《巖石物理力學(xué)性質(zhì)》課件

1、第一章 巖石物理力學(xué)性質(zhì)2022/9/22第一章 巖石物理力學(xué)性質(zhì)1、巖石的基本構(gòu)成和地質(zhì)分類2、巖石的物理性質(zhì)3、巖石的力學(xué)性質(zhì)4、影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素2022/9/221.1 概 述巖石是組成地殼的自然物體，是經(jīng)過地質(zhì)作用而形成的礦物集合體，在陸地和海洋廣泛分布。巖石按成因有三大類：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖。巖石的種類不同，其物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，加之不同時期、不同強度的構(gòu)造作用，也就決定巖石力學(xué)問題復(fù)雜多變。2022/9/221.2 巖石的基本構(gòu)成和地質(zhì)分類巖石是自然界中各種礦物的集合體，是天然地質(zhì)作用的產(chǎn)物。巖石是構(gòu)成巖體的基本單元。2022/9/221.2.1 巖石的基本構(gòu)成巖石

2、的基本構(gòu)成是由組成巖石的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)兩方面決定。組成巖石的礦物稱為造巖礦物。礦物是地殼中天然生成的自然元素或化合物，它具有一定的物理性質(zhì)、化學(xué)成分和形態(tài)。主要造巖礦物：最主要的造巖礦物只有30多種，如石英、長石、輝石、角閃石、云母、方解石、高嶺石、綠泥石、石膏、赤鐵礦、黃鐵礦等。 2022/9/22按照生成條件劃分，礦物可分為： 原生礦物由巖漿巖冷凝生成，如石英、長石、輝石、角閃石、云母等； 次生礦物由原生礦物經(jīng)風(fēng)化作用直接生成，如由長石風(fēng)化而成的高嶺石、由輝石或角閃石風(fēng)化而成的綠泥石等，或在水溶液中析出生成，如石膏、方解石。 礦物的外表形態(tài)： 結(jié)晶體大多呈現(xiàn)規(guī)則的幾何形狀； 非結(jié)晶體呈現(xiàn)不

3、規(guī)則的形狀。 圖 幾種主要造巖礦物單個晶體的形態(tài)1.2.1.1 巖石的主要物質(zhì)成分2022/9/22 硬度是指其抵抗外力刻劃的能力 。通常選定下表中的十種礦物，作為硬度標準確定其它礦物的硬度等級。 硬度等級礦物名稱野外簡易鑒定方法1滑 石用軟鉛筆劃時留下條痕，用指甲容易刻劃2石 膏用指甲可刻劃3方解石用黃銅板刻劃可留下條痕，用小刀很容易刻劃4螢 石小刀可刻劃5磷灰石用削鉛筆刀刻劃時可留下明顯劃痕，不能刻劃玻璃6正長石小刀可勉強留下看得見的劃痕，能刻劃玻璃7石 英用小刀不能刻劃8黃 玉能刻劃玻璃，難于刻劃石英9剛 玉能刻劃石英10金剛石能刻劃石英1.2.1.1 巖石的主要物質(zhì)成分2022/9/2

4、22022/9/22 各礦物的相對穩(wěn)定性主要與其化學(xué)成分、結(jié)晶特征及形成條件有關(guān)?；院统詭r石主要是由易于風(fēng)化的礦物組成，非常容易風(fēng)化 ；酸性巖石主要由較難風(fēng)化的礦物組成，抗風(fēng)化能力比起同樣結(jié)構(gòu)的基性巖要高 ；沉積巖主要由風(fēng)化產(chǎn)物組成，大多數(shù)為原來巖石中較難風(fēng)化的碎屑物或是在風(fēng)化和沉積過程中新生成的化學(xué)沉積物，穩(wěn)定性一般都較高；變質(zhì)巖的抗風(fēng)化能力與火成巖相似。 主要造巖礦物抗風(fēng)化相對穩(wěn)定性 表1-1抗風(fēng)化穩(wěn)定性非常穩(wěn)定的穩(wěn)定的較穩(wěn)定的不穩(wěn)定的礦物名稱石英鋯長石白云母正長石鈉長石酸性斜長石角閃石輝石黑云母基性斜長石霞石橄欖石黃鐵礦1.2.1.1 巖石的主要物質(zhì)成分2022/9/221.2.1

5、.2 常見的巖石結(jié)構(gòu)類型巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石中礦物（及巖屑）顆粒相互之間的關(guān)系，包括顆粒的大小、形狀、排列、結(jié)構(gòu)連結(jié)特點及巖石中的微結(jié)構(gòu)面。巖石中結(jié)構(gòu)連結(jié)的類型分別為：結(jié)晶連結(jié)膠結(jié)連結(jié)2022/9/22結(jié)晶連結(jié)巖石中礦物顆粒通過結(jié)晶相互嵌合在一起。等粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)一般比非等粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)的強度大，抗風(fēng)化能力強。細粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)比粗粒的強度高。在斑狀結(jié)構(gòu)中，細?；|(zhì)比玻璃基質(zhì)的強度高，總之，晶粒愈細，愈均勻，玻璃質(zhì)愈少，則強度愈高。雌黃雄黃共生結(jié)晶簇 層解石+水晶 2022/9/22膠結(jié)連結(jié)巖石強度主要取決于膠結(jié)物及膠結(jié)類型。硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的巖石強度較高，鈣質(zhì)次之，而泥質(zhì)膠結(jié)強度最低。膠結(jié)類型 基底膠結(jié) 孔隙

