岩石力学-第2章hyr-2015

2.1岩石的结构和构造2.2岩石的基本物理性质2.3岩石的强度2.4岩石的变形2.5岩石的流变主要内容2.岩石的物理力学性质1岩石力学的任务是研究岩石或岩体在受力情况下的变形、屈服、破坏以及破坏后的力学效应等现象。

●但这些现象不象均质材料（如金属）那样有较明确的规律可循。

岩石或岩体是赋存于自然界中的十分复杂的介质。

●不同的岩石在形成过程中经历了不同的成因特点。●各类岩石或岩体在形成后又遭受了不同的地质作用，包括：▲地应力变化；▲各种构造地质作用；▲各种风化作用；▲人类各种营力的作用，等。

●上述各种作用的综合，使岩石或岩体呈现明显的非线性、不连续性、不均质性和各向异性等复杂特性。概述2.岩石的物理力学性质2岩石或岩体的上述特性，决定了理论分析（包括数值分析）必须以对岩石或岩体的物理力学特性的深刻认识为基础。

●随着数学、力学和计算机科学的发展，人们现在可以对复杂的岩石工程问题进行量化分析，但这种量化分析是针对分析模型的，并不完全等于对原型的定量描述。●模型量化分析结果是否具有真正的定量意义取决于分析模型及其力学参数取值与原型的贴近程度。●如果对岩石工程问题的地质条件和介质物理力学特性认识不深刻,分析模型选用不当,力学参数取值不准,

模型边界条件不符,则再精密的计算都只能是数学游戏,

经不起实际工程的检验。概述2.岩石的物理力学性质3岩石的物理力学性质除与其组成成分有关外，还取决于岩石的结构和构造。岩石的结构●指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、结构联结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。●其中，以结构联结和微结构面对岩石的工程性质影响最大。岩石的构造●指各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式。●岩浆岩的常见构造：块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造。●层理构造和层面构造是沉积岩最重要的特征。●变质岩的常见构造：片麻状构造、片状构造、板状构造、块状构造、千枚状构造。2.1岩石的结构与构造

2.岩石的物理力学性质4结构联结类型岩石中结构联结的类型主要有两种：即结晶联结和胶结联结。●结晶联结：▲是矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触，一般强度较高。▲如岩浆岩、大部分变质岩和部分沉积岩都有这种联结。●胶结联结:▲是矿物颗粒通过胶结物联结在一起。▲这种联结的岩石强度取决于胶结物的成分和胶结类型。▲胶结物质有：硅质、铁质、钙质、泥质等。一般而言，硅质强度最高，铁质和钙质次之，泥质最差且抗水性差。2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质5岩石风化岩石长期暴露在地表之后，经受太阳辐射热、大气、水及生物等作用，使岩石结构逐渐破碎、疏松，或矿物成分发生次生变化，称为风化。岩石矿物组成和结构改变岩块的物理力学性质改变（强度降低、抗变形性能减弱、空隙率增大、渗透性加大）。衡量岩石（块）风化程度的指标：●定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。●定量指标主要有：风化空隙率指标Iw、波速比指标kv和风化系数kfδ等。2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质风化62.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质岩石风化定量指标风化空隙率Iw●快速浸水后风化岩石吸入水的质量mw与干燥岩石质量mrd之比。波速比kv●风化岩石纵波波速Vcp与新鲜完整岩石纵波波速vrp之比。风化系数kf●风化岩石饱和单轴抗压强度与新鲜完整岩石饱和单轴抗压强度之比

7岩石风化分级《岩土工程勘察规范》（GB50021-2002）2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质风化程度vcp（m/s）kvkf全风化500~10000.2~0.4-强风化1000~20000.4~0.6<0.4中等风化2000~40000.6~0.80.4~0.8微风化4000~50000.8~0.90.8~0.9未风化>50000.9~1.00.9~1.08岩石坚硬程度岩石坚硬程度指岩石抵抗破坏和变形的能力。岩石坚硬程度按岩石饱和单轴抗压强度σcw划分为五级。2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质岩石饱和单轴抗压强度σcw(MPa)＞6060~3030~1515~5＜5坚硬程度坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩92.2.1岩石的密度2.2.2岩石的空隙性2.2.3岩石的吸水性2.2.4岩石的渗透性2.2.5岩石的膨胀性2.2.6岩石的崩解性2.2.7岩石的软化性2.2.8岩石的抗冻性2.2岩石的基本物理性质2.岩石的物理力学性质10重力密度（重度）γ重力密度：岩石单位体积（包括岩石中的孔隙体积）的重量称为重力密度，通常简称为重度。

γ=W/V(2-1)

式中：γ—岩石重力密度（KN/m3）；W—岩样重量（KN）；V—岩样体积（m3）根据试样含水量不同，重力密度有三种表示指标：

●干重度γd—岩样在100～105℃下烘干至恒重时的密度。

●天然重度γ—岩样在自然状态下的重度。

●饱和重度γsat—岩样中空隙完全被水充满时的重度。

▲一般未说明含水状态时是指天然重度2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质11重力密度（重度）γ岩石重度的影响因素：●其取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含水量。●若其它条件相同，其在一定程度上与其埋深有关。▲一般而言，地表岩石重度较小，深层岩石重度较大。岩石重度在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣。通常岩石重度愈大，其力学性质愈好。2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质12质量密度（密度）ρ质量密度：岩石单位体积（包括岩石中孔隙体积）的质量称为质量密度，一般简称密度。质量密度用ρ表示，其单位一般为“kg/m3”。密度与重度的关系：γ=ρg（2-2）

式中：g—重力加速度（m/s2）。密度也分为干密度（ρd）、天然密度（ρ）、饱和密度（ρsat）。2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质13相对密度Gs相对密度：岩石的干重量Ws除以岩石的实体积Vs

