岩体力学第三章几种常见岩石哒弹性模量+推导公式

1、山东科技大学资源与环境工程学院，第三章岩体的力学性质，3.1概述3.2岩体中应力波类型和传播3.3岩体弹性波速度的影响因素，山东科技大学资源与环境工程大学，3.1概述，岩体的力学性质是岩体动态变形和强度特性，包括岩体中弹性波的传播规律在内的岩体在动态载荷作用下表现出来的性质。应变等级分类，岩体流变力学，岩体静力学，岩体力学，3.2岩体中应力波类型和传播，波任何扰动或任何运动参数或状态参数(如应力、应变、振动(振动)运动、温度、电磁场强度等)的变化在介质中传播。应力波是固体介质中的应力传播。应力波分类：(4种)弹性波在应力应变关系中遵循胡克定律的介质(线性弹性介质)中传播的波。1，固体中应力波的

2、种类，粘性弹性波传播到非线性弹性体的波，除了弹性变形引起的弹性应力外，还会产生摩擦应力或粘弹性应力。塑性波是在能传播塑性波的介质中，应力超过弹性极限的波。其速度小于弹性波。如果冲击波固体介质的变形特性能使大扰动的传播速度比小扰动的传播速度快得多，那么在介质中波陡、超声传播的冲击波就会形成。岩石受到扰动时主要在岩体中传播的是弹性波，声波和冲击波只能在震源中看到。弹性波、体波(通过岩石内部传播的波)、面波(仅在岩石表面传播)、纵波(压力波、P波)粒子振动的方向与传播方向一致的波产生压缩或拉伸变形。剪切波(又称张力波，S波)粒子振动方向和垂直于传播方向的波产生剪切变形。瑞利波(又称R波)质点在平行于

3、波传播方向的垂直平面上进行椭圆运动，长轴垂直于表面，love波(又称L波)质点在水平面内垂直于波前进方向进行水平振动，根据波面形状，应力波分为平面波、球面波和圆柱波。2，固体中弹性波的传播可以从运动方程，几何方程，物理方程中获得：拉梅运动方程(体力除外)，拉梅常数，动态剪切系数，体积变形，2拉氏算子，U，V，W已知x，y，z方向也就是说，通常用超音波，使用1000Hz2MHz的频率。发射传感器，结合剂，接收传感器，测量，t0系统的零延迟，(1)剪切波速测量，适合使用铝箔或铜箔作为耦合剂。当现场岩石受到震动时，岩石体内会产生一种应力波，即弹性波。动力法现场测试工作主要包括刺激、弹性波接收、弹性波

4、传播时间、振幅和波形。根据产生波的方法和产生波的频率，一般分为超声波、声波法和地震波法三种，超声波法主要用于现场比较大的岩体，声波法主要用于测试岩体表面，其测试范围为550米，最佳范围为510米，地震波法的能量大，频率低，传播距离一般可以在大范围内测试。这些方法均测量岩石内弹性波的速度，然后用弹性力学公式计算。(b)岩石声波传播速度的现场测量，岩石声波的传播速度可以在坑道或平坦的岩面上测量。，在岩体上钻两个孔，在一个钻头上埋炸药，在另一个洞里放置接收地震波的地震仪，并将它连接到接收器球体上。炸药爆炸时产生的弹性波通过地震仪接收，并由示波器显示和记录。地震仪和金载沅(炸药埋点)之间的距离L是已知

5、的，所以只要测量弹性波从震源传播到地震仪的时间T，就可以直接计算波速Vp和Vs，然后计算D和Ed。正噪声源和接收机之间的距离测量图D1或D2中P波和S波传播的时间，并计算弹性波速度Vp和Vs。此处的方法如下：转换器发生、火花发生、锤发生相邻两个测量点之间的距离：发生交换器13米，发生火花时1030厘米，发生锤时水作为耦合剂在软岩中进行干球测试，(3)岩弹性波测量结果，从表中可以看出，通常纵波速度大于横波速度，岩体纵波速度变化范围大，受到多种因素的影响。(阿尔伯特爱因斯坦、北极谱(美国电视剧)、北极谱(美国电视剧)、女)岩石波速必须大于岩石波速。新鲜完整的岩石速度很大。裂缝越发达风化，破碎岩体的

