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热胀冷缩都能引起破坏呢: 热度 5 youmingqing 2018-1-12 12:10; 岩石的热膨胀系数 α 在10^( -5) / ℃ 的量级，即10m 长、升温10 ℃ 时，膨胀量约1mm 。热变形尽管数值较小，但长时间作用也会产生显著影响，对地质现象有重大贡献，如戈壁、石河的形成。台阶上石板也会因热胀冷缩而显著移动。此外，岩石内存在各种缺陷，其对拉伸强度的影响远大于对压缩强度的影响。岩石的压拉强度比值在10~40 之间(多数在15~25) 。岩石的热胀冷缩若受到环境的限制就会产生热应力以及相应的变形，有可能引起岩石构件的破坏。谁移动了台阶上的条石 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-764612.html 1 热胀能引起压缩失稳广场南进口路面，两侧岩板厚 4cm 、宽50cm ，中间花岗岩则是厚 3cm ，向南 32m 至混凝土的东西干道。路面与北侧广场相接处局部拱起，部分花岗岩板断裂。附近没有树木，贫混凝土的路基或许略向北倾斜，长期的热胀冷缩引起石板向北移动，使施工期预留的伸缩缝逐渐消失；最后，路面类似于长构件在轴向载荷作用下的压缩失稳。直角三角形斜边 50cm ，竖直边 1cm ，水平边长为 sqrt(50*50–1*1)≈50–1/50/2 ，即比斜边短0.01cm 或0.1mm ，相当于百元纸币的厚度。产地不同的花岗岩热膨胀系数不同，且随温度升高而增加，约为 (0.6~1.2)*10^( -5) / ℃ ，即温度变化 10 ℃ 时热应变大致为 9*10^( -5) ；杨氏模量大致在 55GPa ，若岩石完全不能膨胀，产生的热应力为 5.0MPa ，即竖直断面上有 50kg/cm ^2 (50个大气压) 的作用力 ——可不小呢。本地夏天最高气温 42.5 ℃（ 2011 年 6 月 8 日），地表温度大约为 60 ℃，单次温度变幅可达 30 ℃以上。即使石板受到完全约束，热膨胀引起的应力不超过 15MPa ，不会引起石板的压缩破坏——该花岗岩抗压强度总有 200MPa 。实际热应力的大小取决于石板与混凝土路基之间的摩擦力，如果石板因路基倾斜向北移动而贴紧，则摩擦力就可以很高。具体计算不再细述。石板是轴向压缩失稳引起的拉伸破坏。作为参考，路侧混凝土细条的破坏同样是源于热应变引起的压缩失稳，而后混凝土因抗拉强度较低而拉伸断裂。 2 冷缩也能拉断岩石上篇博文 “ 真是过犹不及啊 ” 说及石凳三处支撑存在冗余，而石板刚度较大，外侧柱墩失效时则成为悬臂梁，其受力特性肯定不如内缩的两墩支承。不过，下图石凳只是中间支墩失效，石板也断裂了。可以看到的是，裂纹曲折而非直线且没有充分张开，似为石凳安置后产生的拉伸裂纹。对此作如下猜测。只是猜测啊。安放石板时得用水泥砂浆将支墩表面找平。中间支墩失效，而两侧支墩似完全粘接，温度降低时石板收缩受阻将产生拉应力，若内部存在裂隙则会扩展而断裂。石灰岩杨氏模量为 50GPa ，若温度降低 10 ℃ 且石板完全不能收缩，则可产生 3.5MPa 的拉应力而使岩石破坏；而左右两柱墩间距 85cm ，温降 10 ℃ 的收缩量为 0.06mm，足以使石灰岩产生一根裂缝。其后，冰胀以及周期性热变形使裂缝逐步扩展。 2016 年 2 月 29 日凌晨安设不到八年的集美大桥石牌自然断裂成两段从高处翻滚坠落。断裂过程参看：看看新闻 http://www.kankanews.com/a/2016-02-29/0017398644.shtml 从网上众多照片知道，石牌似为质量极好的纯白大理岩即常说的汉白玉（某些文章称其为花岗岩或许有误），高为 3m ，长为 9m ；两处支承宽为 1m ，相隔 0.5m ，即外挑距离达到 3.25m 。又，石牌受力分析与其厚度无关，也就不再费心估计。基座顶面及外侧贴面损坏严重，而石牌整体完好且断裂面平直，最后拼接复原。石牌类似于简支的外挑梁。悬臂部分引起上方启裂点处存在 0.31MPa 拉应力，而大理岩圆盘的巴西劈裂强度通常在 2~5MPa 以上，石牌当然不会破裂—— 八年已经安然过去了。不过，大尺度石料中总会有各种裂隙，局部强度较低，且岩石八年来也会因风吹雨淋日晒而逐渐弱化—— 还好没有冰冻啊；凌晨温度比此前白天低 10 ℃( 2 月 29 日，晴，东北风 3 级， 9 ℃ ~19 ℃ ) ，石牌悬臂部分的重量阻止冷缩而产生拉应力，最终触发断裂。如前所述，冷缩产生的拉应力可以达到MPa量级，即与岩石抗拉强度相当，因而石牌最好能够相对于一个支承座摩擦滑动以减小冷缩产生的热应力。完全消除热应力当然是不可能的啊。最后要说的是，过长的外挑设计是断裂的外因，岩石在八年期间的弱化是内因，而低温引起的热应力是触发条件。当年1月底该地最低气温达到 0.1 ℃ ，为历史最低记录；这或许对最终断裂有所作用。相关博文：事有三因，策分三等 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-748841.html; 个人分类: 力学科普|18720 次阅读|24 个评论