（不包括岩石中孔隙体积）所得的量与1个大气压下

4℃时纯水的重度γw的比值。

Gs=Ws/(Vsγw)(2-3)相对密度是一个无量纲量，其值可用比重瓶法测定。

●试验时先将岩石研磨成粉末并烘干；

●然后用量杯量取相同体积的纯水和岩石粉末并分别称重，其比值即为岩石的相对密度。岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度。

●岩石中重矿物含量越多其相对密度越大。

●大部分岩石的相对密度介于2.50～2.80之间。2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质14孔隙率n孔隙率：岩石试样中孔隙体积Vv与岩样总体积V之比，常用n表示。

(2-4)孔隙率也可根据干重度γd和相对密度Gs计算：

n=1-γd/（Gsγw）（2-5）孔隙率分为开口孔隙率和封闭孔隙率，两者之和总称为孔隙率。孔隙率是反映岩石致密程度和岩石力学性能的重要参数。●孔隙率越大，孔隙和裂隙越多，力学性能越差。

2.2.2岩石的空隙性2.岩石的物理力学性质15孔隙比e孔隙比e：指孔隙的体积VV与固体的体积Vs的比值。(2-6)孔隙比与孔隙率的关系：e=n/(1-n)(2-7)或n=e/(1+e)2.2.2岩石的空隙性2.岩石的物理力学性质V=VV+Vs16含水率w、吸水率wa天然含水率w：天然状态下岩石中水的重量WW与岩石烘干重量Ws的百分比，简称含水率。（2-8）

吸水率：指干燥岩样在一个大气压和室温条件下吸入的重量WW与岩样干重量Ws的百分比。

（2-9）

式中：Wo——烘干岩样浸水48h后的湿重。吸水率的大小取决于孔隙数量和微裂隙的连通情况。

●孔隙愈大愈多、微裂隙连通越好，则吸水率愈大，力学性能愈差。2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质w=Ww/Ws×100％17饱和吸水率wsa饱和吸水率wsa：岩样在强制状态（真空、煮沸或高压）下，岩样的最大吸入水的重量Ww与岩样的烘干重量Ws的百分比（也称饱水率）。

（2-10）

式中：Wp——岩样饱和后的重量。国外采用高压设备使岩样饱和，国内常用真空抽气法或煮沸法使岩样饱和。饱水率反映岩石中张开型裂隙和孔隙的发育情况，对岩石的抗冻性有较大影响。吸水率与饱和吸水率的区别：●前者是浸水48h特定试验条件下岩样的湿重与其干重之比；●后者是饱和状态下岩样的湿重与其干重之比。●若浸水48h达到了饱和状态，则两者相等。2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质18饱水系数kw饱水系数：指岩石吸水率wa与饱水率wsa的百分比。kw=wa/wsa×100%（2-11）一般岩石的饱水系数在0.5～0.8之间。试验表明，当kw＜91%时，可免遭冻胀破坏。2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质19几种岩石的吸水性指标值2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质20渗透性：在一定的水压作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力，可用渗透系数来衡量。渗透系数是介质对某种特定流体的渗透能力，取决于岩体物理特性和结构特征，如孔隙和裂隙大小，开闭程度以及连通情况等。大多渗透性可用达西（Darcy）定律描述：qx——沿x方向水的流量，m3/s；h——水头高度，m；A——垂直x方向的截面面积，m2；k——渗透系数，m/s。2.2.4岩石的渗透性2.岩石的物理力学性质——水头变化率；渗透系数的量纲与速度的量纲相同。垃圾填埋场衬垫要求渗透系数k≤10-7cm/s21几种岩石的渗透系数值2.2.4岩石的渗透性2.岩石的物理力学性质22岩石的膨胀性：指岩石浸水后体积增大的性质。机理：某些含粘土矿物（如蒙脱石、水云母、高岭石等）成分的软质岩石，经水化作用后，在粘土矿物的晶格内部或细分散颗粒的周围生成结合水溶剂腔（水化膜），并且在相邻近的颗粒间产生楔劈效应，当楔劈作用力大于结构联结力，岩石显示膨胀性。岩石膨胀性一般用膨胀力pe和膨胀率δep两项指标表示。●膨胀力pe：指原状岩（土）样在体积不变时，由浸水膨胀而产生的最大内应力。（常用平衡加压法测定）

●膨胀率δep（％）：在一定压力下，试样浸水膨胀后的高度增量与原高度之比，用百分数表示。2.2.5岩石的膨胀性2.岩石的物理力学性质23膨胀力pe的测定方法一般采用平衡加压法和压力恢复法测定。平衡加压法●用同种压缩仪，当试样浸水饱和后，用逐渐增加垂直压力的方式，阻止试样产生膨胀，使试样高度保持不变。●若试样在某一垂直压力作用下开始下沉，此时的垂直压力便是所求的膨胀力pe。2.2.5岩石的膨胀性2.岩石的物理力学性质24岩石的崩解性：指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。机理：水化作用削弱了岩石内部的结构联结而造成的。

