巖石的力學(xué)性質(zhì)

1、劉雙躍劉雙躍電話：電話：1331113020113311130201Email:Email:1.1 1.1 巖石的物理性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)1.2 1.2 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)1.3 1.3 巖石的應(yīng)力狀態(tài)巖石的應(yīng)力狀態(tài)2 21.2.1 1.2.1 巖石的變形特征巖石的變形特征1.2.2 1.2.2 巖石的強(qiáng)度特征巖石的強(qiáng)度特征1.2.3 1.2.3 巖石的硬度巖石的硬度3 3(1)(1)靜荷載下巖石的變形特征靜荷載下巖石的變形特征(2)(2)巖石在三向靜荷載壓縮條件下的變形特征巖石在三向靜荷載壓縮條件下的變形特征(3)(3)動(dòng)荷載下巖石的變形特征動(dòng)荷載下巖石的變形特征5 56 6B B7

2、 78 89 9應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系總結(jié)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系總結(jié) IOA IOA，裂隙壓密閉合階段裂隙壓密閉合階段 ABAB，線彈性階段，線彈性階段 BCBC，破裂發(fā)展階段破裂發(fā)展階段 一一CDCD，軟化階段，軟化階段 101011111212131314141515圖圖1-2 1-2 德國大理巖單軸和三軸德國大理巖單軸和三軸應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變?nèi)珗D應(yīng)變?nèi)珗D 1 1 3 3=326MPa=326MPa； 22 3 3=249MPa=249MPa； 3 3 3 3=165MPa=165MPa； 44 3 3=84.5MPa=84.5MPa； 55 3 3=62.5MPa=62.5MPa；66 3 3=50MPa=

3、50MPa； 7 7 3 3=23.5MPa=23.5MPa；88 3 3=0MPa=0MPa；圖圖1-21-2表示大理巖在三向壓縮條件下的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線。表示大理巖在三向壓縮條件下的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線。1616圖圖1-3 1-3 作用力作用力- -時(shí)間曲線時(shí)間曲線1717 LL質(zhì)點(diǎn)擾動(dòng)位移，質(zhì)點(diǎn)擾動(dòng)位移，C CP P質(zhì)點(diǎn)擾動(dòng)的傳播速度（波速），質(zhì)點(diǎn)擾動(dòng)的傳播速度（波速）， t t波的傳播時(shí)間，波的傳播時(shí)間，C CP Ptt在在tt時(shí)間內(nèi)變形范圍。時(shí)間內(nèi)變形范圍。 P L圖圖1-4 1-4 由沖擊端面產(chǎn)生的變形由沖擊端面產(chǎn)生的變形1818191920202121irtvvv圖圖1-5 1-

4、5 縱波垂直入射縱波垂直入射 2222irt111111111111,iipiiprrprrpttpttpcvvccvvccvvc2323111122itrpppcccrriRttiR22112211pprppccRcc（1-161-16）24242222112ptppcRcc252526262727材料名稱材料名稱密度密度g/cmg/cm-3-3縱波速度縱波速度msms-1-1波阻抗值波阻抗值kg(cmkg(cm2 2s)s)-1-1鋼鋼7.87.85130513040004000鋁鋁2.52.5 2.92.95090509013701370花崗巖花崗巖2.62.6 3.03.0400040

5、00 63006300800800 19001900玄武巖玄武巖2.72.7 2.862.8615001500 7000700014001400 20002000輝綠巖輝綠巖2.82.8 53.0553.0547004700 7500750013001300 23002300輝長巖輝長巖2.92.9 3.13.156005600 6300630016001600 19501950石灰?guī)r石灰?guī)r2.32.3 2.82.832003200 55005500700700 19001900砂巖砂巖2.12.1 2.92.930003000 46004600600600 13001300板巖板巖2.32.

