岩石應力-應變關係

根據不同方法的岩石變形試驗,可得到三種應力-應變關係:逐級連續載入應力-應變關係;恆量重複載入、卸載應力-應變關係:變數重複載入、卸載應力-應變關係。 需要指出的是,若石全面破壞後的承載能力雖然在降低,但並不是立即全部喪失,而是仍然具有一定的承載能力。工程中常將岩石的這種尚存的承載能力稱為岩石的殘餘強度。

(1)逐級連續載入應力-應變關係逐級連續載入系連續遞增荷載施加於岩樣上(單軸壓縮)。對一般堅硬岩石,由其應力-應變曲線,可將變形過程大致劃分為三個階段。

①壓密階段開始載入,應變較大,但隨著荷載加1大,應變反而漸減,如圖7-1中的OA段。這是由於

岩石中裂隙的壓密所致。當荷載卸除後,其可恢復的部分為岩石彈性變形的組成部分;面不能恢復的部分,

為塑性變形的組成部分。此段變形是以塑性變形為主。

②近似直線變形階段隨荷載繼續加大,應力與應變基本上按比例增長,如圖7-1中的AB段呈近似直人線。當荷載卸除後,岩石几乎可恢復原狀,這是岩石彈性變形的主要階段。

③破壞階段隨荷載繼續增大,變形量不斷增大,應力與應變的關係呈明顯的非線性。此時由直線轉變為曲線,如圖7-1中的BC段,即應變比應力的增長率大得多,最後直至岩樣破壞。

(2)恆量重複載入、卸載應力-應變關係

每次載入、部載量相等,並重複載入、卸載多次,試驗所獲得應力應變關係曲線,其變形特點:最初應力-應變關係曲線很彎曲,且在卸載後不能恢復的塑性變形較大;往後塑性變形逐漸變小,應力-應變關係曲線愈陡,則愈接近於直線;後一級與前一級曲線分別近似平行,說明岩石經多次載入、卸載後,愈益呈現彈性變形。

(3)變數重複載入、卸載應力-應變關係

每次卸載後再逐級加大荷載,試驗所獲得的應力-應變關係曲線有如下特點:前一級卸載與隨後一級之間,出現一回滯圈,說明了卸載時彈性變形恢復的滯後現象。如果每級卸載後的下一級載入量有規律地遞增,則各級峰值應力連線基本呈一有規律的直線或曲線,並且其形態與前述逐級載入下的應力-應變曲線相似;與恆量重複載入、卸載一樣,最初應力與應變曲線很彎曲,愈後愈近似直線;相鄰兩級載入、卸載的應力應變曲線,分別近於平行。

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