●常见于由可溶盐和粘土质胶结的沉积岩地层中。岩石崩解性一般用岩石的耐崩解性指数表示。

●这个指标可以在实验室内通过干湿循环试验确定。

●耐崩解性系数：2.2.6岩石的崩解性2.岩石的物理力学性质25试验时，将烘干的试块，约500g，分成10份，放入带有筛孔(2mm)的圆筒内，使圆筒在水槽中以20r／min速度连续转10分钟，然后将留在圆筒内的石块取出烘干称重。如此反复进行两次，按下式计算耐崩解性指数：残留在筒内的试件烘干质量mR试验前的试件烘干质量(mS)对于极软的岩石及耐崩解性低的岩石，还应根据其崩解物的塑性指数、颗粒成分与用耐崩性指数划分的岩石质量等级等进行综合考虑。2.2.6岩石的崩解性2.岩石的物理力学性质26岩石的软化性：指岩石与水相互作用时强度降低的特性。机理：水分子进入颗粒间的间隙而削弱了颗粒间的联结而造成的。影响因素：矿物成分、粒间联结方式、孔隙率、微裂隙发育程度等。●大部分未经风化的结晶岩在水中不易软化；●许多沉积岩（如粘土岩、泥质砂岩、泥灰岩等）则在水中极易软化。岩石的软化性一般用软化系数表示●软化系数ηC:是岩样饱水状态下的抗压强度Rcw与干燥状态的抗压强度Rc的比值。●软化系数总是小于1的。2.2.7岩石的软化性2.岩石的物理力学性质272.2.7岩石的软化性2.岩石的物理力学性质28岩石的抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的性能。岩石的抗冻性通常用抗冻系数Cf表示。●抗冻系数Cf：指岩样在±25℃的温度区间内，经多次“降温、冻结、升温、融解”循环后，岩样抗压强度下降量△R与冻融前的抗压强度RC的比值，用百分率表示。●抗冻系数Cf的表达式：

式中：RC、RCf——分别为岩样冻融前、后的抗压强度（kPa）。

岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因：●一是构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时由于矿物的胀缩不均而导致岩石结构的破坏；●二是当温度降低到0°C以下时，岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。2.2.8岩石的抗冻性2.岩石的物理力学性质29一个试样，其质量为678g，用球磨机磨成岩粉并进行风干，天平秤称得其质量为650g，取其中岩粉60g作颗粒密度试验，岩粉装入李氏瓶前，煤油的度数为0.5cm3

，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.3cm3，求：该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然空隙率。干密度颗粒密度天然孔隙率解：天然密度例题2.岩石的物理力学性质30浮石又称轻石或浮岩，容重小（0.3-0.4）是一种多孔、轻质的玻璃质酸性火山喷出岩，因孔隙多、质量轻、容重小于1克/立方厘米，能浮于水面而得名。

31岩石的强度性质一、岩石的单轴抗压强度二、岩石的三轴抗压强度三、岩石的抗剪强度四、岩石的抗拉强度岩石强度:指岩石在荷载作用下破坏时所承受的最大荷载应力。工程师对材料提出两个问题1.最大承载力——许用应力[σ]？2.最大允许变形——许用应变[ε]？本节讨论[σ]问题试验方法2.3岩石的强度2.岩石的物理力学性质32岩石强度有抗压强度（单轴、三轴）、抗剪强度、

抗拉强度。主要影响因素：岩石结构、风化程度、水、温度、围压大小、各向异性等。注意：本章讨论的岩石强度是指不含裂隙的完整岩块的强度。2.3岩石的强度2.岩石的物理力学性质332.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质单轴抗压强度RC定义：指岩石试件在单轴压力（无围压，只受轴向压力作用下所能承受的最大压应力,也即是岩石在达到破坏时承受的最大轴向荷载P除以试件的横截面积A。意义:●衡量岩块基本力学性质的重要指标；●岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标；●用来大致估算其他强度参数。测定方法：●抗压强度试验：Rc=P/A●点荷载试验：Rc=22.82PPA34试件破坏形式岩石试件在单轴压力作用下常见的破坏形式：

（a）平行于作用力的劈裂（拉破坏)（b）单斜面剪切破坏（c）多个共轭斜面剪切破坏（d）x状共轭斜面剪切破坏（图2-1）需要指出的是，c型破坏只会出现在土样或软岩试样中。b型和d型破坏中，破坏角β为：

β＝π/4+φ/2

其中φ为岩石的内摩擦角。2.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质35单轴压缩试验压力机：●常规压力试验机；

●刚性伺服压力试验机试件：●圆形，Φ50mm*100mm；

●方形，50mm*50mm*100mm端部效应：加压板与试件端部存在摩擦力，约束试件端部的侧向变形，导致端部应力状态不是非限制性的而出现复杂应力状态。减小“端部效应”影响的措施：

●将试件端部磨平，

●在端面抹上润滑剂（黄油），或加橡胶垫层等。

●使试件长度达到规定要求，以保证在试件中部出现均匀应力状态。2.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质36影响岩石强度的主要因素2.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质岩石自身性质●矿物组成及岩性●颗粒大小及形状●粒间连接方式●微结构面及结构特征●风化程度实验条件●试件形状及尺寸●试件加工精度●端部效应●加载速率●温度和湿度372.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质实验条件对试件强度的影响断面形状：

●圆形（强度)>六边形>四边形>三边形尺寸效应：●尺寸越大，试件强度越低；●高径比λ＝h/D增大，试件强度降低（？）试件加工精度：

●两加载端面不平行度过大，会导致试件局部应力过大而提前破坏。

●试验机上配有球面接头，可微调。38实验条件对试件强度的影响端部效应：●使试件受到横向约束，导致试件强度增大。●增大试件高径比，可降低端部效应影响。但高径比过大会出现“压杆失稳”，导致强度降低。●经试验研究，认为高径比h/D＝2～2.5为宜。这时试件中部应力分布均匀，并能保证破坏面不承受加压板约束，可自由通过试件的全断面。加载速率：●加载速率增加，强度和弹模增加，峰值应力越明显。温度和湿度：●温度越高，强度越低；●含水量越高，强度越低。2.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质39常见岩石的单轴抗压强度2.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质岩石名称抗压强度（MPa）岩石名称抗压强度（MPa）岩石名称抗压强度（MPa）辉长岩180~300辉绿岩200~350页岩10~100花岗岩100~250玄武岩150~300砂岩20~200流纹岩180~300石英岩150~350砾岩10~150闪长岩100~250大理岩100~250板岩60~200安山岩100~250片麻岩50~200千枚岩、片岩10~100白云岩80~250灰岩20~200402.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质三轴抗压强度岩石抗压强度分为单轴抗压强度和三轴抗压强度。三轴抗压强度：指对岩石进行压力试验所获得的最大破坏压应力。三轴压力试验可分为常规三轴压力试验和真三轴压力试验。三轴抗压强度通过常规三轴压力试验而获得。通过常规三轴试验不仅可获得三轴抗压强度，还可根据不同围压下的岩石三轴强度关系曲线，计算出岩石的内聚力和内摩擦角。（将在下节介绍）41常规三轴和真三轴常规三轴

