高等巖石力學第一講

高等巖石力學安徽理工大學土木建筑學院授課教師:榮傳新

教材

《高等巖石力學》

周維垣主編，水利電力出版社《巖石力學》

重慶大學張永興主編，中國建筑工業(yè)出版社

參考書

《巖石力學與工程》

蔡美峰主編，科學出版社

《礦山巖石力學》

李通林主編，重慶大學出版社

《巖體力學》

凌賢長主編，哈爾濱工業(yè)大學出版社

《巖體力學》

沈明榮主編，同濟大學出版社

《巖體力學》

王文星主編，中南大學出版社

第一講

巖石的物理力學性質本章內容：1.1巖石與巖體的基本概念1.2巖石的結構和構造1.3巖石的基本物理性質1.4巖石的強度1.5巖石的變形1、巖石與巖體，巖石的基本物理性質；2、巖石的單軸壓縮變形特性，應力－應變全過程曲線的工程意義；3、巖石的抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度及其實驗室測定方法；4、巖石在三軸壓縮條件下的力學特性；5、巖體強度的各向異性；難點：巖石的強度準則。重點:巖石力學是固體力學的一個新的分支，用以研究巖石材料的力學性能和巖石工程的特殊設計方法。巖石材料不同于一般的人工制造的固體材料，巖石經歷了漫長的地質構造作用，內部產生了很大的內應力．具有各種規(guī)模的不連續(xù)面和孔洞，而且還可能含有液相和氣相，巖石遠不是均勻的、各向同性的彈性連續(xù)體，這就決定了必須開發(fā)出與之適應的原理、裝置和方法。1.1巖石與巖體的基本概念巖石是組成地殼的基本物質，它是由礦物或巖屑在地質作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質體。例如，我們通常所見到的花崗巖、石灰?guī)r、片麻巖，都是指具有一定成因、一定礦物成分及結構構造的巖石。按照成因，巖石可分為三大類．即：巖漿巖、沉積巖和變質巖。巖體是指一定工程范圍內的自然地質體．它經歷了漫長的自然歷史過程，經受了各種地質作用，并在地應力的長期作用下，在其內部保留了各種永久變形和各種各樣的地質構造形跡，例如不整合、褶皺、斷層、層理、節(jié)理、劈理等不連續(xù)面。巖石與巖體的重要區(qū)別就是巖體包含若干不連續(xù)面。由于不連續(xù)面的存在，巖體的強度遠低于巖石強度。巖體是地質歷史的產物，在長期的成巖及變形過程中形成了它們特有的結構。巖體結構包括兩個基本要素，結構面和結構體。結構面即巖體內具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質界面，包括物質的分界面和不連續(xù)面，它是在地質發(fā)展歷史中，尤其是地質構造變形過程中形成的。被結構面分割而形成的巖塊，四周均被結構面所包圍，這種由不同產狀的結構面組合切割而形成的單元體稱為結構體。結構面是巖體的重要組成部分.巖體質量的好壞與結構面的性質密切相關.巖石和巖體是既有區(qū)別又互相聯系的兩個概念。巖石是巖體的組成物質，巖體是巖石(結構體)和結構面的統(tǒng)一體。巖體襖結構鼠是由結構液面的發(fā)富育程足度和弓組合打關系君，或結構園體的規(guī)微模及灶排列拜形式撤決定頁的。上巖體贊結構享類型趙的劃繞分反溫映出洪巖體忠的不蜻連續(xù)仿性和錘不均拼一性隙特征斗。中王國科書學院親地質垃研究姥所根撐據多毒年的時工程扯實踐傲，從余巖體權結構差的角桑度提按出了暢巖體猛結構換分類到。根據疑這個逐分類揭．巖邊體結霞構分插為塊狀尸結構浙、鑲智嵌結計構、墻層狀懸結構鈴、碎納裂結養(yǎng)構、品層狀召碎裂富結構吉以及它松散皺結構等。品我國微不少隊專門開為工毀程目伙的的黑巖體厚分類窮，例總如為食建造液地下稻隧道拉和洞框室的封圍巖墻分類盛(鐵緣瑞路隧帆道規(guī)駝范分鞭類、當巖石妨地下秒建筑誤技術谷措施獸分類劉等)波，都略是以笑巖體卸結構要分類舌為基蹈礎的大。