1.2-巖石的力學(xué)性質(zhì)(bianxing)

1、ROCK MECHANICS AND ENGINEERING巖石的變形RHEOLOGICAL THEORY OF ROCK 巖石力學(xué)與工程11 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的變形本節(jié)課接著講：巖石的變形：巖石在外力作用下發(fā)生形態(tài)（形狀、體積）變化。上一節(jié)課講過：巖石的強(qiáng)度：巖石抵抗外力作用的能力，巖石破壞時能夠承受的最大應(yīng)力。21 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的變形巖石在荷載作用下，首先發(fā)生的物理力學(xué)現(xiàn)象是變形.隨著荷載的不斷增加，或在恒定載荷作用下，隨時間的增長，巖石變形逐漸增大，最終導(dǎo)致巖石破壞。巖石變形過程中表現(xiàn)出彈性、塑性、粘性、脆性和延性等性質(zhì)。31.5 巖石變形性質(zhì)的幾個基本概念1）彈性(elasti

2、city)： 物體在受外力作用的瞬間即產(chǎn)生全部變形，而去除外力(卸載)后又能立即恢復(fù)其原有形狀和尺寸的性質(zhì)稱為彈性。彈性體按其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系又可分為兩種類型：線彈性體： 應(yīng)力應(yīng)變呈直線關(guān)系。非線性彈性體： 應(yīng)力應(yīng)變呈非直線的關(guān)系。?4線彈性體，其應(yīng)力應(yīng)變呈直線關(guān)系 =E非線性彈性體，其應(yīng)力應(yīng)變呈非直線的關(guān)系 =f()52）塑性（plasticity） ：物體受力后產(chǎn)生變形，在外力去除（卸載）后變形不能完全恢復(fù)的性質(zhì)，稱為塑性。不能恢復(fù)的那部分變形稱為塑性變形，或稱永久變形或殘余變形。在外力作用下只發(fā)生塑性變形的物體，稱為理想塑性體。理想塑性體，當(dāng)應(yīng)力低于屈服極限時，材料沒有變形，應(yīng)力達(dá)到后，變形

3、不斷增大而應(yīng)力不變，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈水平直線. ?6理想塑性體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系:當(dāng) 黏性與時間有關(guān).其應(yīng)力應(yīng)變速率關(guān)系為過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的物質(zhì)稱為理想粘性體（如牛頓流體），如圖所示。 應(yīng)力應(yīng)變速率關(guān)系：= d/dt o d/dt？84）脆性 (brittle): 物體受力后，變形很小時就發(fā)生破裂的性質(zhì)。工程上一般以5為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，總應(yīng)變大于5者為塑性材料，反之為脆性材料。赫德(Heard，1963)以3和5為界限，將巖石劃分三類：總應(yīng)變小于3者為脆性巖石；總應(yīng)變在35者為半脆性或脆塑性巖石；總應(yīng)變大于5者為塑性巖石。按以上標(biāo)準(zhǔn)，大部分地表巖石在低圍壓條件下都是脆性或半脆性的。當(dāng)然巖石的塑性與脆性

4、是相對的，在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如在高溫、高壓條件下，脆性巖石可表現(xiàn)很高的塑性。？95）延性 (ductile): 物體能承受較大塑性變形而不喪失其承載力的性質(zhì)，即延性。巖石是礦物的集合體，具有復(fù)雜的組成成分和結(jié)構(gòu)，因此其力學(xué)屬性也是很復(fù)雜的。一方面受巖石成分與結(jié)構(gòu)的影響；另一方面還和它的受力條件，如荷載的大小及其組合情況、加載方式與速率及應(yīng)力路徑等密切相關(guān)。在常溫常壓下，巖石既不是理想的彈性材料，也不簡單的塑性和粘性材料，而往往表現(xiàn)出彈一塑性、塑一彈性、彈一粘一塑或粘一彈性等性質(zhì)。此外，巖體賦存的環(huán)境條件，如溫度、地下水與地應(yīng)力對其性狀的影響也很大。？101.6 單軸壓縮條件巖石應(yīng)力應(yīng)