●试件一般为圆柱体，应力状态为σ1>σ2＝σ3>0。

●

σ2和σ3通过油压施加，σ1（轴向）通过压力机施加。真三轴（茂木清夫）

●

试件为长方体，应力状态为

σ1>σ2>σ3>0

●

σ3通过油压施加，σ1和σ2通过压力机施加。

●

真三轴试验可模拟各种应力状态和应力途径，但试验结果复杂，试件四面均受到加压引起的摩擦力，影响试验结果，故目前很少进行该类试验。2.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质422.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质围压对岩石强度和破坏型式的影响岩石强度●岩石的峰值强度随围压σ3增大而增大。脆延性●随σ3增大，岩石逐渐由弹脆性向延性转化。●岩石的脆延性由岩石破坏前的变形来衡量。变形越小，则脆性越大；反之则延性越大。●随σ3增大到一定值时，岩石由弹脆性转变为塑性，这时的σ3称为“转化压力”。432.3.1岩石抗压强度2.岩石的物理力学性质围压对岩石强度和破坏型式的影响破坏型式

●随σ3的增大，岩石从脆性劈裂破坏逐渐向延（塑）性剪切及塑性流动破坏方式过渡。44具体破坏形式的多样化452.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质岩石抗剪强度：指岩石抵抗剪切破坏的极限能力。

●抗剪强度用内聚力c和内摩擦角φ两个指标来表示。抗剪强度的类型

●抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。●抗切强度：指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。●摩擦强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪切破坏时的最大剪应力。

确定岩石抗剪强度的方法：

●直接剪切试验

●楔形剪切试验

●三轴压缩试验46直接剪切试验设备：直接剪切仪试件：

●用相同岩石制备一组试件。

●试件量应不少于5个。

●试件为方柱形。荷载：●根据试验要求和试件量，确定每个试件需施加的垂直荷载。加载过程：●对每一个试件，先在试件上施加规定的垂直荷载P，然后逐渐施加水平剪切力T，直至达到最大值Tmax发生破坏为止。计算应力：

●剪切面上的正应力σ和剪应力τ按以下两式计算：σ＝P/Aτf＝Tmax/A(2-15,16)2.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质47直接剪切试验绘制τf－σ曲线

●σ不同，τf也不同，故对于每一个试件，可得到一个数对（σ，τf）；

●将每对（σ，τf）填入τf－σ坐标系，并用目测法（或最小二乘法）得到一条直线。

●该直线与横轴的交角即为φ，在纵轴上的截距即为c。试验证明，这条强度曲线并不是绝对严格的直线，但在岩石较完整或正应力值不很大时可近似看作直线。2.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质48楔形剪切试验设备：楔形剪切仪试件：同直剪试验加载过程：●将试件装入楔形剪切仪；●按预定方案调定一个剪切角α；●将楔形剪切仪放在压力机上加压，直至试件沿着AB面发生剪切破坏。2.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质492.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质楔形剪切试验根据受力平衡条件，可以列出下列方程式：

ΣY=0:N-Pcosα-Pfsinα=0(2-17)ΣX=0:

Q+Pfcosα-Psinα=0(2-18)式中：P—压力机上施加的总垂直力，KN；N—作用在试件剪切面上的法向压力，KN；Q—作用在试件剪切面上的切向剪力，KN；f—压力机垫板下面的滚珠的摩擦系数，可由摩擦校正试验决定；α—剪切面与水平面所成的角度。将式（2-17）和（2-18）分别除以剪切面面积即得：式中：A——剪切面面积。受力分析图50楔形剪切试验试验中采用多个试件，分别以不同的α角进行试验。●当破坏时，对应于每一个值α可以得出一组σ和f值，由此可得到如图所示的曲线。●从图中可以看出，当σ变化范围较大时τf—σ为一曲线关系，但当σ不大时可视为直线，求出c和φ。2.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质51三轴压缩试验设备：岩石三轴压力试验机试件：●用相同岩石制备一组试件，试件数应不少于5个。●圆形，φ50mm*100mm2.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质522.3.2岩石抗剪强度2.岩石的物理力学性质三轴压缩试验试验过程：

●对一个试件，先施加围压，然后逐渐施加，直至破坏，得到破坏时的，从而得到一个破坏时的莫尔应力圆（，）。●对其它试件，改变围压，同样可得到一组破坏时的莫尔应力圆（，），（，），……成果处理

●绘出这些莫尔应力圆的包络线，即为岩石的抗剪强度曲线。●一般而言，包络线是一条曲线。●若将包络线近似视为直线，则其与横轴的夹角即为内摩擦角φ，而在纵轴上的截距即为内聚力c。53岩石抗拉强度：岩石试件在单轴拉力作用下抵抗破坏的极限能力。测定方法：

●直接抗拉试验

●间接法：劈裂法，点荷载法，三点弯曲法。直接抗拉试验比较困难，能否成功的关键在于：

●岩石试件与夹具间必须有足够的握力；

●所施加的拉力必须与岩石试件同轴心。故现在一般采用间接试验法。2.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质54岩石直接抗拉试验如右图所示。在试验时将这种试样的两端固定在拉力机上，对试样施加轴向拉力直至破坏。然后计算出试样的抗拉强度：

Rt=Pr/A(2-21)