巖體鄰的特釘征(1)巖副體是強非均脅質各畏向異領性的濕材料拾。(2昌)巖州體內罵存在征著原福始應報力場品。主要呈包括侮重力彼和地頌質構傅造力蒜，重膽力場睜是以份鉛垂掙應力賣為主止，構牢造應男力場柏通常津是以寧水平該應力彩為主勸。(3住)巖捆體內魄存在北著一珍個裂哲隙系辣統(tǒng)。巖體幻玉既是畢斷裂羊的又殊是連停續(xù)的循，巖僚體是栗斷裂丈與連默續(xù)的翁統(tǒng)一孟體,六可稱妙之為裂隙轎介質睬或準已連續(xù)醋介質。當租巖體雀應力摸超過倒其強鐵度時據，就蜻會使捐原有羨斷裂炒進一星步擴隆展，始形成鍵新的退斷裂紫。而杰舊斷漂裂的帽擴展露與新睡斷裂柳的形駛成，累又均項會導遇致巖階體內栗的應貨力重鍵新分申布。巖體廉既不菠是理鎮(zhèn)想的眾彈性圍體，掃也不扶是典纖型的村塑性瞞體，挎既不雨是連淺續(xù)介室質，丙又不尿是松邁散介故質，益而是攀一種侍特殊蔥的復雜繼的地例質體，這干就造廟成了咸研究蛾它的暑困難緊性和獵復雜辛性。源因此基，只繞用一缺般的螺固體偽力學度理論靠尚不圈能完善稈解決位巖體哭工程百中的帳所有璃問題。巖體萍的特藝征1.忘2綠巖石氣的結為構和旱構造巖石軟的物具理力均學性霉質除約與其夫組成彈成分尖有關陳外,森還取擺決于鑰巖石罪的結構憐和構孔造。巖石嘴的結醬構是指殘礦物陵顆粒凳的形滑狀、乖大小伶和聯年結方擋式所線決定禁的結紀構特送征。巖石融的構態(tài)造則是傾指各扯種不同熄結構蹈的礦代物集娛合體的各激種分笑布和葵排列增方式拋。巖石殺顆粒圣間的蜜聯結蚊分為結晶香聯結和膠結廚聯結兩類啟。以風置化程舅度劃紛分，觸巖石浮分為素微風亡化、軟中等目風化羞和強晨風化其巖石曾。以堅殖硬程津度劃痰分，睡巖石餓分為稼堅硬鞭巖、擊較硬色巖、配較軟瓜巖、葬軟巖救和極握軟巖伶。1.山3準巖石張的基爬本物撐理性意質巖石貞由固予體，期水，燃空氣閃等三據相組叼成。一、掃質量基密度井（ρ胡）和避重力遇密度沿(γ礙)：單位辨體積組的巖遍石的痕質量汪稱為叉巖石詠的質量驕密度。單彎位體日積的腹巖石摘的重炭量稱餡為巖聞石的重度。所撓謂單汪位體岔積就熔是包蹤蝶括孔交隙體朝積在兄內的掙體積躬。，γ榮＝ρ劃g(恐kN臟/債m3)式中宗：W揭――俘巖石論試件浴的重蹦量(賤kN算)V—獎—巖側石試基件的漫體積從(m3)；g—群—重哨力加找速度搜。巖石灣的密千度可減分為天然屠密度、干密業(yè)度和飽和考密度。相嘩應地桃，巖肉石的仁重度壞可分稻為天嶺然重社度、嗎干重穴度和挎飽和傳重度柴。二、頭相對鍬密度到(G路s)巖石物的相對掙密度就是抹指巖棗石的干重量除以錯巖石底的實體積稱（不包東括巖干石中株孔隙期體積）所得嬌的量辛與1舞個大稱氣壓縮慧下40C純水的重量之須比值幅。巖歪石的相對轉密度可在牌實驗誕室進拘行測孝定，濁其計尺算公熄式為乖：式中銀：Gs——探巖石酬的相繳對密熱度；Ws——程干燥桿巖石棵的重洪量(瞇kN潑);Vs——趣巖石黑固體狠體積殊(m3);—40C時水戀的重硬度（虎kN師/m3）。三、叮巖石拴的孔隔隙性孔隙：巖石拔中孔齊隙和畜裂隙活的總割稱。小開型孔隙孔隙閉型孔隙開型孔隙大開型孔隙閉型卸孔隙：巖收石中處不與傍外界簽相通勞的孔排隙。開型麗孔隙：巖綱石中賞與外荷界相專通的深孔隙受。包己括大史開型蔽孔隙經和小趁開型釣孔隙特。在常暖溫下宗水能彩進入容大開茄型孔么隙，卷而不百能進樹入小嘆開型晴孔隙摔。只勁有在斧真空溝中或勇在1酸50肺個大修氣壓水以上在，水效才能否進入嘆小開榮型孔捧隙。孔隙秩度：指巖問石的鄙裂隙嘆和孔騾隙發(fā)凝育程嫩度，右其衡灶量指泳標為孔隙率(催n)技或孔隙比（惡e）渣。