5、變曲線6種類型巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線隨著巖石性質(zhì)不同有各種不同的類型。米勒（Mller）采用28種巖石進(jìn)行大量的單軸試驗(yàn)后，據(jù)峰值前應(yīng)力應(yīng)變曲線將巖石分成六種類型，如圖所示。 11類型 應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系是直線或者近似直線，直到試件發(fā)生突然破壞為止。由于塑性階段不明顯，這些巖石被稱為彈性巖石。例如：玄武巖、石英巖、白云巖以及極堅(jiān)固的石灰?guī)r。12類型 應(yīng)力較低時，應(yīng)力應(yīng)變曲線近似于直線，當(dāng)應(yīng)力增加到一定數(shù)值后，應(yīng)力應(yīng)變曲線向下彎曲，隨著應(yīng)力逐漸增加而曲線斜率也就越變越小，直至破壞。由于這些巖石低應(yīng)力時表現(xiàn)出彈性，高應(yīng)力時表現(xiàn)出塑性，所以被稱為彈塑性巖石。例如：較弱的石灰?guī)r、泥巖以及凝灰?guī)r等。13類型 在

6、應(yīng)力較低時，應(yīng)力應(yīng)變曲線略向上彎曲。當(dāng)應(yīng)力增加到一定數(shù)值后，應(yīng)力應(yīng)變曲線逐漸變?yōu)橹本€，直至發(fā)生破壞。由于這些巖石低應(yīng)力時表現(xiàn)出塑性，高應(yīng)力時表現(xiàn)出彈性，所以被稱為塑彈性巖石。例如：砂巖、花崗巖、片理平行于壓力方向的片巖以及某些輝綠巖等。14類型 應(yīng)力較低時，應(yīng)力應(yīng)變曲線向上彎曲，當(dāng)壓力增加到一定值后，變形曲線成為直線，最后，曲線向下彎曲，曲線似S型。由于這些巖石低應(yīng)力時表現(xiàn)出塑性，高應(yīng)力時表現(xiàn)出彈性，破壞前又表現(xiàn)出塑性，所以被稱為塑彈塑性巖石。例如：大多數(shù)為變質(zhì)巖（大理巖、片麻巖等）。15類型 基本上與類型相同，呈“平緩S”型，不過曲線斜率較平緩。一般發(fā)生在壓縮性較高的巖石中，應(yīng)力垂直于片理的

7、片巖具有這種性質(zhì)。16類型 應(yīng)力應(yīng)變曲線開始先有很小一段直線部分，然后有非彈性的曲線部分，并繼續(xù)不斷地蠕變。這類材料被稱為彈粘性巖石。例如：巖鹽、某些軟弱巖石。171.7 具有彈性變形的巖石變形指標(biāo)及其確定巖石的變形特性：1）彈性模量（elastic modulus ）：巖石在彈性變形階段內(nèi)，正應(yīng)力和對應(yīng)的正應(yīng)變的比值。2）變形模量（strain modulus）：巖石在彈塑性變形階段內(nèi)，正應(yīng)力和對應(yīng)的總應(yīng)變的比值。3）泊松比(Poisson ratio) ：巖石在單向受拉或受壓時，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的絕對值的比值。 通常用什么指標(biāo)描述？181） 線彈性巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線具有近似直線的形式。

8、反復(fù)加卸載應(yīng)力應(yīng)變曲線仍為直線。其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系： =E彈性模量：直線的斜率,也即應(yīng)力（ ）與應(yīng)變（）的比率被稱為巖石的彈性模量，記為E，（ / ）。192）完全彈性巖石巖石的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不是直線，而是曲線。反復(fù)加卸載當(dāng)荷載逐漸施加到任何點(diǎn)P，得加載曲線OP。如果在P點(diǎn)將荷載卸去，則卸載曲線仍沿原曲線OP路線退到原點(diǎn)O.對于任一應(yīng)變，都有唯一的應(yīng)力與之對應(yīng)，應(yīng)力是應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系，即 =f（）切線模量：由于應(yīng)力應(yīng)變是曲線關(guān)系，各點(diǎn)的斜率不是常數(shù)，彈性模量是應(yīng)變的函數(shù)；即 Et = d/d= f()初始模量：曲線原點(diǎn)處的切線斜率Eo；割線模量：就是割線OP的斜率Es，通常取c/2處的割線模量。Es

9、= /dd與線彈性有何不同？TXML-BH203)彈性巖石巖石的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不是直線，而是曲線；213)彈性巖石巖石加載時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不是直線，而是曲線，且卸載曲線不沿原加載路徑返回原點(diǎn)。對于任一應(yīng)變，不是唯一的應(yīng)力與之對應(yīng)，應(yīng)力與應(yīng)變不是函數(shù)關(guān)系。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系？彈性模量與完全彈性巖石有何不同？223)彈性巖石巖石的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不是直線，而是曲線，且卸載曲線不沿原加載路徑返回原點(diǎn)。對于任一應(yīng)變，不是唯一的應(yīng)力與之對應(yīng)，應(yīng)力與應(yīng)變不是函數(shù)關(guān)系。切線模量和割線模量：卸載曲線P點(diǎn)的切線PQ的斜率就是相應(yīng)于該應(yīng)力的卸載切線模量，它與加載切線模量不同。而加、卸載的割線模量相同。反復(fù)加卸載當(dāng)荷載逐漸施