6、膠結(jié) 接觸膠結(jié) 2022/9/22巖石中存在微結(jié)構(gòu)面礦物解理微裂隙粒間空隙晶格缺陷晶格邊界2022/9/22礦物解理礦物的解理就是礦物晶體受應(yīng)力作用超過彈性限度,沿結(jié)晶學(xué)方向破裂成光滑的平面的現(xiàn)象. 2022/9/22微裂隙白云質(zhì)灰?guī)r晶間微裂隙 2022/9/22粒間空隙粒間空隙2022/9/22晶格晶格邊界、晶格缺陷2022/9/22微結(jié)構(gòu)面對巖石工程性質(zhì)的影響大大降低巖石的強度導(dǎo)致巖石的各向異性增大巖石的變形、改變彈性波速、電阻率和熱傳導(dǎo)率等 2022/9/22在地球由原始太陽星云的部份物質(zhì)構(gòu)成后計起，科學(xué)家估計大約有四十五億七千萬年之久。 1.2.2 巖石的地質(zhì)成因分類2022/9/22

7、2022/9/22巖漿巖由巖漿冷凝后形成的巖石，按照冷凝時的地質(zhì)環(huán)境的不同，又可分為深成巖、淺成巖和噴出巖。 沉積巖由風(fēng)化剝蝕作用或火山作用形成的物質(zhì)，在原地或被外力搬運，在適當(dāng)條件下沉積下來，經(jīng)膠結(jié)和成巖作用而形成的，其礦物成分主要是粘土礦物，碳酸鹽和殘余的石英長石等，具層理構(gòu)造，巖性一般具有明顯的各向異性。 變質(zhì)巖在已有巖石的基礎(chǔ)上，經(jīng)過變質(zhì)混合作用后形成的巖石。變質(zhì)巖的性質(zhì)與變質(zhì)作用的特點及原巖的性質(zhì)有關(guān)。其巖石力學(xué)性質(zhì)差別很大。 2022/9/22巖漿巖（火成巖）是由熔融的巖漿冷凝結(jié)晶形成的，而巖漿又是地下的巖石在高溫（6251200）下溶化形成的?？茖W(xué)家估計，地心的溫度可能有5000

8、。大多數(shù)熱通過對流和傳導(dǎo)的方式從地心傳到固體的地球外殼。熱也能夠在巖石圈子下部通過磨擦而產(chǎn)生，俯沖的地殼板塊也能產(chǎn)生足夠的熱和壓力熔化巖石，這個事實解釋了一些沿大陸板塊邊緣分布的火山。當(dāng)?shù)叵律钐幍膸r漿噴出地表時，就形成了火山噴發(fā)，火山噴出的物質(zhì)在地表快速冷凝固結(jié)，就形成了火山巖。如果地下巖漿沒有噴出地表，而是上升到地殼淺部就開始冷凝結(jié)晶，這就形成了侵入巖，火山巖和侵入巖統(tǒng)稱為火成巖或巖漿巖。2022/9/22深成巖淺成巖噴出巖2022/9/22深成巖有的時候，火成巖不一定是直接由巖漿冷卻而成，也可以是經(jīng)由流出地表的熔巖冷結(jié)晶形成，形成于地底下的稱之為深成巖，也就是指“形成于深處的巖石 ”。20

9、22/9/22巖蓋大多發(fā)生于酸性巖漿，粘度大不易向兩側(cè)流動，所以形成蓋狀 巖盆盆狀，由于形成于較深處，因此結(jié)晶顆粒較大 巖床較常發(fā)生于基性巖漿，易向兩側(cè)擴展，形成于地底下較淺處 巖基為最大的不整合貫入，主要成分為花崗巖 巖株面積較小的巖株，或為巖基的一部份 巖脈巖漿沿裂縫上升的產(chǎn)物，常群體出現(xiàn) 2022/9/222022/9/22淺成巖多為巖床、巖墻、巖脈等小侵入體。巖石多呈現(xiàn)斑狀結(jié)構(gòu)。煌斑巖為一種淺成巖，通常顏色較深，含有由暗色礦物組成的斑晶，在肉眼觀察時，其標本閃閃發(fā)光，因此而得名。 2022/9/22噴出巖噴出巖是一種火成巖，也被稱為火山巖，是由火山噴出的巖漿在地表迅速冷卻后形成的巖石，