6、3 2.72.725002500 60006000575575 16201620片麻巖片麻巖2.52.5 2.82.855005500 6000600014001400 17001700大理巖大理巖2.62.6 2.82.844004400 5900590012001200 17001700石英巖石英巖2.62.6 52.952.950005000 6500650011001100 19001900(1)(1)靜荷載下巖石的強(qiáng)度性質(zhì)靜荷載下巖石的強(qiáng)度性質(zhì)(2)(2)動(dòng)載荷下的巖石強(qiáng)度性質(zhì)動(dòng)載荷下的巖石強(qiáng)度性質(zhì)2828292930305113 81121 53tcctcRRRRR31313232

7、巖石名稱巖石名稱抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度/MPa/MPa抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度/MPa/MPa加載速度加載速度/MPa s/MPa s-1-1載荷持續(xù)載荷持續(xù)時(shí)間時(shí)間/ms/ms靜態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)大理石大理石9090 110110120120 26026059592020 4040107107 1081081010 3030和泉砂石和泉砂石100100 140140120120 20020089895050 7070107107 1081082020 3030多湖砂石多湖砂石1515 25252020 505023231010 2020106106 1071075050 100100石英、閃長

8、巖石英、閃長巖240240 330330300300 4004001111 19192020 3030107107 1081083030 60603333343435353636373710cRf 3838級別級別堅(jiān)固性程度堅(jiān)固性程度巖石巖石堅(jiān)固性系數(shù)堅(jiān)固性系數(shù) I I最堅(jiān)固的巖石最堅(jiān)固的巖石最堅(jiān)固最致密的石灰?guī)r和玄武巖，其他最堅(jiān)固的巖石最堅(jiān)固最致密的石灰?guī)r和玄武巖，其他最堅(jiān)固的巖石2020很堅(jiān)固的巖石很堅(jiān)固的巖石很堅(jiān)硬的花崗巖石類：石英斑巖、很堅(jiān)固的花崗巖、硅質(zhì)片巖；堅(jiān)硬程度較很堅(jiān)硬的花崗巖石類：石英斑巖、很堅(jiān)固的花崗巖、硅質(zhì)片巖；堅(jiān)硬程度較I I級程度稍差的石英巖；級程度稍差的石英巖；最堅(jiān)

9、固的砂巖和石灰?guī)r最堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r1515堅(jiān)固的巖石堅(jiān)固的巖石致密的花崗巖和花崗類巖石，很堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈，堅(jiān)固的礫巖，很堅(jiān)固的鐵礦石致密的花崗巖和花崗類巖石，很堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈，堅(jiān)固的礫巖，很堅(jiān)固的鐵礦石1010a a堅(jiān)固的巖石堅(jiān)固的巖石堅(jiān)固的石灰?guī)r，不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖，堅(jiān)固的大理巖，白云巖，黃鐵礦堅(jiān)固的石灰?guī)r，不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖，堅(jiān)固的大理巖，白云巖，黃鐵礦8 8相當(dāng)堅(jiān)固的巖石相當(dāng)堅(jiān)固的巖石一般的砂巖、鐵礦石一般的砂巖、鐵礦石6 6a a相當(dāng)堅(jiān)固的巖石相當(dāng)堅(jiān)固的巖石砂質(zhì)頁巖，泥質(zhì)砂巖砂質(zhì)頁巖，泥質(zhì)砂巖5 5堅(jiān)固性中等巖石堅(jiān)固性中等巖石堅(jiān)固的頁巖

10、，不堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r，軟的礫巖堅(jiān)固的頁巖，不堅(jiān)固的砂巖及石灰?guī)r，軟的礫巖4 4a a堅(jiān)固性中等巖石堅(jiān)固性中等巖石各種不堅(jiān)固的頁巖，致密的泥灰?guī)r各種不堅(jiān)固的頁巖，致密的泥灰?guī)r3 3相當(dāng)軟的巖石相當(dāng)軟的巖石軟的頁巖，很軟的石灰?guī)r，白堊，巖鹽，石膏，凍土，無煙煤，普通泥灰?guī)r，破碎的砂巖，膠結(jié)的軟的頁巖，很軟的石灰?guī)r，白堊，巖鹽，石膏，凍土，無煙煤，普通泥灰?guī)r，破碎的砂巖，膠結(jié)的卵石和粗砂礫，多石塊的土卵石和粗砂礫，多石塊的土2 2a a相當(dāng)軟的巖石相當(dāng)軟的巖石碎石土，破碎的頁巖，結(jié)塊的卵石和碎石，堅(jiān)硬的煙煤，硬化的粘土碎石土，破碎的頁巖，結(jié)塊的卵石和碎石，堅(jiān)硬的煙煤，硬化的粘土1.51.5軟巖軟巖致密的粘土，軟的煙煤，堅(jiān)固的表土層致密的粘土，軟的煙煤，堅(jiān)固的表土層1.01.0a a軟巖軟巖微礫質(zhì)粘土，黃土，細(xì)礫石微礫質(zhì)粘土，黃土，細(xì)礫石0.80.8上