10、加到任何點(diǎn)P，得加載曲線OP。如果在P點(diǎn)將荷載卸去，則卸載曲線不沿原曲線OP路線退到原點(diǎn)O，如圖中虛線所示，這時產(chǎn)生了所謂滯回環(huán)-滯回效應(yīng)。如何產(chǎn)生的？說明什么？TX后效、NL耗散234）彈塑性巖石巖石加載的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不是直線，而是曲線；244）彈塑性巖石巖石加載的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不是直線，而是曲線；卸載曲線不沿原加載路徑返回，且應(yīng)變也不能恢復(fù)到原點(diǎn)O。對于任一應(yīng)變，不是唯一的應(yīng)力與之對應(yīng)，應(yīng)力不是應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系。彈性模量：把卸載曲線的割線的斜率作為彈性模量，即:E =PM/NM=/e 變形模量Eo：是正應(yīng)力與總應(yīng)變()之比，即： Eo =PM/OM=/=/(e+p)塑性滯回環(huán)：加載曲線與卸載曲

11、線所組成的環(huán)，叫做塑性滯回環(huán)。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系？與彈性巖石有何不同？彈性模量？變形模量？?滯回環(huán)251.8 彈塑性巖石在循環(huán)荷載條件下的變形特征在循環(huán)荷載條件下，彈性巖石變形如何？非彈性巖石（彈塑性） 的變形又如何呢？261)彈塑性巖石等荷載循環(huán)加載變形特征等荷載循環(huán)加載：如果多次反復(fù)加載與卸載，且每次施加的最大荷載與第一次施加的最大荷載一樣。塑性滯回環(huán)：則每次加、卸載曲線都形成一個塑性滯回環(huán)。這些塑性滯回環(huán)隨著加、卸載的次數(shù)增加而愈來愈狹窄，并且彼此愈來愈近，巖石愈來愈接近彈性變形，一直到某次循環(huán)沒有塑性變形或破壞為止，如圖中的HH環(huán)。臨界應(yīng)力：當(dāng)循環(huán)應(yīng)力峰值小于某一數(shù)值時，循環(huán)次數(shù)即使很多，

12、也不會導(dǎo)致試件破壞；而超過這一數(shù)值巖石將在某次循環(huán)中發(fā)生破壞（疲勞破壞），這一數(shù)值稱為臨界應(yīng)力。此時，給定的應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。 272)彈塑性巖石增荷載循環(huán)加載變形特征增荷載循環(huán)加載：如果多次反復(fù)加載、卸載循環(huán)，每次施加的最大荷載比前一次循環(huán)的最大荷載為大。塑性滯回環(huán)：每次加、卸載曲線都形成一個塑性滯回環(huán)。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，塑性滯回環(huán)的面積也有所擴(kuò)大，卸載曲線的斜率（它代表著巖石的彈性模量）也逐次略有增加，表明卸載應(yīng)力下的巖石材料彈性有所增強(qiáng)。巖石的記憶性：每次卸載后再加載，在荷載超過上一次循環(huán)的最大荷載以后，變形曲線仍沿著原來的單調(diào)加載曲線上升（圖中的OC線），好象不曾受到反復(fù)加載的影響似

13、的，這種現(xiàn)象稱為巖石的變形記憶。281.9 單軸壓縮條件下的巖石全應(yīng)力應(yīng)變曲線1）全應(yīng)力應(yīng)變曲線產(chǎn)生的背景普通柔性實(shí)驗(yàn)機(jī)只能獲得峰值以前的應(yīng)力應(yīng)變曲線。1966年以前所獲的的巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線均是峰值以前的曲線。在普通柔性實(shí)驗(yàn)機(jī)上的試驗(yàn)現(xiàn)象是：巖石破壞的形式都是突發(fā)的：瞬間崩裂、碎塊四面飛射、伴有很大聲響。 o ？1）與實(shí)際工程矛盾，雖破仍有承載能力；有限制更是如此。2）巖石本身地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)物，經(jīng)歷多次破壞。29在普通的試驗(yàn)機(jī)上，巖石達(dá)到其峰值強(qiáng)度后發(fā)生突發(fā)性破壞的根本原因：是試驗(yàn)機(jī)的剛度不夠大，這類試驗(yàn)機(jī)稱為“柔”性試驗(yàn)機(jī)（Soft testing machine）。由于試驗(yàn)機(jī)的剛度不夠大，在

