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浅析岩石的变形特性及试验方法论文浅析岩石的变形特性及试验方法论文岩石的变形特性是指岩石在外力作用下岩石中的应力与应变的关系特性，它是影响建筑物稳定的重要因素。岩石在较小的力的作用下首先发生变形，变形量随作用力增大而增大，当作用力和变形量超过一定的限度后就会发生破坏，在作用力不断增大的过程中，岩石的变形和破坏是一个统一的、连续的过程。工程岩体如果变形过大就会导致上面的建筑物失稳危及安全，因此工程勘察期间必须获得可靠的变形参数，才能据此在施工时采取适当措施防止其对工程的影响，保证建筑物的安全。下面分别从岩石的变形特性、变形阶段和试验方法等方面进行探究。1岩石变形的特性岩石的变形性质通常用应力-应变曲线表示，它通过测量岩石试样受压时的应力-应变关系得到。由于岩石的组成成分及其结构与构造比较复杂，所以岩石的应力-应变关系也比较复杂，岩石变形过程中表现出弹性、塑性、黏性、脆性和延性等性质。1.1弹性在一定应力范围内，物体受外力作用产生变形，去除外力后能够立即恢复原状的性质，这种变形称为弹性变形。1.2塑性物体受外力作用后发生变形，去除外力后不能完全恢复原状的性质，这种变形称为塑性变形或永久变形。1.3黏性物体在外力作用下变形不能立刻完成，应变速率随应力增大而增大的性质，这种变形称为流动变形。1.4脆性物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质。1.5延性物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质。另外，岩石的变形和破坏的性质还会随着受力状态的变化而变化。岩石在三向受力状态下与单向受力状态下的应力-应变关系有很大的区别，随着围压增大，三向抗压强度增加，峰值变形增加，弹性极限增加，岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。2岩石变形的阶段根据单向无侧限逐级维持荷载法应力-应变关系曲线曲率的变化，可将岩石变形过程划分为四个阶段：2.1孔隙裂隙压密阶段岩石中原有的微裂隙逐渐被压密，曲线呈上凹形，岩石变形多为塑性变形，曲线斜率随应力增大而逐渐增大，表示微裂隙的变化开始较快，随后逐渐减慢，对于微裂隙发育的岩石，本阶段较明显，但致密坚硬的岩石很难划出这个阶段，此阶段末点对应的应力称为压密极限强度。2.2弹性变形至微破裂稳定发展阶段岩石中的微裂隙进一步闭合，孔隙被压缩，原有裂隙基本上没有新的发展，也没有产生新的裂隙，应力与应变基本上呈线性关系，曲线近于直线，岩石变形以弹性为主。此阶段末点对应的应力称为弹性极限强度。2.3塑性变形至破坏峰值阶段当应力超过弹性极限强度后，岩石中产生新的裂隙，同时已有裂隙也有新的发展，应变的增加速率超过应力的增加速率，应力-应变曲线的斜率逐渐降低呈下凹形，体积变形由压缩转为膨胀，随着应力增加裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破损范围逐渐扩大形成贯通的破裂面，导致岩石破坏，岩石变形不再恢复，此段末点对应的应力称单轴极限抗压强度。2.4破坏后峰值跌落阶段至残余强度阶段岩石破坏后，经过较大的变形，应力下降到一定程度开始保持常数，此段末端对应的应力称为残余强度。3岩石变形的试验方法3.1单轴压缩变形试验这是室内测定岩石变形参数最常用的方法，是指试件在轴向压力下产生轴向压缩、横向膨胀，最后导致破坏的试验。适用于能制成圆柱体(高径比2～2.5∶1)试件的各类岩石，可在不同含水状态下进行试验，同一含水状态下每组试件应为3个。可采用电阻应变片法或千分表法，坚硬和较坚硬的岩石宜采用电阻应变片法，较软岩和软岩宜采用千分表法。一般采用一次连续加载法或逐级一次循环法，最大循环载荷为预估极限载荷的50%，试验时以每秒0.5～1.0MPa的速度逐级加载，施加一级载荷后立即测读相应载荷下的纵向和横向变形值，一分钟后再读一次，再施加下一级载荷，读数不少于10组。用电阻应变片法时轴向或径向的应变片的数量可采用2片或4片且应牢固地贴在试件上;用千分表法时轴向和径向的千分表各采用2只或4只且应分别安装在试件直径的对称位置上。测试完成后根据测得的应力和应变值绘制应力应变关系曲线，可分别计算岩石的弹性模量、变形模量和泊松比等变形参数。3.2三轴压缩变形试验这是室内测定岩石变形参数较少用的方法，一般在测定三轴压缩强度的同时测读三轴压缩变形数据。适用于能制成圆柱体试件的各类岩石(高径比2～2.5∶1)，同一含水状态下每组不少于5个试件，5个试件分别在5级(一般按等差数列来分)不同的`侧压下做试验。试验时将岩石试件放在密闭容器内，先以每秒0.05MPa的速度同步施加侧压和轴压至预定的侧压值，并在试验过程中保持不变，再以每秒0.5～1.0MPa的速度连续施加轴向荷载，直至试件破坏。在加压过程中同时测定不同荷载下的轴向变形值，每个试件测值不少于10组。测试完成后绘制轴向与侧向应力差与轴向应变的关系曲线，可根据需要分别计算弹性模量、变形模量等三轴压缩变形参数。4岩石变形参数的确定4.1弹