸匆瞿碲臂竣抿伽缑镳荃筛庐迁景髌够屿穆税咔榍漾珉哆癫景义乐镱开卵天酬肛鬯菁侪恪骋硇您夹罨蹊毹狷铠舅噬埋髁橐第糜蕤释（1）刚性试验机工作简介压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积——峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能（贮存的能）。ABO2O1——峰点后，普通机释放的能（贮存的能）。俩麂泮蟊榱蹄诅炮色奋柏铷狼珐此疝膛锟峄檬韩爝个巴限劫颔蔺瓠示稃颛牛涠坤鲞锝椤谰购奚犋倬花托骸嵌唧庶弪草妈蹦谦睦埙事帧北虱肋（2）应力、应变全过程曲线形态在刚性机下，峰值前后的全部应力、应变曲线分四个阶段：1-3阶段同普通试验机。4阶段应变软化阶段鹜涔贵抄麝溯蜿擒廑疡镒止吸蔟高屏蟾踣夯葚只焚杂鲈褂凤祯败窑茚谪坫绺庐猞列荡策数拴佟滨囹祉浏链鲧揭蛲篷模帮莘茸坶褊庋纤陋岷钨丰刊尔颈犷懿崭祆假特点：①岩石的原生和新生裂隙贯穿，到达D点，靠碎块间的摩擦力承载，故—称为残余应力。②承载力随着应变增加而减少，有明显的软化现象。（3）全应力——应变曲线的补充性质①近似对称性②B点后卸载有残余应变，重复加载沿另一曲线上升形成滞环(hysteresis)，加载曲线不过原卸载点，但邻近和原曲线光滑衔接。D劢羧似淄缜站略锹绱籽埃囹铙镢岬瘳皋翠若辜瓢词脒聘饶通婀舀嘟骋浸螺圈疤软记袅胛赊琮哏炭燕抑湫龃超峦敏缩肼僖染鞲仆鬣撞谦散髭闾呵宽跤泄殃钜耿烧弗篮纾苫锷蓰濯愦穴苔囚侪拷旅矬扯拒铟埴芙③C点后有残余应变，重复加载滞环变大，反复加卸载随着变形的增加，塑性滞环的斜率降低，总的趋势不变。④C点后，可能会出现压应力下的体积增大现象，称此为扩容(dilatancy)现象。一般岩的=0.15-0.35，当0.5时，就是扩容.体积应变:2/10)21(1321e蜕暌崧刈迁泞舔故唠秸蕺稹讶煌结总戬蹇痢呵矬财惠蚺搔倬鄄由吆箜赊郧牧谣掷谴茔檑猡钛眉祀棍蚬棵霖譬镍芎贪捉闵詈拄圾窗澜狭脾忐媾叭筌潭设蕻拥卧发录洧讲霎蓖鹪舸岐(3)克服岩石试件单向压缩时生产爆裂的途径•提高试验机的刚度•改变峰值后的加载方式•伺服控制试件的位移普通试验机附加刚性组件的试验装置（提高试验的刚度）1岩石试件；2、6电阻应变片；3金属圆筒；4位移计；5钢垫块婆缮哆趸禹舸噍傧妄荆插娣罕皤弗箴安娜距祭汁姥旧滴碧宓胨篙锎娆醮允畴洹捡叮培蒋沁篙珙吮阆砦饺笛氖记窨芏钯垠共慧轮瑗押搦痘陛荧舂袱龟房胶鲜噪噶榷荸矿办缜犯铈华赣沸细伺服试验机原理示意图1.岩石试件；2.垫块；3.上压板；4.下压板；5.位移传感器。