根據搬巖石招孔隙育類型理不同銹，巖芬石的窮孔隙廟率分婦為：(1)犧總孔忽隙率n(2奴)大開孔既隙率nb(3驕)小開孔卡隙率nl(4年)總開孔淡隙率n0(5)閉孔打隙率nc一般稠提到市巖石熊的孔花隙率企時系掛指巖唇石的雄總孔漿隙率畏。1、攻孔隙漂率(1清)總孔隙火率n:即巖斗石試短件內孔隙的體更積（白VV)占級試件筋總體謠積(V)橋的百設分比清。(2斑)大開孔登隙率nb:即巖射石試邁件內叉大開宣型孔派隙的芒體積犁（Vnb)占住試件敏總體更積(V)溪的百杰分比邪。(3)小開眉孔隙陷率nl:即巖呼石試勉件內壺小開顧型孔捆隙的籃體積言（Vnl)占紫試件振總體墻積(V)貼的百涌分比怨。Gs為巖凝石的賢相對敏密度碼；γd,γw分別狗為干雄燥巖幻玉石和損水的紹重度斤。(4童)總開葵孔隙復率（孔隙僚率）n0:即巖冶石試偷件內簡開型脆孔隙卷的總傘體積腰（Vn0)占熔試件代總體棄積(V)片的百維分比對。(5)閉孔隙議率nc:即巖獅石試桶件內閉型瞎孔隙菊的體日積（脫Vnc)占衡試件精總體蒙積(V)枝的百胖分比紛。所謂孔隙比是格指巖戚石試列件內孔隙的體桿積（VV)與巖程石試斯件內軌固體患礦物憲顆粒館的體緩積（Vs)之比粒。2衣、孔夾隙比嘩(e沸)四、茶巖石少的水冠理性釋質巖石焰遇水搞后會低引起囑某些激物理罩、化高學和撒力學武性質訓的改好變，婚巖石呼的這棉種性祝質稱飛為巖塌石的暴水理位性。巖石趙的吸腫水性由:巖石帶吸收深水分劍的性慣能稱內為巖廊石的嘩吸水當性，見其吸英水量奸的大輪小取賞決于巖石料孔隙乒體積窩的大張小及枯其密卸閉程寫度。艱巖石呆的吸氣水性沉指標爺有含水秩率、吸水乏率、飽水丑率和飽水必系數。（1翁）巖銀石含建水率還(ω號)：是指天然害狀態(tài)僚下巖石中水的父重量倘Wω與巖功石烘干重五量Ws之比敲。（2策）巖腹石吸慚水率塵(ωa)：是指干燥巖石街試樣在一個大氣汁壓和室厭溫條摘件下吸夕入水側的重以量Wω與巖帳石干賭重量朽Ws之比賄。巖石底的吸莖水率樓的大屢小，蓮取決放于巖需石所密含孔句隙、臘裂隙綢的數綁量、旅大小雷、開瀉閉程圣度及搬其分日布情衰況，國并且耐還與椒試驗梅條件（整戶體和夠碎塊蔬，浸水廈時間等）有關惡。式中懶：Ws為干囑燥巖澡石的況重量；Wo為烘途干巖拔樣浸跡水4愚8小結時后誼的濕異重。（3聽）巖遭石的遭飽水翻率（義ωsa）巖石淘的飽肚水率瞞指巖離樣在預強制問狀態(tài)耀（煮技沸、高壓司或真育空）莖下，污巖石的最宇大吸入叼水的松重量幅與巖牙石干也重量粉Ws之比山，即裁：式中裁：Ws為干控燥巖眉石重頌量；Wp為巖效樣飽話和后向的重陵量。（4匯）巖跑石的裙飽水淋系數艘（Kw）巖石各吸水建率與躍飽水尚率之摸比稱離為巖磚石的巨飽水涼系數娛，即奴:飽水谷系數昆反映森了巖凡石中附大開蠻孔隙盒和小吹開孔己隙的皇相對故含量勸。飽所水系捆數越章大，揚巖石想中的臟大開擦孔隙似越多專，而袖小開謀孔隙柔越少響。吸水碧性較雕大的妹巖石庭吸水穴后往裝往會確產生丑膨脹精，給劫隧道犁支護防造成渾很大梯壓力沿。一般航巖石院的飽我水系膜數在0.即5~久0.典8之間逃，當Kw＜9拳1％時，蘿可免趙遭凍離脹破練壞。五、終巖石網的透斧水性射(滲頃透性政)地下棉水存魄在于寇巖石義孔隙忍、裂除隙之各中，燙而且長大多役數巖叉石的現孔隙且裂隙灶是連狐通的菜，因鬼而在態(tài)一定士的壓搏力作秀用下貞，地逐下水他可以蕩在巖令石中訪滲透咸。巖豪石的堡這種汽能透范水的淺性能星稱為巖石加的透呈水性。巖籌石的抖透水肉性大臘小不午僅與卻巖石齒的孔土隙度籌大小毅有關欠，而蠻且還剃與孔濾隙大紫小及滋其貫融通程獸度有藏關。衡量事巖石撕透水足性的祥指標歌為滲透城系數軍(K顏)。一尾般來若說，借完整地密實娃的巖裹石的捷滲透晃系數曉往往城很小攏。巖友石的由滲透紹系數糕一般與是在轉鉆孔饅中進營行抽缸水或喊壓水卷試驗懷而測陣定的乎。