14、試驗(yàn)過程中試件受壓，試驗(yàn)機(jī)框架受拉，如圖所示。試驗(yàn)機(jī)受拉產(chǎn)生的彈性變形以應(yīng)變能的形式存在機(jī)器中。當(dāng)施加的壓縮應(yīng)力超過巖石抗壓強(qiáng)度后，試件破壞。此時，試驗(yàn)機(jī)架迅速回彈，并將其內(nèi)部貯存的應(yīng)變能釋放到巖石試件上，從而引起巖石試件的急劇破裂和崩解。30普通柔性實(shí)驗(yàn)機(jī)獲得結(jié)果與工程的矛盾：試驗(yàn)結(jié)果表明，巖石超過其峰值強(qiáng)度后就完全破壞了，沒有任何承載能力了。與事實(shí)矛盾。事實(shí)上，巖石超過其峰值強(qiáng)度后，發(fā)生了破壞，內(nèi)部出現(xiàn)破裂，其承載能力因而下降，但并沒有降到零，而是仍然具有一定的強(qiáng)度。特別是在具有限制應(yīng)力的條件下，情況更是如此。巖石開挖工程的圍巖一般都處在周圍巖石的限制中，因而破壞時不可能發(fā)生突然崩解現(xiàn)象。

15、從另一方面看，地下巖石在漫長的地質(zhì)年代中受到過各種力場的作用，經(jīng)歷過多次破壞，因而我們在巖石工程中面對的就是已經(jīng)發(fā)生過破壞的巖石（巖體）。研究巖石超過其峰值強(qiáng)度破壞后的強(qiáng)度特征對巖石工程本身具有重要意義。 31試驗(yàn)改進(jìn)途徑提高試驗(yàn)機(jī)剛度，降低巖石試件剛度，增加伺服控制系統(tǒng)。試驗(yàn)系統(tǒng)組成：鋼架構(gòu)件、液壓柱、巖石試件。a.提高試驗(yàn)機(jī)鋼架構(gòu)件的剛度：鋼架構(gòu)件的剛度系數(shù) Ks=EA/L . 增加鋼構(gòu)件的截面積 A，減小其長度L。因此在許多剛性試驗(yàn)機(jī)上使用了幾個粗矮鋼柱以加強(qiáng)。b.提高試驗(yàn)機(jī)液壓柱剛度：液壓柱剛度系數(shù)Kf=kA/H. 應(yīng)增加液壓柱的截面積A，減小其長度H；同時要增大液壓油的體積模量K。為

16、此，在少數(shù)剛性試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)中用水銀代替普通液壓油。c.減少巖石試件的剛度：減小試件截面積，增加其長度。d.增加伺服控制系統(tǒng)，控制巖石變形速度恒定。？322）全應(yīng)力應(yīng)變曲線的特征1966年庫克（Cook)教授利用自制的剛性試驗(yàn)機(jī)獲得了的一條大理巖的全應(yīng)力應(yīng)變曲線,可將巖石變形分為下列四個階段: 孔隙裂隙壓密階段（OA段）：即試件中原有張開性結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐漸閉合，巖石被壓密，形成早期的非線性變形，曲線呈上凹型。在此階段試件橫向膨脹較小，試件體積隨載荷增大而減小。本階段變形對裂隙化巖石來說較明顯，而對堅(jiān)硬少裂隙的巖石則不明顯，甚至不顯現(xiàn)。 彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段（AC段：該階段的應(yīng)力

17、應(yīng)變曲線成近似直線型。其中，AB段為彈性變形階段，BC段為微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段。 33非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段，或稱累進(jìn)性破裂階段（CD段）：C點(diǎn)是巖石從彈性變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)，稱為屈服點(diǎn)。相應(yīng)于該點(diǎn)的應(yīng)力為屈服極限，其值約為峰值強(qiáng)度的2/3。進(jìn)入本階段后，微破裂的發(fā)展出現(xiàn)了質(zhì)的變化，破裂不斷發(fā)展，直至試件完全破壞。試件由體積壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)容，軸向應(yīng)變和體積應(yīng)變速率迅速增大。本階段的上界應(yīng)力稱為峰值強(qiáng)度。破裂后階段（D點(diǎn)以后段）：巖塊承載力達(dá)到峰值強(qiáng)度后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，但試件基本保持整體狀。到本階段，裂隙快速發(fā)展，交叉且相互聯(lián)合形成宏觀斷裂面。此后，巖塊變形主要表現(xiàn)為沿宏觀斷裂面的塊體滑移，試件承載力