6、波速越小。根据实验结果整理出的岩体动态、弹性模量、动态弹性模量数量是静态弹性模量的几到10倍，静态弹性模量、移动模式、动态弹性模量与静态弹性模量之比，岩体通常越凝固，差异越小。否则差异会增大。从动态弹性系数的数值来看，其间集中了很多。j-还原系数允许根据岩石完整性系数Kv，Vpm岩体的纵波速度进行选择。Vpr岩床的纵波速度。3.3影响岩石弹性波速度的因素，1 .岩石的密度和完整性越高，波速就越大。2。岩石密度越高，弹性波的速度也相应增加。1.岩石弹性波速度与岩石类型、岩石密度、生成年代有关，如果充填物是空气，则弹性波不能通过，而会绕过裂缝断点传播。如果裂缝里装满了水，弹性波可以通过5；如果充填

7、物是其他液体或固体物质，弹性波可以部分或完全通过。弹性波穿过裂缝宽度的能力与弹性波的频率和振幅有关。1 .频率越低，穿越裂纹宽度的油越大，相反，油越小，2。裂缝数越多，纵波速度越小，3 .岩体风化程度越高，弹性波的速度也越小，4。夹层厚度越大，弹性波纵波速度也越小，如图1所示。随着有效孔隙率的增加，纵波速度急剧下降，图3-10表示纵波速度和吸收率之间的关系。如图所示：2。随着吸收率的增加，纵波速度急剧下降，4，岩波速度与各向异性特性有关，岩体因成岩条件、构造面、应力等而具有各向异性性，因此弹性波在癌症中的传播、岩体动态弹性系数等也具有各向异性性。1 .平行层纵波速度为垂直面波速平行面波速/垂直

8、岩波速度各向异性系数C C=1.08-2.28；大于。大部分：C=1.67的大部分：C=1.10，2。平行岩层的移动型大于垂直岩层的移动型各向异性系数值在1.012.72之间。大部分小于1.30，3。压力越大，纵波速度各向异性系数越小，在表中可见，所有系数均大于1。最大系数为1.6MPa，5，岩石压缩应力对弹性波传播的影响，(1)室内测试结果岩石在压力应力下对弹性波的波速和动态弹性系数有一定影响。力状态可以分为整数压缩、三向压缩和单向压缩，测量可以分为平行或最大应力或层方向。1.加载方式对声波波速的影响更大，这是在单向压缩和垂直应力方向测试岩石波速时测量的。静水压、单向压缩法向应力方向、单向压

9、缩平行应力方向、随压力的增加，纵波波速也增加。开始阶段比较快，然后逐渐变小，最终可能不会增加。2 .在层状发育的沉积岩石中，垂直于层面的纵波速度，在低应力阶段波速随应力的增加而迅速增加，波速超过平行层方向的波，增长就会变慢。与层方向平行的纵波速度随应力的增加而增加，但增量较小。3 .岩石种类不同时，纵波速度不同。但是基本定律是一样的。也就是说，在低应力区，纵波速度迅速增加，随着应力的增加，增长缓慢，趋于常量。与应力方向平行，4 .随着岩石在一个方向的增加，测量的波速随方向的不同而不同，与压力应力方向的纵波速度平行，在低应力阶段，波速迅速增加，在一定程度上增加后增长速度减慢，拉伸应力(MPa)，拉伸应力和垂直方向的纵波速度，工程测量点布置如图所示。1.在巷道壁上钻孔，测试声波速度在松散区域内，岩体破碎，低