大多孤滲透夸性可象用達香西（林Da植rc慌y）次定律禿描述仿：（m3/s架）——閉水頭趟變化拔率；qx——帽沿x攜方向真水的梅流量棍；h講——絹水頭朗高度卻；性A帖——漫垂直群x方綁向的但截面緞面積攔；k疊——寬滲透姜系數礦。六、晨巖石歸的膨直脹性巖石躁的膨帖脹性顛是指勸巖石雜浸水革后體翁積增扮大的遲性質妥。巖嘆石的尸膨脹種性大躬小一剃般用膨脹住力和膨脹罵率指標毫表示謠。其跡測定搞方法糞是平連衡加悄壓法何。試驗只中不瀉斷加咽壓，義并保鍛持體鬧積不冊變，淹所測暖得的江最大顆壓力宋即為隔巖石岸的最潔大膨寶脹力章；然蓮后逐趕級減景壓，迎直至疏荷載灘為0貪，測阻定其份最大虎膨脹印變形送量，虹膨脹踩變形醫(yī)量與到試件艱原始厲厚度厘的比踢值即藏為膨騙脹率囑。七、渡巖石踢的崩幕解性巖石扣的崩腥解性蠶是指艇巖石即與水鑄相互瓶作用濁時失蛋去粘愁結性障并變償為完機全喪猶失強統(tǒng)度的珠松散鋸物質它的性祖質。巖石岡的崩君解性軌一般映用耐駝崩解畫指數Id2的表住示。培其指倆標可嘆在實面驗室獅用干濕各循環(huán)鵲試驗確定本。試驗蕉過程賤：將亞經過角烘干渠的試遲塊（喉50悉0g,分成煮約1張0塊招），辛放在階帶有圈篩孔吵的圓版筒內逮，使裂該圓長筒在六水槽倉中以熊20r/敢mi逆n,連續(xù)義旋轉陽10mi朵n,然后姐將留份在圓盼筒內業(yè)的巖嚷塊取航出烘允干稱欣重，笛如此宋反復衫進行綠兩次蜘，按桌下試探計算輩耐崩臉解指謝數。式中波：Id2——兩次巾循環(huán)跡試驗蘿求得戚的耐呀崩解取指數湖，在訊0～校10堂0%爆之間帥變化卵；md——試驗庸前試崗塊的終烘干索質量卡；mr——殘留光在圓圓筒內肌試塊翠的烘穿干質紋量；W1——試驗把前試哨件和皮圓筒禿的烘袖干重栗量；W2——偶第二塊次循腦環(huán)后員試件系和圓琴筒的脖烘干扶重量單；W0——賽試驗雙結束耳沖洗味干凈列后圓捎筒的交烘干謎重量斑。巖石拉的崩斜解性始指數供反映蕩了巖似石在赤浸水炸和溫責度變釀化的身環(huán)境些下抵映抗風耀化作膀用的漏能力定。七、巡壽巖石肯的崩葵解性八、駱巖石聽的軟物化性巖石鑄的軟售化性是指塔巖石鋒在飽賤水狀碌態(tài)下晴其強閥度相嚼對于犧干燥飄狀態(tài)廚下降慣低的偏性能族，可姿用軟捆化系曾數ηc表示。軟化院系數指巖石糊試樣兩在飽搞水狀愉態(tài)下幫的抗葉壓強趙度Rcb與在岸干燥擱狀態(tài)殺下的黨抗壓促強度Rc之比鉛，即各類袖巖石顫的ηc=0行.4縫5～囑0.蠢9之顛間。ηc>0溫.7拴5,巖石板軟化革性弱芳、抗尤水、乎抗風醫(yī)化能跨力強廳；ηc<0欺.7仙5，巖機石的叢工程復地質成性質伶較差壓。九、面巖石陶的抗仁凍性巖石捐的抗縱凍性貿是指悟巖石葵抵抗番凍融夜破壞稀的性司能，術是評夢價巖君石抗敗風化突穩(wěn)定授性的目重要距指標循。巖石需的抗貞凍性府用抗化凍系脊數Cf表示科，指等巖石鈔試樣白在±巡壽250C的陪溫度現期間愉內，岔反復枝降溫姜、凍續(xù)結、港融解自、升何溫，洞然后狂測量膜其抗診壓強備度的訊下降浴值（妨Rc-Rcf）,宿以此雄強度搶下降粘值與批融凍領試驗且前的次抗壓想強度稀Rc之比望的百捉分比散代表輔抗凍陜系數并Cf，即可見馳：抗凍廚系數槽Cf越小蠶，巖旱石抗邊凍融行破壞彼的能墾力越島強。十、此巖石懂的碎甘脹性巖石捆破碎舅后的作體積牽VP比原毒體積醒V增陣大的紋性能溉稱為黨巖石肉的碎脹陪性，用濤碎脹滑系數臭ξ來慘表示美。碎脹語系數找不是頌一個牛固定亂值，寧是隨明時間疤而變饑化的譜。永久蛙碎脹躺系數（殘沈余碎盡脹系攤數）候――膏不能柿再壓狹密時銅的碎蠢脹系朗數稱鐵為永乒久碎雞脹系蔽數.1.稀4錄巖石很的強暢度概念城：巖石占的強膽度：是列指巖稍石抵征抗破兄壞的供能力殊。巖好石在雄荷載亮作用奮下，拆發(fā)生棍破壞廳時所薄承受殿的最大翁荷載危應力就是仰巖石航的強烏度。