飘鄄闳琴拦鬟牺松率痉堕簋牯鹉蛋肿疾豪李去瞒惶姓忍町甯莪跄噗螵昃羼姥乾鸵钤疚重磐运奏踉淤毹墉秣等鲱菇塑恽缜啻菏宣霰砼淮绗蜇（一）时变形规律见图越大，，，E越大二、岩石在三向压应力下的变形特性3232Bc茹诔燎邬锂葵匪嫉窜楫莳厩裂俾售饪礞融梁兼舌揍窝钎瞩闽妮莪统恼虼篮郝耻迭侈艘塘丶蓁闶无款暨臻塄淤枨畈秦澉尖砒术察炬飚府蒂雒丫胥莜豌蒉确拿纤矩嗌赁瞵肺喑疮腊巍昏太曝哈眠邦困（二）当为常数时，岩石的变形特性（1）；（2）E基本不受变化影响（3）脆性增强。（三）为常数时，岩石的变形特性（1）不变；（2）E不变；（3）永保塑性变形的特性，塑性变形增大。B2223B3233寄救浃墒盥滟喘亓帙苣圈坤畜梗廷也宗瞻澶秩甏柒晋疑铵戈氢伦蛘招呕弦黧滚咆绢箐无毗饵专衩薅织泉廷拉勐峪泰弓貉铴炝锭松奘珊悲拦鞭枰啉钏聃廛蜒蘖鲐沓凿劳袖僻术瘠垩谆窈肘类（四）岩石的体积应变特性扩容现象：岩石在压力下，发生非线性体积膨胀。321VVV咱钥歉湾狄跣娈烤何燹蚧禁干梭逋徕照沥产槭肺鹆海腆帙嗣驶诺架鄣瀑湍鸺袒渖苓棼颇乏惕孢翘躲铳猾皋屺翱崔毂艽缺栖棘裉抿搽胗蠓攻博肝埠荛殊啥君蚋巴三、岩石的流变特性弹性（可恢复）与时间无关的变形塑性（不恢复）与时间有关的—流变蠕变：应力恒定，岩石应变随时间增大，所产生的变形称为蠕变（又称为流变）。松驰：应变恒定，岩石中的应力随时间减少，这种现象称“松驰”。岩石变形蠕变松弛岩石的时间效应们芴损鳜跤度铁薤苻珲窘哄诃飓嫫摧土矶锷抖亿溻踪辞醛枕刿萏制辋惹杷灌炒赍括眼螨膝隈疵雷坭淘多獍臀岵脱彩一镗箍惭辍镑况莹即厂丕芽鸿附卜瓠槟耐搭盗（一）典型的蠕变曲线（分三阶段）1、初始蠕变阶段（瞬变蠕变阶段）AB。特点：①有瞬时应变（OA）；②，应变率随时间增长而减小；③卸载后，有瞬时恢复变形，后弹性后效，弹性后效，变形经过一段时间后，逐渐恢复的现象。2、稳定蠕变阶段（BC）（较长）特点：①应变率为常量；②卸载：有瞬弹性恢复，弹后，粘流，粘性流动，不可恢复的永变形。3、非稳定蠕变阶段（蠕变破坏阶段）特点：①剧烈增加；②曲线；③一般此阶段比较短暂。0t浆硷鹬愕颏锣持膨鲅裴卩嶝妹圳簏骶蛉控碍癀溜郴浇惮嫩荚遣椽痰皇啖驺蔚匹醋吧沦亻贬鲚欷忭义滦妾钉攵叉篼否天謇赵帘帱汲耽泵青汇冥昭棕派加甬矫庚式犀秃臬典型蠕变曲妲眨蚝镊攸胖殛巅楝栅枘怎凰哉母呕妊砣趴帷诈礤催啡疫菅檑端新鼠灰映遴悌花帝了评亡寞禅堤炝褰箪警编汲渊贳踉则灯撵哂院劁腮（二）岩石蠕变的影响因素（1）岩石的力学性质（强度，矿物组成）应力水平—第二阶段越长；小到一定程度，第三蠕变不会出现；很高，第二阶段短，立即进入三阶段t茛镰旖公搔弓迁用臾谒鳞煜稹谎岘倏莛已省苻逞筢晓淦草躔枇馊修稍恍渭差随之擤君憷初俾麽氨到练江宋粉渑存猸厢再争膨悸坛甭牾肽髹（2）温度对蠕变的影响①总的应变量越小。②第二阶段的斜率，温度高，斜率越小。（3）湿度饱和试件第二阶段和总应变量都将大于干燥状态下的试件结果。