式中：Rt

——岩石抗拉强度（kPa）；

Pr——试件破坏时的最大拉力（kN）；

A——试件中部的横截面面积（m2）。该方法的缺点是试样制备困难，且不易与拉力机固定，在试件固定处附近又常常有应力集中现象，同时难免在试件两端面有弯曲力矩。因此，这个方法用得不多。2.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质55劈裂法（巴西试验法）

试件

●圆柱体：φ50mm*50mm

●方柱体：50mm*50mm*50mm试验过程

●将试件横置于压力机的承压板上，且在试件上、下承压面上各放一根垫条。

●然后对试件进行加压，直至试件破坏。2.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质562.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质劈裂法（巴西试验法）试件内应力分布：根据弹性力学，在线布荷载P作用下：●沿试件竖直直径平面内产生的近于均布的水平拉应力●在水平向直径平面内产生的压应力试件破坏方式：虽然压应力是拉应力的3倍，但由于岩石的抗压强度往往是抗拉强度的10倍，故试件发生拉破坏而不是压破坏。抗拉强度:●对于圆形试件：●对于方形试件：572.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质点荷载试验试件：任何形状（优点），尺寸大致50mm，不做任何加工试验方法：点荷载试验是将试件放在点荷载仪中的球面压头间，加压至试件破坏，利用破坏荷载求试件的点荷载强度。

建议：用Ф50mm的钻孔岩芯为试件。582.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质点荷载试验点荷载强度：抗拉强度：K根据试件形状而定。优点：●试样可以不规则●仪器方便携带I——点荷载强度指标P——试件破坏时的极限荷载y——加载点试件的厚度59经验法抗拉强度Rt与抗压强度Rc之间可考虑存在着某种线性关系，近似地表示为：

Rt=Rc/Cm

（2-25）

式中Cm为经验常数，依不同的岩石类型而不同，根据试验统计而得。根据上式，就可通过相当方便的单轴抗压试验结果Rc而得到抗拉强度Rt2.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质60岩石脆性度概念通常将岩石的抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用以表征岩石的脆性程度。岩石的几种强度与抗压强度的比值如下表：2.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质612.3.3岩石抗拉强度2.岩石的物理力学性质常见岩石的抗拉强度

岩石名称抗拉强度（MPa）岩石名称抗拉强度（MPa）岩石名称抗拉强度（MPa）辉长岩15~36花岗岩7~25页岩2~10辉绿岩15~35流纹岩15~30砂岩4~25玄武岩10~30闪长岩10~25砾岩2~15石英岩10~30安山岩10~20灰岩5~20大理岩7~20片麻岩5~20千枚岩、片岩1~10白云岩15~25板岩7~1562概述岩石力学的基本问题之一就是关于岩石的强度理论（破坏准则），即如何去确定岩石破坏时的应力状态。岩石破坏有两种基本类型：●一是脆性破坏，它的特点是岩石达到破坏时不产生明显的变形●二是塑性破坏，破坏时会产生明显的塑性变形而不呈现明显的破坏面。破坏机理：通常认为●岩石的脆性破坏是由于应力条件下岩石中裂隙的产生和发展的结果。●而塑性破坏通常是在塑性流动状态下发生的，这是由于组成物质颗粒间相互滑移所致。2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质63概述目前的强度理论多数是从应力的观点来考察材料破坏的。●如岩石力学中广泛应用的莫尔­库仑强度理论和以后发展起来的格里菲斯（Griffith）强度理论。●莫尔­库仑强度理论一般能较好地反映岩石的塑性破坏的机制，加上它较为简便，所以在工程界广为应用。●但莫尔强度理论不能反映具有细微裂缝的岩石破坏机理。●而格里菲斯强度理论能很好地反映脆性材料破坏机理。●本书主要介绍这两种岩石强度理论。2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质642.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质库仑准则库仑（C.A.Coulomb）1773年提出内摩擦准则，常称为库仑强度理论。●库仑认为：“岩石的破坏主要是剪切破坏，岩石的强度（即抗摩擦强度）等于岩石本身抗剪切摩擦的粘结力和剪切面上法向力产生的摩擦力。若用σ和τ代表受力单元体某一平面上的正应力和剪应力，则这条准则规定：当τ达到如下大小时，该单元就会沿此平面发生剪切破坏，即式中：c——粘聚力；f——内摩擦系数。65库仑准则引入内摩擦角，并定义f=tanφ，这个准则在τ—σ平面上是一条直线。●直线的斜率为f=tanφ，截距为c。●剪切面上的正应力和剪应力可分别由应力圆给出，如图所示。●当此应力圆与式（2-26）所表示的直线相切时，即发生破坏。2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质662.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质库仑准则（主应力形式）用剪切面上应力σ、τ表示的库仑准则为：若将τ和σ用主应力σ1和σ3表示（这里σ1>σ3），则：（2-27）

