剪脹

剪脹是指在法向應力作用下沿著具有一定粗糙度的裂面剪下時所產生的膨脹。這是由於結構面或軟弱層兩壁不可能十分光滑，剪下面也不可能很平整而產生的膨脹現象。對於破碎結構物充填的裂面和夾層，在剪下過程中，由於破碎顆粒受剪髮生轉動也可引起剪脹現象。此外，在完整岩石進行三軸試驗，當應力超過大約1/4試件強度時，隨應力的增長，試件開始減少體積壓縮變形，並趨向大於前一載入時的體積，即隨應力的增大產生負的體積應變。這一現象亦稱為剪脹。它是在進行岩體彈塑性力學分析時應加以考慮的問題。

基本介紹

• 中文名：剪脹
• 外文名：Shear dilation
• 學科：工程地質學
• 受力：法向應力
• 原因：結構面或軟弱層兩壁不光滑
• 現象：體檢膨脹

簡介

剪脹是試件沿剪下面剪下過程中，剪下面上部試塊隨剪位移的發展而發生上抬的現象；或土體受剪時，因其骨架顆粒產生相對位移，導致土的體積產生膨脹的性質。密砂隨著剪下應力的增加產生體積膨脹的現象叫做剪脹。剪脹性也是砂土、粗粒土等顆粒材料的一個重要特性。剪脹性一般通過三軸試驗進行確定。粗粒土在低圍壓下表現出明顯的剪脹趨勢，隨著圍壓的增加，逐漸由剪脹向剪縮過渡；隨著密度的增大，粗粒土的剪脹性明顯增強；相變應力比是粗粒土剪脹強弱的一個重要影響因素，其隨密度的增加而增加，隨圍壓的增大則呈線性減小趨勢。在土的彈塑性本構模型中，對具有剪脹特性的土體，其塑性體積應變和塑性剪應變均是與路徑相關的變數，並且具有多變性，不宜直接作為硬化參量。土體體變變化趨勢取決於剪脹性和壓縮性的大小，剪下後期若剪脹速率大於壓縮速率，則體變先壓縮後膨脹，應力 - 應變曲線呈軟化型；反之，若剪脹速率小於壓縮速率，則體變一直是壓縮的，應力 - 應變曲線呈硬化型。

有關術語

剪應變

剪應變是指物體受力產生變形時，體內各點處變形程度一般並不相同，用以描述一點處變形的程度的力學量是該點的應變。簡單講就是兩個相互垂直的面在受力變形後以弧度表示的夾角的改變數。

應變

泛指應變張量的分量.應變張量有格林應變張量(也稱為拉格朗日應變張量)、阿爾曼西應變張量(也稱為歐拉應變張量)，這二者是針對有限變形的.還有柯西應變張量，是針對微小變形的.一般稱應變，多數情況是指柯西應變張量的分量，如正應變(或稱線應變)、剪應變(或稱切應變、角應變)。

彈塑性

彈塑性（elasticoplasticity）是指物體在外力施加的同時立即產生全部變形，而在外力解除的同時，只有一部分變形立即消失，其餘部分變形在外力解除後卻永遠不會自行消失的性能。

在彈塑性體的變形中，有一部分是彈性變形，其餘部分是塑性變形。在短期承受逐漸增加的外力時，有些固體的變形分兩個階段，在屈服點以前是彈性變形階段，在屈服點後是塑性變形階段。地質力學根據在自然界和實驗室中的觀測，認為岩石在長期力作用下可以是彈塑性體，其彈性變形和塑性變形可以不分階段同時出現。

圍壓

圍壓是指岩石的周圍岩體對它施加的壓力。在地下深處岩石的圍壓，主要是由上覆岩石的重量所致，常稱為靜岩壓力。地殼岩石的圍壓隨埋深的增加而增高，兩者大體呈線性關係。非均勻的各向壓縮能增強岩石的彈、韌性，並提高岩石的強度。

三軸試驗

又稱三軸剪下試驗。以不透水薄膜密封圓柱體土試樣，承受恆定周圍壓力，然後施加軸向壓力直 到試樣破壞的試驗。通常用3～4個試樣，分別承受不同的恆定的周圍壓力，增加軸向壓力直至試樣破壞。作各試樣破壞時極限應力圓，並作公切線， 即可得該土的抗剪強度參數。試驗時控制試樣不同排水條件，可測得固結排水、固結不排水及不固結不排水條件下的強度參數及有效應力強度參數，還可測定土的應力與應變關係。

常用的三軸儀，按施加軸向壓力方式的不同，分為應變控制式和應力控制式兩種。應變控制式三軸儀。包括壓力室、試驗機、施加周圍壓力和垂直壓力系統、體積變化和孔隙壓力量測系統等。附屬設備：擊實簡、飽和器、切土盤、切土器和切土架、分樣器、承膜筒、天平、量表、橡皮膜等