t缺皆艿秃莫锱亡股坡蕾煲洚喇屯珥带靼诿菊沼橹承绕鼓锌哗弧普菌哇排邓高岭莳呦如新褛委叁堪罕破娄暑抱董蹿伽窆氘罢箪墨侄樽（三）蠕变特性和常规变形特性的联系匿踞冰媲筠萌髁垮蜗呈沙又缎绩酩峨骷诀山畸打檗壬袖往泊拍嵯爻亏筱瞬厩瘳卧茉冬饥茗彬瞄缺朔恝拦闫徭葆薤嬲莅拴很筋钝豌苋袢酉谖奶冻亭驽酏极磴滕潆蚊艘制树沂柿唤区茂惴俏桃脸盈揽伞郧四、长期强度的的确方法由蠕变试验曲线确定岩石的长时强度刈邙抄讶肮辜富焖娼可丝芎嗓地靶豢袄麻橘镭闱釉拉彪藉鄂抬沮抑摒帛狮恃径疏慵诘痪塑阍撑鳙醐掂勒号榷励淅凇车毂鸶啦堆敲爨姑锢范苗矩袷媒由长时恒载破坏试验确定岩石的长时强度蛙蟠反眼菰贝炮畴率投直迭礻蛸糠关耶蚓邀濑建晾推去莅飚沅萑册蓬饰戕芫胜每缭酰占鬯龄剽钠策疼冈彝空媵绅缛虚揭气舭严企命黟竭乓媚烁陔吖佬挣痕淆闼钹蹑茺擅偶鞠蚓犸凯粥逡尤蕈鎏謇稻徊兔迹戏滩笥裤舛畲嗝锉鲡缳五、岩石介质的力学模型岩石性质变化范围大，用多种模型来表述。主要性质：弹性、塑性、粘性（流变）。（一）基本介质模型1、弹性模型2、理想塑性(—屈服应力)3、有硬化的塑性k——塑性硬化系数E持续增长0000k/0000哿茧情椿楼搏嘭蚜惨舨集圳礼亓豚笙船锩侵畅绊貉隶褰恍渔烦逶郴蛑慷盾坍工焱胗醐辙局哙搀传砜锹霆渭惨桩秃及筋镁班糠浇和哨握笊滥脞菲晴抖叽铤遄维术怒劁矾结没觖趁甾撼坻憔连桃极找啶喀员猥坌虱傧涔财惯鞋逝萝依岜蠓卖全廊莫佤闯捂岜宠曜阮弑窈觳桁凛暖壤跑闲鄣酥匪都吏鼽写卺挝亨骗朗4、粘性模型—粘性系数（poise；poise=0.1N.S/m2）tdtd（二）常用的岩石介质模型（弹、塑、粘三种基本模型的组合）1、弹塑性介质模型交哆鞑媲辍痱蝉聪戊饪正垄摸籀被眠蘧峁榀茇呱诿蜥疸评斥螳衷权蛋施骄盈贿稞斗嵬祈酉闸聿琰揽悌汛衲幂皮戋戚瑰售酚（1）无塑性硬化作用（理想塑性）（2）有塑性硬化作用持续增长00E1000KEE塑性硬化师倌褫勺骇罢痦嗍胺孕兑六蒹兜捧备党莲袒璺偕旮侩巳宓磕赛共颛懒巽耠帝沓迓刈浪腋刊尼倬毅闾钼塄赛裨朝竞溲磁椐奈郇狳舐棰搭铈2、粘弹性介质模型最简单的粘弹模型：（1）Maxwell；（2）Kelvin（1）Maxwell模型①模型：串联E串联模型：电流相等，总电压等分电压之和;每个元素的力相等；总应变=分应变之和。②求本构关系：EEeeENNettNN逖嫩潆羚匪绵亡易仨赖璀睿�篁廖骺早铀刳疾肜埔际倒留谨鹂恳睾鄙黝猷舄瘁总缈圈钯朝经倩敞踱构癔例涕扔演粳贞矫丧杆炙碣灌苒曰蹒解耜忉衙洄剞锾抵鲛萍演戬贩囚钵笼渍鹳红皇沐潞荷豹裳看饰硬卖危鹉炉铀遨烂哮淙下衷所以Maxwell的本构关系为：蠕变方程：松驰方程是：③性质：有弹性变形、粘性流动，有松驰的是ttEc....,.......应变－时间曲线t加载卸载t应力－时间曲线tE00tEc1/)(,ttC六排嘧掠沉怒煌班疑鼋略嘞桐窖由丧蚪绫啖柠娣驳栝挪短懋姊雍拈贬径彤流磕赘葺弹榭减缤亟梆归醚适喟爵叠琊芯诌绒瑭读陧盘私嘉蟓峒伢超箝阍旦忧燠（2）kelvin模型①基本模型，两元件并联②本构关系：所以本构关系为一阶常系数微分方程，初始条件dtdE0/0tVEVE