（2-28）式中：θ—剪切面法线方向与最大主应力σ1的夹角。由式（2—26）可得：由此可得到用主应力表示的库仑准则：672.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质库仑准则在主应力平面上的表示主应力表示的库仑准则：该式在主应力平面上是一条直线，分别与σ1轴和σ3轴交于c0和T：这里，c0为单轴抗压强度，但T不是单轴抗拉强度，只有几何意义。这里因为式（2-26）隐含的物理假定是σ>0，根据式（2-28）和式（2-30）得：此式与式（2-31）联合，可得：由此可得：只有直线AC0P部分才代表有效准则。68库仑准则在主应力平面上的表示2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质69库仑准则的适用性单轴抗压强度试验和轴对称三轴试验的结果证明：●库仑准则不适于σ3＜0，即有拉应力的情况（因为断裂面与σ3垂直）；●也不适用于高围压的情况；●但对于一般工程来说，库仑准则还是适用的。库仑准则没有考虑中间主应力σ2的影响，但试验证明这个影响是存在的。2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质70莫尔准则莫尔（Mohr）1900年提出材料的强度是应力的函数，在极限时滑动面上的剪应力达到最大值f(即抗剪强度)，并取决于法向压力和材料的特性。这一破坏准则可表示为如下的函数关系，即：τf=f（σ）（2-36）●此式在-平面上是一条曲线，它可以由试验确定，即在不同应力状态下达到破坏时的应力圆的包络线。●这个准则也没有考虑σ2对破坏的影响，这是它存在的一个问题。2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质71用莫尔包络线判别材料的破坏根据莫尔强度理论，在判断材料内某点处于复杂应力状态下是否破坏时，只要在τ-σ平面上作出该点的莫尔应力圆。●若应力圆在莫尔包络线内（圆1），则该点没有破坏。●若应力圆刚好与包络线相切，则该点开始破坏，或者称之为处于极限平衡状态。●而与包络线相割的应力圆（圆3），实质上是不存在的，因为当应力达到这一状态之前，该点就沿着一对平面破坏了。2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质722.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质莫尔包络线的型式关于莫尔包络线的数学表达式，有直线型、双曲线型、抛物线型和摆线型等多种形式，但以直线型为最通用。直线型●表达式：●此种情况下，莫尔准则与库仑准则等价。正是因为这点，在实际中常将式（2-26）称为莫尔—库仑准则。●但要注意这两个准则的物理依据是不尽相同的。732.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质莫尔包络线的型式抛物线型●表达式：其中式中：σc、σt—分别为单轴抗压、抗拉强度。●适用于岩性较坚硬至较软弱的岩石，如泥灰岩、砂岩、泥页岩等岩石。双曲线型●表达式：●适用于砂岩、灰岩、花岗岩等坚硬、较坚硬岩石。74关于莫尔-库仑准则的评述库仑准则是建立在实验基础上的破坏判据。库仑准则和莫尔准则都是以剪切破坏作为其物理机理，但是岩石试验证明：岩石破坏存在着大量的微破裂，这些微破裂是张拉破坏而不是剪切破坏。莫尔-库仑准则适用于低围压的情况。2.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质752.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质格里菲斯准则这是格里菲斯在研究“为什么玻璃等脆性材料的实际抗拉强度比由分子理论推算的强度低得多”这一问题后提出了脆性破坏理论。他认为：脆性材料中包含有大量的微裂纹和微孔洞。材料的破坏是由于这些微裂纹或孔洞在局部拉应力作用下产生扩展、联合的结果。岩石就是这样一种包含大量微裂纹和孔洞的脆性材料，因此，格里菲斯理论为岩石破坏判据提供了一个重要理论基础。762.3.4岩石强度准则2.岩石的物理力学性质二维格里菲斯准则以单轴抗拉强度Rt来度量，对于二维情况中的主应力σ1、σ3，格里菲斯强度理论的破裂准则如下：这样，在σ1—σ3平面内，此准则由-Rt＜σ1＜3Rt时的直线ABC（即σ3=-Rt部分）和在C点（3Rt，-Rt）与直线ABC相切的抛物线（式2-37）CDE部分来代表，如图所示。

●当σ3=0即单轴压缩时，σ1=8Rt，所以单轴抗压强度为：Rc=8Rt

●这个由理论明确给出的结果与实验测定的结果相比在数量级上是合理的。77例，将某一岩石试件进行单轴压缩试验，其应力达到28.0MPa时发生破坏。破坏面与水平面得夹角为60°

，设其抗剪强度为直线型。试计算：(1)求该岩石的C、φ值;(2)破坏面上正应力和剪应力；(3)在正应力为零时面上的抗剪强度;(4)在与最大主应力作用面成30°的面上的抗剪强度。解：（1）

（2）破坏面上的正应力为78（3）计算应力为零的面上的抗剪强度为：（4）在与最大主应力作用面成30°的面上的抗剪强度：

破坏面上的剪应力为：79岩石的变形是指岩石在物理因素作用下形状和大小的变化。岩石的变形对工程建（构）筑物的安全和使用影响很大，因此研究岩石的变形在岩石工程中有着重要意义。本节主要内容

●单轴压缩状态下岩石的变形特性●反复加载与卸载条件下岩石的变形特性●三轴压缩状态下岩石的变形特性●岩石的各向异性2.4岩石的变形2.岩石的物理力学性质80如：1.拱坝―――空间壳体――将上游水载传递给坝肩岩体，而坝肩岩体的变形一方面要影响坝体的变形、应力，另一方面库水放空坝体回弹（大），岩体回弹（小）（差异）拱端接触面“脱开”——开裂，如锦屏一级拱坝。812.重力坝：右江h=130m蓄水坝基不均匀变形影响库空是否向上游倾斜—研究岩体变形的重要性82弹性：物体受外力作用瞬间即产生全部变形，卸载后立即恢复原有形状和尺寸的性质塑性：物体受力后产生变形，在卸载后变形不能完全恢复的性质粘性：物体受力后变形不能瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质，又称为流变性（蠕变，松弛，弹性后效）。屈服极限1.基本概念：η：粘性系数2.4岩石的变形2.岩石的物理力学性质832.弹性常数的确定

弹性模量国际岩石力学学会（ISRM）建议三种方法

切线模量

()

割线模量()

变形模量()

2.4岩石的变形2.岩石的物理力学性质843.两个表征岩石变形特性的指标变形模量(modulusofdeformation)：在应力-应变曲线上的任何点与坐标原点相连的割线的斜率，表示该点所代表的应力的变形模量。●在线性弹性材料中，变形模量等于弹性模量；●在弹塑性材料中，当材料屈服后，其变形模量不是常数，它与荷载的大小或范围有关。2.4岩石的变形2.岩石的物理力学性质泊松比（poisson`sratio）:是指在单轴压缩条件下,横向应变（εｄ）与轴向应变（εＬ）之比。

