巖石性質(zhì)影響因素

巖體的內(nèi)在特點(diǎn)——

巖體的礦物成分和結(jié)構(gòu)外部條件——水的影響、作用力的特點(diǎn)、溫度、地應(yīng)力等因素巖石力學(xué)性質(zhì)主要是指巖石的變形特征及巖石的強(qiáng)度。影響巖體力學(xué)性質(zhì)的主要因素巖石力學(xué)性質(zhì)及影響因素

對任何工程現(xiàn)象來說，只有將某些因素影響下的巖石力學(xué)性質(zhì)逐一進(jìn)行研究，才能認(rèn)識(shí)到哪些是主要影響因素，哪些是次要因素。從而得出某些參數(shù)，建立巖石的本構(gòu)方程和破壞準(zhǔn)則，為進(jìn)一步研究分析提供一定模式與依據(jù)。要研究這些復(fù)雜因素對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響，只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)嚴(yán)格控制某些因素的情況下進(jìn)行。然后將所得結(jié)果應(yīng)用到實(shí)踐中去驗(yàn)證，修正，直到與實(shí)際相符。

1.對于顆粒間聯(lián)結(jié)很強(qiáng)的巖石，礦物本身強(qiáng)度的高低并不起主要作用；如果巖石的粒間聯(lián)結(jié)較弱，礦物成分對巖石強(qiáng)度有影響；礦物成分的影響通過大量試驗(yàn)資料，總結(jié)出下列規(guī)律：例如：雖然黑色礦物的強(qiáng)度較淺色礦物的強(qiáng)度為低，但新鮮的基性和超基性巖石（黑色礦物含量高）比酸性巖石的強(qiáng)度高。黑色礦物——橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等淺色礦物——基性斜長石、酸性斜長石、鉀長石、石英等2.碎屑沉積巖膠結(jié)物的成分對其強(qiáng)度的影響（硅質(zhì)—鐵質(zhì)—鈣質(zhì)—泥質(zhì)）3.粘土礦物的種類和含量對巖石強(qiáng)度，尤其是對巖體中結(jié)構(gòu)面填充物強(qiáng)度有極大影響。聯(lián)結(jié)性質(zhì)膠結(jié)物成分膠結(jié)類型聯(lián)結(jié)程度聯(lián)結(jié)質(zhì)量——吸引力的大小，主要取決于相鄰質(zhì)點(diǎn)的距離和吸引力的特性聯(lián)結(jié)數(shù)量——聯(lián)結(jié)面積的大小，顆粒大小，形狀，膠結(jié)類型。例如細(xì)粒巖石的力學(xué)性能總是高于由粗粒組成的風(fēng)化程度相同的同類巖石結(jié)構(gòu)的影響顆粒間的牢固聯(lián)結(jié)是巖石的一種重要結(jié)構(gòu)特征。從工程地質(zhì)觀點(diǎn)，巖石顆粒間的聯(lián)結(jié)特征包括——巖石力學(xué)性質(zhì)圍壓溫度孔隙流體時(shí)間彈性變形：巖石在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力解除后，又完全恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，該變形稱為彈性變形。特點(diǎn)：應(yīng)力和應(yīng)變成正比，符合虎克定律。 σ=Ee E—彈性模量/楊氏模量塑性變形：隨著外力繼續(xù)增加，變形繼續(xù)增大，當(dāng)應(yīng)力超過巖石的彈性極限后，再將應(yīng)力撤去，變形巖石已不能完全恢復(fù)原來的形狀，保留一定的永久變形，該變形稱為塑性變形。巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線1.圍壓增大圍壓的效應(yīng)有兩方面：增大了巖石極限強(qiáng)度；增大了巖石的韌性。

巖石在地下一般處于三向應(yīng)力狀態(tài)，為了模擬這種狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)，一般在室內(nèi)進(jìn)行巖石三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)可分為常規(guī)三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)（σ1≠σ2=σ3）及真三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)（σ1≠σ2≠σ3)兩種，目前大多數(shù)三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)屬于常規(guī)三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。常規(guī)三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，通常將一定尺寸圓柱形巖心試件用橡皮套或金屬箔包好，放置在三軸壓力機(jī)的高壓釜內(nèi)，四周通過液體或氣體加載，(這個(gè)力就是σ3

用來模擬圍壓)由活塞施加軸向載荷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用差應(yīng)力σ1-

σ3為直角坐標(biāo)系的縱軸，以軸向應(yīng)力ε為橫軸，繪制出應(yīng)力一應(yīng)變曲線。2.溫度溫度是影響巖石力學(xué)性質(zhì)和流變強(qiáng)度的重要因素。溫度的升高使巖石的韌性增大，屈服強(qiáng)度降低；溫度升高和圍壓增加，導(dǎo)致巖石從脆性向韌性過渡，孕育著發(fā)震層；3.流體（fluid）孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)影響表現(xiàn)為兩個(gè)方面：物理方面影響和化學(xué)方面影響。當(dāng)巖石中流體含量增加時(shí)，巖石強(qiáng)度降低。流體促使礦物在應(yīng)力作用下的溶解和重結(jié)晶，從而促使塑性變形；產(chǎn)生孔隙流體壓力效應(yīng)：地殼中流體孔隙壓力（靜水壓力）大約為靜巖壓力的40％。在變形過程中孔隙壓力（Pp）的作用會(huì)抵消圍壓（Pc）的作用，對變形實(shí)際起作用時(shí)有效圍壓（Pe）Pe=Pc-Pp（課本第35頁表1—10）有效壓力（Pe）降低，使巖石易于破裂，強(qiáng)度降低。4.時(shí)間與實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)研究不同，地質(zhì)條件的巖石變形時(shí)間很長，一個(gè)造山帶變形要經(jīng)歷幾百萬年才完成。應(yīng)變速率的影響（?=ε/t）?降低，材料強(qiáng)度降低，向韌性方向轉(zhuǎn)變隕石的碰撞或地震是快速?阿爾卑斯山變形速率10-12/s-10-14/s左右時(shí)間對巖石蠕變和松