18、隨變形增大迅速下降，但并不降到零，說明破裂的巖石仍有一定的承載力。343）全應(yīng)力應(yīng)變曲線的工程意義揭示巖石試件破裂后，仍具有一定的承載能力。35預(yù)測巖爆。若AB，會產(chǎn)生巖爆若BA，不產(chǎn)生巖爆。36關(guān)于“巖爆”發(fā)生機(jī)理的解釋37預(yù)測蠕變破壞。當(dāng)應(yīng)力水平在H點(diǎn)以下時保持應(yīng)力恒定，巖石試件不會發(fā)生蠕變。應(yīng)力水平在G H點(diǎn)之間保持恒定。蠕變應(yīng)變發(fā)展會和蠕變終止軌跡相交，蠕變將停止，巖石試件不會破壞。若應(yīng)力水平在G點(diǎn)及以上保持恒定，則蠕變應(yīng)變發(fā)展就和全應(yīng)力應(yīng)變曲線的右半部，試件將發(fā)生破壞。G不穩(wěn)定蠕變應(yīng)力點(diǎn)H點(diǎn)蠕變應(yīng)力點(diǎn)38預(yù)測循環(huán)加載條件下巖石的破壞。循環(huán)荷載：爆破，而且是動荷載。在高應(yīng)力水平下循環(huán)加

19、載，巖石在很短時間內(nèi)就破壞。在低應(yīng)力水平下循環(huán)加載，巖石可以經(jīng)歷相對較長一段時間，巖石工程才會發(fā)生破壞。所以，根據(jù)巖石受力水平，循環(huán)荷載的大小、周期、全應(yīng)力應(yīng)變曲線來預(yù)測循環(huán)加載條件下巖石破壞時間。391.10 三軸壓縮條件下的巖石變形特征如圖所示的大理巖，在圍壓為零或較低的情況下，巖石呈脆性狀態(tài)；當(dāng)圍壓增大至50MPa時，巖石顯示出由脆性到塑性轉(zhuǎn)化的過渡狀態(tài)；把巖石由脆性轉(zhuǎn)化為塑性的臨界圍壓稱為轉(zhuǎn)化壓力。圍壓增加到68.5MPa時，呈現(xiàn)出塑性流動狀態(tài)；圍壓增至165MPa時,試件承載力則隨圍壓穩(wěn)定增長，出現(xiàn)所謂應(yīng)變硬化現(xiàn)象。？脆性塑性應(yīng)變硬化塑性變形強(qiáng)度彈性極限40圍壓對巖石變形的影響得出如

20、下結(jié)論：隨著圍壓的增大，巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增加；隨著圍壓的增大，巖石的變形顯著增大；隨著圍壓的增大，巖石的彈性極限顯著增大；隨著圍壓的增大，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯改變；巖石的性質(zhì)發(fā)生了變化：由彈脆性彈塑性應(yīng)變硬化。 花崗巖應(yīng)力應(yīng)變曲線411.11 巖石的擴(kuò)容擴(kuò)容：當(dāng)外力繼續(xù)增加，巖石試件的體積不是減小，而是大幅度增加，且增長速率越來越大，最終將導(dǎo)致巖石試件的破壞，這種體積明顯擴(kuò)大的現(xiàn)象稱為擴(kuò)容 。實(shí)驗(yàn)表明：體積應(yīng)變曲線可以分為三個階段：體積變形階段 體積應(yīng)變在彈性階段內(nèi)隨應(yīng)力增加而呈線性變化（體積減?。?，在此階段內(nèi)，軸向壓縮應(yīng)變大于側(cè)向膨脹。稱為體積變形階段。在此階段后期，隨應(yīng)力增加，