●在实际工作中，常采用σｃ／２处的εｄ与εＬ来计算岩块的泊松比。85常见岩石的变形模量和泊松比2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形岩石名称变形模量（×104MPa）泊松比岩石名称变形模量（×104MPa）泊松比初始弹性初始弹性花岗岩2~65~100.2~0.3片麻岩1~81~100.22~0.35流纹岩2~85~100.1~0.25千枚岩、片岩0.2~51~80.2~0.4闪长岩7~107~150.1~0.3板岩2~52~80.2~0.3安山岩5~105~120.2~0.3页岩1~3.52~80.2~0.4辉长岩7~117~150.12~0.2砂岩0.5~81~100.2~0.3辉绿岩8~118~150.1~0.3砾岩0.5~82~80.2~0.3玄武岩6~106~120.1~0.35灰岩1~85~100.2~0.35石英岩6~206~200.1~0.25白云岩4~84~80.2~0.35大理岩1~91~90.2~0.3586一、岩石在单轴压应力作用下的变形特性1、典型的岩石应力-应变曲线（一）刚性压力机下的变形特性特点：①σ1－ε1曲线，应变率随应力增加而减小；②塑性变形（变形不可恢复）原因：微裂隙闭合（压密）a.分四个阶段:1）原生微裂隙压密阶段（OA）特点：①σ1－ε1曲线是直线；②弹性模量，E为常数（变形可恢复）原因：岩石固体部分变形，B点开始屈服，B点对应的σB应力为屈服极限，超过B点卸载有塑性变形。2）弹性变形阶段（AB）3）弹塑性（非线性）变形阶段（BC）特点：①σ1－ε1

曲线；②有塑性变形产生，变形不可恢复；③应变速率不断增大。原因：新裂纹产生，原生裂隙扩展。脆性：应力超出屈服应力后，并不呈现出明显的塑性变形而破坏，即为脆性破坏。岩石越硬，BC段越短，脆性行为越明显。4）破坏阶段（CD2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形特点：①

σ1－ε1曲线是下降曲线,②残余变形很大）③存在残余强度C点的纵坐标就是单轴抗压强度RC。872.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形AB段特性对大多数岩石来说，在AB这个区段内应力-应变曲线具有近似直线的形式，这种应力-应变关系可用下式表示

σ=Eε（2-40）式中：E是岩石的弹性模量，即OB线的斜率。如果岩石严格地遵循式(2-40)的关系,那么这种岩石就是线弹性的(图a),弹性力学的理论适用于这种岩石。如果某种岩石的应力-应变关系不是直线,而是曲线,但应力与应变之间存在一一对应关系,则称这种岩石为完全弹性的(图b)。●由于这时应力与应变的关系是一条曲线,所以没有唯一的模量。●但对应于一点的应力σ值,都有一个切线模量和割线模量。▲切线模量就是该点在曲线上的切线的斜率；▲而割线模量就是该点割线的斜率，它等于σ/ε。88AB段特性如果逐渐加载至某点，然后再逐渐卸载至零，应变也退至零，但卸荷曲线不走加载曲线的路线，这时产生了所谓滞回效应，卸载曲线上该点的切线斜率就是相当于该应力的卸载模量（图c）。如果不仅卸载曲线不走加载曲线的路线，而且应变也不恢复到零（原点），则称这种材料为弹塑性材料（图d）。2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形89岩石加、卸载特性2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形902.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形BC段特性第三区段BC的起点B往往是在C点最大应力值的2/3处，从B点开始，岩石中产生新的张拉裂隙，岩石模量下降，应力-应变曲线的斜率随着应力的增加而逐渐降低到零。●斜率下降：在这一阶段，如果卸载，曲线将不会归零（如PQ线）；若再加载，则再加载曲线QR总是在曲线OABCD以下，但最终与之连接起来。91BC段特性在这一范围内，岩石将发生不可恢复的变形，加载与卸载的每次循环都是不同的曲线。这阶段发生的变形中：●能恢复的变形叫弹性变形●而不可恢复的变形，称为塑性变形或残余变形或永久变形，如图（d）。加载曲线与卸载曲线所组成的环叫做塑性滞回环。●弹性模量E就是加载曲线直线段的斜率。●因加载曲线直线段与卸载曲线的割线大致平行，故一般可将卸载曲线的割线的斜率作为弹性模量。●岩石的变形模量E0取决于总的变形量，即取决于弹性变形与塑性变形之和，它是正应力σ与总的正应变之比，

E0=σ/（εe+εp）。▲在图上，它相当于割线OP的斜率。

2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形92CD段特性第四区段CD，开始于应力-应变曲线上的峰值C点，是下降曲线，在这一区段内卸载可能产生很大的残余变形。●图2-16中ST表示卸载曲线，TU表示再加载曲线。 ●可以看出，TU线在比S点低得多的应力值下趋近于CD曲线。残余强度：从图2-16上所示破坏后的荷载循环STU来看，破坏后的岩石仍可能具有一定的强度，从而也具有一定的承载能力，该强度称为岩石的残余强度。2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形93CD段特性应当指出，压力机的特性对岩石的破坏过程有很大的影响。●假如压力机在对试件加压的同时本身变形也相当大，而当试件破坏来临时，积蓄在压力机内的能量突然释放，从而引起实验系统急骤变形，试件碎片猛烈飞溅。在这种情况下就不能获得图上所示应力-应变曲线的CD段，而是在C点附近就因发生突然破坏而终止。●反之，如果压力机的变形甚小（即刚性压力机），积蓄在机器内的能量很小，试件不会突然破坏成碎片。用这样的刚性压力机对已发生破坏但仍保持完整的岩石能测出了破坏后的变形，如图2-16所示。2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形普通试验机下的应力-应变曲线94刚性试验机以前大多数材料试验是在普通试验机上做的，由于这种试验机的刚度不够大，无法获得材料的某些力学特性，这类试验机又称为柔性试验机。刚性试验机：符合压力机刚度大于试件刚度的压力试验机称为刚性压力试验机。●只有在刚性压力机上进行试验才能获得岩石类材料的应力应变全过程曲线。●目前除采用刚性试验机外，还采用伺服控制系统控制试验机加载的位移、速率等指标。2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形95刚性试验机工作原理压力机加压（贮存弹性能）岩石试件达峰值强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积——峰值点后，岩块产生微小位移所需的能。ABO2O1——峰值点后，普通机释放的能（贮存的能）。ACO2O1面积——峰值点后，刚体机释放的能（贮存的能）。2.4.1单轴压缩状态下岩石的变形特性2.4岩石的变形96对于弹塑性岩石，在反复多次加载与卸载循环时，所得的应力-应变曲线将具有以下特点：●卸载应力水平一定时（反复循环加载）①每次加、卸载循环塑性应变增量逐渐减小