高脚杯为什么破裂的如此整齐？: 热度 9 shenxzh 2014-8-17 13:24; 家里仅有的高脚杯一直向下掉在酒柜上，尘土蒙了厚厚的一层。周末的时候看到家里还有多半瓶没喝完的红酒，吃饭的时候就把这两个杯子拿过去洗了一下，准备倒点红酒。在水池里洗的时候忽然酒杯就自己破在了手里，而且很惊讶是破的地方非常整齐，就像拿刀裁的一样。百思不得其解，贴几张照片，各位有感兴趣的来分析一下。材料：单层玻璃高脚杯；环境：干燥的兰州，客厅里面的酒柜状态：过年到现在基本一直倒挂破裂时的情景：手拿着在水池里面冲洗，分成了两截; 个人分类: 坐井观天|4455 次阅读|20 个评论

汶川地震地表破裂【Liu_Group version】: earofwood 2013-1-5 18:45; 我们编辑的 2008 年汶川地震地表破裂的几何分布图示。【说明： 1. 为本研究组成果，与其他研究同行给的版本可能在局部有些不同。主要分歧在于破裂的端部，对有些弱变形现象的解译不同或不确定性，即可以看是地震构造裂隙，也可以看是次生浅表裂缝。 2. 破裂填图进行了简化。如，图中用连续的线段表示。实际野外工作中发现，在相当长区段上，观测到的仅为零星的点位。点位之间，由于破裂小尺度的不连续，或受地形影响肉眼不易识别的弥散变形，或确实未到达地表。根据老的 “ 基岩 ” 地质填图勾画，把不连续的点进行了简单直连。 3. WGS84 投影下勾画，断裂位置还含有投影误差。 4. 地表破裂长度往往小于或等于破裂总长度。在破裂端部，深部破裂未到达地表的震例比比皆是。 5. 若正式出版物中引用了，请注明 Liu-Zeng (EPSL ， 2009),Liu-Zeng (BSSA ， 2010) ， Liu-Zeng (Tectonophysics, 2012) 或刘静等（地质学报， 2008 ）。】 asARCGIS shape files: WenchuanEQ2008_surface rupture_shp_Liu.zip as GE kmz file: WenchuanEQ2008_surface rupture.kmz; 2822 次阅读|0 个评论

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