巖石婚在單炒軸壓袖縮荷拔載作鼓用下路，所榜能承暑受的乒最大駛壓應應力稱倍為巖管石的主單軸悼抗壓畢強度引。巖石寧在單握軸拉仰伸荷選載作鈔用下勇，所傷能承梢受的術最大滋拉應葵力稱板為巖奸石的混單軸忙抗拉般強度租。巖石宅的強遙度決防定于削很多哥因素守，巖簽石結可構、載風化屆程度彩、水搞、溫所度、聞圍壓址大小犯、各計向異至性等底都影剛響巖穗石的疼強度納。一、屋巖石桂抗壓叢強度漆1、廟巖石眼的單暫軸抗壇壓強膛度RC端部廁效應持,為了喂消除宰端部撇效應虜，國捕際巖罪石力鴿學學伙會推禍薦采噸用高白徑比規(guī)（h/最d)厲為2暖～2聰.5躬的試色件做斬抗壓妻試驗吹。破壞黎形態(tài)涂:(1設)單辨軸壓呆力作末用下否試件羨的劈盲裂.(2積)單哪斜面皮剪切悲破壞存.(3療)多守個共從軛斜茅面剪旗切破箏壞2、溉巖石微的三溫軸抗瘦壓強艇度巖石交在三移軸壓竭縮下壯的極歇限應亡力為三壇軸抗放壓強圣度，戀它隨致圍壓蝴增大服而升泊高。按照針莫爾考強度橫理論祥,可弄按下忠式計慘算三幻玉軸抗碼壓強桂度:式中線:R1c——祖巖石敏的三子軸抗寺壓強再度；Rc——慕巖石劍的單淋軸抗星壓強沾度；φ——宜巖石跟的內縮慧摩擦瞧角。二、佩巖石流剪切蚊強度1、剪切潮面上健無壓秧應力娃的剪育切試攔驗試件部尺寸解：直武徑或奸邊長壺不小普于5敗0m卵m，約高度割應等勝于直偉徑或飾邊長較。改變昆P,艇即可科測得趟多組荒σ、蠢τ，找作出盼σ～斗τ曲瘦線。2、剪剪切菠面上惑有壓著應力肝的剪雜切試尖驗3、情斜剪估試驗根據岸力的勿平衡悲原理燒，作很用于事剪切略面上宏的法爹向力烈N和晶切向墻力Q浙可按墊下式伙計算作：N筑=顛Pc父os渴α+桑P吧fs鞠in扛αQ把=平Ps燃in輪α-捕P姐fc輝os班α剪切牢面上傍的法注向應父力σ覺和剪茶應力敬τ為瘦：（4化）三妙軸壓蒸縮剪失切試簡驗抗剪時強度思曲線律：τ=甚c程+σ糠tg海φ三、土巖石掏的單要軸抗染拉強嘩度1、鑒直接腎拉伸火試驗2、毅間接林拉伸稅試驗圓餅鼠試件巷：A口劈裂亭法（獻巴西厘試驗框法）B開點準荷載軟試驗種法經驗英公式剩：式中肝：P忍—破嘗壞時報的荷吼載，挽N；D—試件刷直徑憂；cm飯。試件稻直徑野1.伯27益～3曲.0丑5cm巖石纖的抗送拉強聲度遠糠遠小艙于其撕抗壓絕強度稈，一礙般情笛況下車，巖石回的變礦形是響指巖塌石在療物理牧因素沿作用趟下形薯狀和爭大小奴的變脆化。工程蛋上最置常研癥究由矩于外鈴力(例如辛在巖服石上劑建造幟大壩)作用弱引起桌的變齒形或癢在巖或石中牧開挖蠻引起砍的變鑄形。巖石砍的變疊形對各工程豪建(構)筑物蘇的安拒全和隨使用那影響縱很大蹄，因圖為當姻巖石逢產生休較大挑位移未時，閃建(構)筑物岡內部駕應力挖可能藍大大戴增加圍，因急此研芳究巖尋石的蟲變形訂在巖烤石工協(xié)程中宜有著汽重要蜂意義等。1.資5截巖石釘的變形彈性變形塑性變形線彈性變形非線彈性變形變形彈性吊變形：指物體疫在外屠力作登用下澇發(fā)生偉變形蝕，當何外力胳撤出棄后變?yōu)┬文苄袎蚧执瓘偷钠切再|。塑性淺變形：指正物體刻在外輔力作掩用下追發(fā)生險變形巡壽，當腐外力亮撤出其后變瓣形不躍能恢界復的堤性質選。脆性：物叢體在聞外力儲作用躺下變境形很緊小時祖就發(fā)屋生破克壞的糕性質才。延性：物武體能朵夠承當受較窩大的田塑性疾變形與而不量喪失牙其承紡載能關力的挨性質已。粘性串（流山變性酒）：物分體受旁力后刮變形急不能幫在瞬宇間完鞏成，剩且應答變速熔度（譯dε腎/d叨t）監(jiān)隨應布力大趣小而辱變化拍的性趙質。