21、巖石的體積變形曲線向左轉(zhuǎn)彎，開始偏離直線段，出現(xiàn)擴(kuò)容。在一般情況下，巖石開始出現(xiàn)擴(kuò)容時的應(yīng)力約為其抗壓強(qiáng)度的1/31/2左右。42體積不變階段 在這一階段內(nèi)，隨著應(yīng)力的增加，巖石雖有變形，但體積應(yīng)變增量近于零，即巖石體積大小幾乎沒有變化。在此階段內(nèi)可認(rèn)為軸向壓縮應(yīng)變等于側(cè)向膨脹，因此稱為體積不變階段。 擴(kuò)容階段 當(dāng)外力繼續(xù)增加，巖石試件的體積不是減小，而是大幅度增加，且增長速率越來越大，最終將導(dǎo)致巖石試件的破壞，這種體積明顯擴(kuò)大的現(xiàn)象稱為擴(kuò)容，此階段稱為擴(kuò)容階段。在此階段內(nèi)，當(dāng)試件臨近破壞時，兩側(cè)向膨脹變形之和超過最大主應(yīng)力方向上的壓縮變形值。這時，巖石試件的泊松比已經(jīng)不是一個常量。431.1

22、2影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素1)水對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 結(jié)合水：產(chǎn)生三種作用：連結(jié)作用、潤滑作用、水楔作用。1）連結(jié)作用：將礦物顆粒拉近、接緊，起連結(jié)作用。2）潤滑作用：可溶鹽溶解，膠體水解，使原有的連結(jié)變成水膠連結(jié)，導(dǎo)致礦物顆粒間連結(jié)力減弱，摩擦力減低，水起到潤滑劑的作用。3）水楔作用：當(dāng)兩個礦物顆粒靠得很近，有水分子補(bǔ)充到礦物表面時，礦物顆粒利用其表面吸著力將水分子拉到自己周圍，在兩個顆粒接觸處由于吸著力作用使水分子向兩個礦物顆粒之間的縫隙內(nèi)擠入。44當(dāng)巖石受壓時：如壓應(yīng)力大于吸著力，水分子就被壓力從接觸點(diǎn)中擠出。反之如壓應(yīng)力減小至低于吸著力，水分子就又?jǐn)D入兩顆粒之間，使兩顆粒間距增大。這

23、樣便產(chǎn)生兩種結(jié)果：一是巖石體積膨脹，如巖石處于不可變形的條件，便產(chǎn)生膨脹壓力；二是水膠連結(jié)代替膠體及可溶鹽連結(jié)，產(chǎn)生潤滑作用，巖石強(qiáng)度降低。45重力水：對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在孔隙水壓力作用和溶蝕、潛蝕作用。4）孔隙壓力作用：孔隙壓力，減小了顆粒之間的壓應(yīng)力，從而降低了巖石的抗剪強(qiáng)度，使巖石的微裂隙端部處于受拉狀態(tài)從而破壞巖石的連結(jié)。5）溶蝕潛蝕作用：巖石中滲透水在其流動過程中可將巖石中可溶物質(zhì)溶解帶走，有時將巖石中小顆粒沖走，使巖石強(qiáng)度大為降低，變形加大。除了上述五種作用外，水在凍融時的脹縮作用對巖石力學(xué)強(qiáng)度破壞很大。46巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖巖石名稱軟化系數(shù)巖石名稱軟化系數(shù)巖石名稱軟化系

24、數(shù)花崗巖0.720.97火山集塊巖0.60.8片麻巖0.750.97閃長巖0.600.80火山角礫巖0.570.95石英片麻巖0.440.84閃長玢巖0.780.81安山凝灰集塊巖0.610.74角閃片巖0.440.84輝綠巖0.330.90凝灰?guī)r0.520.86云母片巖0.530.69流紋巖0.750.95礫巖0.500.96綠泥石片巖0.530.69安山巖0.810.91石英砂巖0.650.97千枚巖0.670.96玄武巖0.300.95泥質(zhì)砂巖，粉砂巖0.210.75硅質(zhì)板巖0.750.79泥巖0.400.60泥質(zhì)板巖0.390.52頁巖0.240.74石英巖0.940.96石灰?guī)r0.700.94泥灰?guī)r0.440.54472)溫度對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 一般地?zé)崦吭黾?00米深度，溫度升高3。高硫礦山、自燃礦物溫度高地下深部研究、核廢料處理研究一般來說，隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度降低。如圖所示即為三種不同巖石在圍壓為500MPa，溫度由25升高到800時應(yīng)力應(yīng)變特征。48 玄武巖 花崗巖 白云巖 493)加載速率對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 加載速率愈大，彈性模量愈大；加荷速率愈小，彈性模量愈小。加載速率越大，獲得的強(qiáng)度指標(biāo)值越高。