阅读理解-尤明庆《岩石试样的强度及变形破坏过程》

 

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尤明庆《岩石试样的强度及变形破坏过程》

岩石内部都有缺陷,若研究的尺度与这些缺陷分布相当,则必定要认为岩石是非均质的。当然,在考虑范围较大、使用更大的尺度时,岩石又可以被认为是具有均匀缺陷的材料。最为显著的事实是,岩样尺度越大,强度的离散程度越小。P7

随着岩样棱数减少,抗压强度降低,说明边缘的棱角容易损坏,不能用来作为有效的承载面积。P8

在进行岩石力学性质试验研究时,必须始终明确岩石材料的非均质性,试验结果的差异并不完全是由围压、加载速度、应力路径等可控参数引起的,岩样也是试验过程中的一个变化参数。P8

显然杨氏模量表示了岩样的弹性变形特征,是材料参数,与岩样的形状尺度无关;而峰值之后的软化曲线只是材料的特性在具体岩样的宏观表现,并非真正意义上的材料本构关系。P12 岩样单轴压缩破坏形式复杂多变,通常认为,最终的破坏多数是轴向近乎平行的劈裂破坏,或称岩样单轴抗压强度的降低是由于岩样内部的拉伸破坏造成的。P13

剪切滑移作用还会产生垂直于轴向的拉力,其大小随该滑移面积的增大而增大。P14

如果最初的剪切滑移面出现在岩样内部,那么剪切滑移引起的沿轴向拉张劈裂面可能使岩样侧面的材料脱离主体,成为一个压杆。细长压杆通常产生失稳而折断,完全失去承载能力。原来储存的弹性形变恢复,使其长度大于岩样而弯曲。这种破坏情形会在应力-应变全程曲线上反映出来,即在应变几乎不变时出现一个应力小幅度跌落。这种应力跌落多出现在峰值附近,但并不会显著影响岩样的整体形变过程。P14

只有材料的剪切破坏才能引起承载能力的降低。P15

Coulomb准则,即轴向最大承载能力T与围压呈线性关系:。参数Q的力学含义是:岩样在完全剪切破坏时的单轴抗压强度,可以作为岩样的材料强度来看待。实际单轴压缩过程中由于岩样沿轴向的张拉破坏,岩样无缺陷时的理想强度通常也是小于Q的。这就意味着,作为材料强度特性的参数Q,是不可能从单一试验中得到的,必须通过不同围压下的岩样强度进行回归分析才能得到。P43

试验所得的峰值应力只是岩石材料的强度在该试样的宏观表现。σ2不是很大时,其增加可能使沿该方向屈服的微元体需要更高的轴向应力,也可能使该微元体改变滑移方向,即不是沿最弱承载面屈服,从而导致微元体承载力的提高;当σ2较大时,试样在σ2-σ3方向也会产生屈服破坏,中间主应力的增加可能造成岩样强度的降低。P66

岩样三轴压缩破坏之后,即使断裂为两个完全独立的部分,还可以通过剪切破坏面之间的摩擦力承载轴向应力,即通常所说的参与强度。P86

承载能力由岩石的粘聚力和内摩擦力共同构成,两者在屈服过程中都是变化的。在以主应力表示时,可以认为岩样的轴向承载能力由其材料强度和围压共同确定,是结构的力学特性。当岩样的轴向应力增大到其承载能力(轴向压缩),或者其承载能力降低到轴向应力(卸围压)时,岩样的材料强度就会降低,即屈服。轴向应力不超过其承载能力,但承载能力在变形过程中可能增大也可能减小。某些岩石在材料强度降低的过程中内摩擦力系数增大,从而即使围压恒定轴向承载能力也会增加,即屈服强化。P87

岩石的强度、变形和承载的应力,三者是密切联系的;而这种联系的具体形式我们还很不清楚。P100

残余强度是真实岩样破坏之后由摩擦力所维持的承载能力。P103

在围压较低时,也就是正应力较低时内摩擦力的增加量小于材料强度的降低,屈服过程中承

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