理想擾彈性線體理想培彈塑帆性體線性隱硬化壓彈塑斷性體理想峽粘性予體一、蹄巖石勾在單這軸壓院縮狀燭態(tài)下風的應耽力-壩應變含曲線在剛性塘壓力按機上進良行單抓軸壓堡力試偵驗可調以獲蔥得完枯整的鴨巖石鏟應力遺—應售變全歷過程張曲線任，典礙型完槽整的菠巖石旬應力軍—應丹變曲篩線則券如右蛙圖所床示的自形式虎，這技種曲鍛線一乓般可臥分為徹四個許區(qū)段識：①在澇OA改區(qū)段頁內，中曲線偽稍微掌向上顆彎曲權，屬碌于壓超密階花段，考這期炸間巖群石中鵝初始趴的微粘裂隙大受壓廟閉合司；②在俘AB膜區(qū)段虹內，打接近卷于直怎線，饅近似都于線土彈性頂工作痰階段龜；③B米C區(qū)抱段內探，曲秧線向將下彎優(yōu)曲，插屬于葡非彈飛性階棄段，池主要先是在釘平行怒于荷犯載方垃向開舞始逐請漸生嫂成新精的微膊裂隙姐以及雞裂隙梳的不音穩(wěn)定訪，B漫點是跳巖石惑從彈茫性轉閉變?yōu)榱暦菑椓w性的齡轉折疊點；④下符降段都CD瓦為破呢壞階膛段，私C點藝的縱泰坐標堂就是炕單軸先抗壓膝強度損Rc餐。對大洽多數不巖石縱來說業(yè)，在AB這個兩區(qū)段杰內應插力—蹤蝶應變慎曲線磁具有育近似勇直線也的形薦式，俯這種態(tài)應力村—應黨變關予系可籍用下扔式表盲示σ=Eε，霉式中憂，E是巖哄石的侮彈性毯模量朵，即OB線的醬斜率革。如果澤巖石雹嚴格甩地遵蔑循式次σ=Eε的齒關系尼，那估么這讓種巖環(huán)石就低是線撥彈性冬的(圖2-炎17傅a)，彈疊性力柜學的濁理論馳適用受于這符種巖劣石。如果涌某種臟巖石崇的應緒力—中應變杯關系霧不是山直線盡，而誕是曲箭線，嘆但應種力與帳應變香之間撈存在纏一一湯對應類關系識，則過稱這聞種巖幻玉石為倆完全既彈性侍的(圖2—17充b)。由漂于這街時應刮力與優(yōu)應變隙的關旋系是小一條藥曲線清，所擠以沒指有唯漲一的瞞模量昆，但史對應禁于一咬點的撥應力熄σ值土，都富有一筍個切偷線?？狭亢推鸶罹€眼模量海。切線早模量就是旅該點番在曲鈴線上頭的切歲線的漏斜率dσ/dε，刪而割線嫩模量就是股該點習割線瞎的斜結率，披它等鵝于σ/ε。如果帥逐漸敘加載酬至某納點，竭然后跡再逐蹲漸卸潮載至裙零，爬應變漸也退共至零隱。但療卸荷柜曲線揭不走四加載踢曲線努的路刑線，央這時核產生蠻了所奸謂滯回通效應，卸火載曲挺線上漂該點眨的切歪線斜勉率就蔬是相英當于熄該應浮力的卸載搖模量(圖2—17舉c)藝，這種蕩巖石辮稱為仗加卸酒形成售回滯每環(huán)的霜彈性裳巖石孔。如果早不僅樓卸載深曲線茶不走贈加載益曲線陸的路凡線，頁而且湯應變制也不京恢復喬到零(原點)，則藥稱這活種材貨料為彈塑風性材沾料(圖2—17皆d)。第三遠區(qū)段BC的起淹點B往往刃是在C點最攔大應簽力值妖的2／3處，從B點開京始，坐巖石幕中產虛生新縫的張曾拉裂葉隙，堡巖石喪模量約下降成，應色力—中應變閥曲線上的斜欣率隨沖著應撐力的殖增加帽而逐稻漸降服低到屈零。在這津一范停圍內環(huán)，巖天石將口發(fā)生裕不可米恢復祖的變木形，皮加載周與卸藏載的格每次中循環(huán)嫌都是顛不同舅的曲幟線。這階錯段發(fā)拘生的江變形興中，枝能恢票復的慘變形型叫彈漢性變?yōu)男?，溜而不吐可恢利復的侍變形旗，稱杠為塑性幣變形純或殘河余變稠形或新永久衡變形，如稱圖2-虜17見(d王)及圖2-群16中的這卸載馬曲線PQ在零矮應力鵲時還烏有殘恩余變婚形εp。加蓋載曲獨線與率卸載賓曲線態(tài)所組憶成的乳環(huán)叫因做塑性疫滯回斬環(huán)。彈帶性模桌量E就是酸加載醬曲線驕直線單段的東斜率莊，而績加載銜曲線匠直線激段大塵致與護卸載偽曲線憲的割啊線相具平行洽。這約樣，輩一般蛙可將餅卸載呈曲線濫的割則線的紋斜率烘作為朽彈性溜模量絹，而護巖石勺的變形閣模量E0取決丹于總怠的變朱形量夏，即按取決緊于彈雜性變天形與區(qū)塑性繡變形再之和贈，它掩是正費應力疑σ與杜總的膊正應掘變之武比，壟在圖懶2-謀17賢d上蛙，它監(jiān)相應沾于割溪線OP的斜基率。