塑性应变增量将趋于零（接近弹性变形）。如图2-19所示。

2.4.2反复加载与卸载条件下岩石的变形特性2.4岩石的变形次数足够多②每次加、卸载循环塑性滞回环逐渐减小

卸载曲线和后一次再加载俞趋于平行（加、卸载曲线的斜率愈接近）。如图2-19所示。次数足够多在循环荷载下，岩石会在比峰值强度低的应力水平下时，会发生疲劳破坏。—（疲劳强度）97●如果多次反复加载、卸载循环比前一次循环的最大荷载为大，（逐级循环加载）

如图2-20所示的曲线。①多次反复加、卸载，变形曲线与单调加载曲线上升总趋势保持一致（岩石的“变形记忆功能”）。②卸载应力(超过屈服点）越大，塑性滞回环越大（原因：裂隙的扩大，能量的消耗），卸载曲线的斜率越来越大（“应变强化”）；2.4.2反复加载与卸载条件下岩石的变形特性2.4岩石的变形98只介绍常规三轴试验中岩石的变形特征，真三轴试验略，可自学。常规三轴变形试验采用圆柱形试件（Ф50×100mm）。

试验过程：●在某一侧限压应力（σ2=σ3）作用下，逐渐对试件施加轴向压力，直至试件压裂，记下压裂时的轴向应力值就是该围压σ3下的σ1。●施加轴向压力过程中，及时全过程记录所施加的轴向压力及相对应的三个轴向应变ε1、ε2和ε3，直到岩石试件完全破坏为止。根据上述记录资料可绘制该岩石试件的应力-应变曲线。2.4.3三轴压缩状态下岩石的变形特征2.4岩石的变形99（1）岩石的屈服应力、抗压强度、峰值时的极限应变量、残余强度值显著增大；（2）随围压增大，岩石的力学性质发生转变：弹脆性→弹塑性→应变硬化（见下页）；常规三轴压缩试验表明：有围压作用时，岩石的变形性质与单轴压缩时不尽相同。在三轴压缩下，随着围压的提高：2.4.3三轴压缩状态下岩石的变形特征2.4岩石的变形1001）围压为零或较低：—脆性状态

2）围压50MPa：—塑性状态3)围压68.5MPa—塑性流动4）围压165MPa

—应变硬化现象

实例101围压对岩石变形特性的影响（以图2-23为例）图2-23为某黏土质石英岩在不同围压下的轴向应力与轴向应变关系曲线以及径向应变之和与轴向应变曲线。图2-23反映了不同侧限压力σ3对于应力-应变关系曲线以及径向应变与轴向应变关系曲线的影响。从图2-23中σ3=0的变形曲线可以看出，试件在变形较小时就发生破坏，曲线顶端稍有一点下弯，而当围压σ3逐渐增加，则试件破裂时的极限轴向压力σ1亦随之增加，岩石在破坏时的总变形量亦随之增大，这说明随着围压σ3的增大，其破坏强度和塑性变形均有明显的增长。2.4.3三轴压缩状态下岩石的变形特征2.4岩石的变形102岩石的体积应变特性在压力作用下，岩石发生非线性体积变形可分为三个阶段：1体积减小阶段：弹性阶段内，体积变形呈线性变化。2体积不变阶段：岩石体积虽有变形，但应变增量接近于零，即岩石体积大小几乎没变化。3扩容阶段：在塑性段及峰后区，主要是由于裂隙产生、贯穿、滑移、错动、甚至张开造成。一般岩石：μ=0.15-0.35，当μ>0.5时，就是扩容。103在上述的介绍中都将岩石作为连续、均质和各向同性介质来看待。事实上，许多岩石具有不连续性、不均质性和各向异性。岩石的各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象称为岩石的各向异性。由于岩石的各向异性，如在不同方向加载时，岩石可表现出不同的变形特性，不同的弹性模量和泊松比，不同的强度等。按照岩石的各向异性特征，岩石可分为四种各向异性体：

●极端各向异性体

●正交各向异性体

●横观各向异性体

●各向同性体2.4.4岩石的各向异性2.4岩石的变形104极端各向异性体的应力-应变关系极端各向异性体：在物体内的任一点沿任何两个不同方向的弹性性质都互不相同，这样的物体称为极端各向异性体。●实际工程材料中很少见到。特点：任何一个应力与量都会引起六个应变分量，也就是说：●正应力不仅能引起线应变，也能引起剪应变；●剪应力不仅能引起剪应变，也能引起线应变。2.4.4岩石的各向异性2.4岩石的变形105正交各向异性体的应力-应变关系弹性对称面概念：假设在弹性体构造中存在着这样一个平面，在任意两个与此面对称的方向上，材料的弹性相同，或者说弹性常数相同，那么，这个平面就是弹性对称面。正交各向异性体：如果在弹性体中存在着三个互相正交的弹性对称