在線錢性彈局性材陪料中膀，變橫形模變量等旱于彈余性模慰量；在彈邪塑性逗材料檢中，距當材料巷屈服嶺后，其桑變形糕模量成不是蒼常數防，它研與荷絮載的啊大小奪或范爸圍有畜關。耐在應汁力—桑應變飯曲線揉上的疼任何端點與毛坐標犯原點詞相連播的割編錢的漏斜率冶，表判示該種點所竿代表揭的應力甜的變邪形模右量。如結果巖價石上予再加辮載，荷則再鼠加載端曲線QR總是斜在曲懷線OA求BC以下膨，但仿最終隔與之抄連接摟起來皂。第四過區(qū)段CD、開戚始于燈應力拴—應板變曲代線上閘的峰研值C點，揪是下突降曲往線，煌在這架一區(qū)悔段內仗卸載平可能澆產生古很大咱的殘饒余變衫形。化圖2-16中ST表示輪卸載沈曲線曾，TU表示出再加補載曲戚線。泉可以豈看出崗，TU線在模比S點低向得多孤的應繭力值拜下趨陣近于CD曲線趁。(1不)卸躺載應甘力水罵平一刑定時猶，每打次循饒環(huán)中乞的塑骨性應樂變增莖量逐虧漸減撇小，呢加、圓卸載化循環(huán)賠次數乏足夠凡多后板，塑公性應患變增沾量將儀趨于膛零。貨因此單，可途以認妖為所剩經歷星的加幟、卸劫載循揪環(huán)次務數愈慮多，綱巖石纏則愈吐接近常彈性規(guī)變形佳，如利圖2穗-1裁9所西示。(2鑼)加爛卸載道循環(huán)黎次數漠足夠止多時舉，卸陸載曲喊線與呆其后平一次抹再加拒載曲泄線之景間所稼形成偷的滯撞回環(huán)趣的面奶積將轉愈變襯愈小布，見稅愈靠軌攏而流又愈坐趨于破平行勺，如歇圖2勾-1蝕9所哈示。灰這表依明加結、卸疊載曲警線的煮斜率臂愈接共近。二、亦反復陰加載揚和卸皇載條沃件下鉛巖石鎮(zhèn)的變圓形特忽性(3曲)如吉果多成次反血復加盈載、烤卸載猛循環(huán)銳，每悔次施郵加的蜂最大域荷載失比前悅一次不循環(huán)捎的最濤大荷錯載為兔大，敢則可懶得圖格2-筒20不所示滋的曲仍線。滾隨著們循環(huán)許次數違的增抓加，慢塑性念滯回弓環(huán)的篩面積鈔也有我所擴看大，壺卸載較曲線爺的斜某率(據它代嫂表著陰巖石供的彈幣性模熟量)司也逐定次略畫有增不加。肌這個同現象秤稱為驕強化妙。此遼外，坡每次彎卸載混后再站加載倒，在茶荷載牙超過漆上一君次循布環(huán)的裙最大舉荷裁揀以后仰，變妙形曲暑線仍速沿著染原來數的單膛調加就載曲輕線上干升(旗圖2糖-1握6中碌的O軍C線插)，來好像炕不曾利受到闖反復當加卸自荷載刊的影登響似逆的，童這就勵是所傍謂的伸巖石滅具有記憶綿效應鈴。1、嚷巖石木在常束規(guī)三仙軸試慘驗條崇件下烏的變定形特舍性三、俊三軸尖壓縮犬狀態(tài)紅下的拾巖石嗓變形阿特性巖石般在常乓規(guī)三讀軸試彩驗條情件下謊的變殘形特北征通轉常用默軸向僻應變誦ε1與主單應力乏差(σ1-σ3)的關橫系曲夸線表桂示。2、癥巖石項在真妙三軸漆試驗互條件河下的昆變形捏特性巖石富的真翠三軸碑試驗日在2扎0世短紀6厲0年書代才算開始騾的。(1軟)當濤σ2笛=σ姐3時雹，隨講圍壓厘的增鉤大，恢巖石口的塑若性和品巖石刃破壞壁時的爹強度殲、屈籠服極況限同哪時增趁大；(2衡)當丙σ3袋為常書數時黎，隨浙著σ塑2的硬增大隙，巖佳石的費強度臉和屈春服極渡限有究所增膨大，打而巖夾石的倉塑性爐卻減茅少了杠；破壞貞形式歪從延級性向推脆性蹦變化影；(3冤)當蓬σ2禍為常脖數時假，隨裝著σ左3的哈增大蟻，巖食石的永強度活和塑干性有喚所增鑼大，怨但其福屈服平極限葵并無鍛變化井。破壞挺形式躬從脆劣性向計延性栗變化四賓巖石洲的擴有容(一習)、切巖石席的擴鉛容現暖象巖石舅的擴棒容現紙象是棗巖石且具有討的一棚種普位遍性穗質，情是巖錄石在堅荷載漢作用喂下，環(huán)其破叔壞之肺前產世生的巡壽一種爺明顯訪的非犬彈性全體積席變形堤。擴容軟--健--廉所謂供擴容霸,是側指巖軍石受島外力屯作用土后,風發(fā)生站非彈械性的獨體積輛膨脹電。多數露巖石媽在破窄壞前晝都要喜產生閉擴容飾，擴衫容的逢快慢暫和大嘩小與丙巖石發(fā)本身北的性絮質、喝種類恩及其騰它因籌素有源關。(二叮)、夏巖石贈的體緒積應轉變體積恭應變——念單位盲體積行的改恩變，禽稱為著體積濁應變漂，簡著稱體診應變遼。取一暫微小鍋矩形總巖石屈試件檔，邊長街為dx爹,d闊y,沃dz施,變形皆前的驕體積岔為:v=蔽dx炒dy書dz齒;變形錘后的飯體積秘為：v’醋=（討dx合+懶εxdx暑)(條dy董+禽εydy必)(狼dz劇+銳εzdz沒)則體渴積應塞變?yōu)樘睿郝匀ヮ惛唠A湊微量房誠，得期：由虎綢克定轟律：得：令其中郊：稱為院體積證應力熟；則上絞式為谷：稱為滋體積化模量初。巖石寧在彈初性范喝圍內更符合太上述曉關系軟，故講巖石計的體喘積變咳形可結用（a)式表后示。（a)(三青)、械巖石交的體雞積應淡變曲調線體積啟應變暢ΔV／V0就是泛三個透主應供變之偽和ε1+ε2+ε3，這謎里ΔV是試款件壓弱縮時孤的體后積變孕化，姿而V0是原螞來沒膠有施公加任裝何應豈力時包的體民積。近從圖2-陜25看出坐，當綿軸向使應力揚σl較小注時，扁巖石冷符合拋線彈聯性材軍料的衣性狀軌。體嶄積應憶變ΔV／V0是具搶有正近斜率新的直翻線，譜這是嚷由于澡，亦業(yè)即體守積隨薪著壓喚力的濕增加腐而減釣小。當應勉力大先約達熟到強贈度的膀一半袋時，掉體積神應變晶開始謙偏離惡線彈狗性材娃料的捷直線轉。隨諒著應驢力的懂增加視，這月種偏塑離的牢程度腔也愈腿來愈僻大，咐在接黃近破象裂時刮，偏昨離程義度是估如此渡之大宏，使靜得巖第石在翁壓縮鈴階段叢的體銷積超谷過其恰原來穗的體跡積，保產生員負的顆壓縮駱體積快應變炕，通黨常稱幼之為勾擴容遙。擴科容就均是體抬積擴平大的夕現象埋，它友往往震是巖齊石破抵壞的道前兆攔。為姻解釋身這個煮擴容胳，試幣件在常接近跨破裂造時的朝側向呼應變陳之和純必須廟超過笛其軸毒向應過變，城即艘?？鐢U容糧是由麥巖石縮慧試件晶內細菜微裂兔隙的嬌形成監(jiān)和擴帝張所葛致，環(huán)這種岸裂隙襪的長掏軸與名最大營主應害力的雁方向害是平帖行的新。五叛巖快石的析各向欺異性(一高)、廣義農虎克報定律彈性罰體內稻任一劍點的餡應力臺一應喚變關酒系都北可寫抄為：（1靠）用矩挎陣表攔示為：稱為插應變蕩列陣稱為亞應力慣列陣式中：稱為扶彈性壟矩陣潔，由緊6×概6＝青36移個彈占性常佛數組從成的利6×纖6階請矩陣殿。（2罩）(二剖)、職極端飯各向費異性機體的味本構犯方程1、頑極端陡各向沾異性道體—攀—物和體內蔥任一似點沿受任何蓮兩個爪不同蘇方向沙的彈輩性性浮質都灶互不帳相同標。2、遷特點熊：任黑何一乏個應捆力分培量都啄會引商起6閱個應徑變分冷量。郊也就袋是說督正應笨力不克僅能趙引起盟線應護變，丸還能蛛引起詳剪應午變。3、廊本構嫁方程售：（3痰）即：即:上式妥用應地力表違示應呀變。式中巡壽：aij代表組第j古個應袍力分牲量等靠于1目個單目位時郵在i富方向戲所引奮起的套應變掉分量退，如絕a31表示愈σx等于逢一個麗單位煙時在擁z方完向引綁起的意應變嘉分量斥?？梢员M證明攪，cij=cji供;aij=aji,是時對稱婚矩陣舟。3雷6個某彈性籃常數舍中只炎有2犧1個殺是獨詞立的幫。(三兄)、卸正交換各向掩異性決體1、額概念（1嶄）彈棗性對疤稱面盆：在市任意杠兩個鉗與某移個面具對稱引的方利向上覺，材星料的標彈性槍相同續(xù)（彈敗性常村數相在同）良，那指么，來這個橋面就賊是對數稱面宇。（2傍）彈舞性主鑒向：貪垂直聽于彈歸性對沉稱面撐的方逝向為繳彈性威主向綁。（3賺）正好交各匠向異倡性體耐：彈皆性體兆中存杠在3例個互頌相正逝交的鏈彈性箏對稱穿面，程在各周個面腳兩邊王的對云稱方踩向上園，彈輩性相更同，梳但在燙這3叫個彈效性主輔向上鄙的彈摘性并趕不相吉同，合這種景物體膜稱為東正交嗚異性朽體。2、橋特點庫：由于桌對稱習關系兄，正猜