10、由于冷卻速度很快，一般噴出巖的結(jié)構(gòu)會形成細粒、隱晶，或形成玻璃質(zhì)，經(jīng)常包含有碎屑和斑晶。噴出巖由于冷卻很快，有時其中氣體無法逸出，形成很小的氣泡，最典型的如浮巖，由于含氣量大，造成比重小，甚至能在水中漂浮。2022/9/22玄武巖基性噴出巖的一種。成分相當(dāng)于輝長巖。灰黑色。常具氣孔狀、杏仁狀構(gòu)造和斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶為橄欖石、輝石、基性長石等；基質(zhì)一般為細?；螂[晶質(zhì)。按次要礦物的不同，可劃分為橄欖玄武巖、紫蘇輝石玄武巖等；按結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可分為氣孔狀玄武巖、杏仁狀玄武巖等；2022/9/22安山巖由於安山巖是巖漿噴發(fā)，快速冷卻而成的，所以礦物顆粒很小，常見的礦物有長石、角閃石、輝石與黑雲(yún)母，偶而含有石英

11、，其餘細粒的物質(zhì)是火山玻璃。安山巖的礦物排列方式是大顆粒的礦物夾在火山玻璃之中，構(gòu)成斑狀的結(jié)構(gòu)，顆粒大小約1-3mm。巖石有紅、綠、黑、灰、白等各種顏色。2022/9/22玄武巖巖漿從地殼的深部快速的上升到地表，冷卻變成巖石的時間非常短，巖漿中的礦物來不及長成為大的礦物顆粒，所以具有細小的礦物顆粒並且含有大量來不及形成礦物的火山玻璃。 顏色呈墨綠色，風(fēng)化後顏色呈綠色，巖石中的礦物顆粒非常細，偶而可以看見白色長條狀礦物為斜長石。 2022/9/22花崗巖深成巖，酸性的巖漿慢慢冷卻形成，含有大量的二氧化矽成分(石英)。 礦物顆粒較粗大約0.1-0.5公分，主要礦物有石英、正長石、白雲(yún)母與黑雲(yún)母。巖

12、石的顏色呈灰白色、粉紅色或紅色。 2022/9/22巖 漿 巖 分 類 簡 表 表1-2化學(xué)成分含Si、Al為主含F(xiàn)e、Mg為主產(chǎn)狀酸基性酸性中性基性超基性顏 色淺色（淺灰、淺紅、淺黃）深色（深灰、綠色、黑色） 礦物成分成因及結(jié)構(gòu)含正長石含斜長石不含長石石英、云母、角閃石黑云母、角閃石、輝石角閃石、輝石、黑云母輝石、角閃石、橄欖石橄欖石、輝石深成等粒狀，有時為斑狀，所有礦物均能用肉眼鑒別花崗巖正長巖閃長巖輝長巖橄欖巖輝巖巖基、巖株淺成斑狀（斑晶較大且可分辨出礦物名稱）花崗斑巖正長斑巖玢巖輝綠巖未遇到巖脈、巖床、巖盤噴出玻璃狀，有時為細粒斑狀，礦物難用肉眼鑒別流紋巖粗面巖安山巖玄武巖未遇到熔巖流

13、玻璃狀或碎屑狀黑耀巖、浮石、火山凝灰?guī)r、火山碎屑巖、火山玻璃火山噴出的堆積物2022/9/22沉積巖沉積巖的形成過程一般可以分為先成巖石的破壞（風(fēng)化作用和剝蝕作用）、搬運作用、沉積作用和硬結(jié)成巖作用等幾個互相銜接的階段。但這些作用有時是錯綜復(fù)雜和互為因果的，如巖石風(fēng)化提供剝蝕的條件，而巖石被剝蝕后又提供繼續(xù)風(fēng)化的條件； 風(fēng)化、剝蝕產(chǎn)物提供搬運的條件，而巖石碎屑在搬運中又可作為進行剝蝕作用的“武器”；物質(zhì)經(jīng)搬運而后沉積，而沉積物又可受到剝蝕破壞重新搬運。2022/9/222022/9/222022/9/22玉門關(guān)雅丹魔鬼城 2022/9/22沉 積 巖 分 類 簡 表 表1-3巖 類結(jié) 構(gòu)巖石分

14、類名稱主要亞類及其組成物質(zhì)碎屑巖類火山碎屑巖碎屑結(jié)構(gòu)粒徑100mm火山集塊巖主要由大于100mm的熔巖碎塊、火山灰塵等經(jīng)壓密膠結(jié)而成粒徑1002mm火山角礫巖主要由1002mm的熔巖碎屑、晶斜、玻屑及其他碎屑混入物組成粒徑2mm凝灰?guī)r由50%以上粒徑2.00mm礫巖角礫巖 有帶棱角的膠粒經(jīng)膠結(jié)而成礫巖 由輝圓的礫石經(jīng)膠結(jié)而成沉積碎屑巖砂質(zhì)結(jié)構(gòu)粒徑2.000.05mm砂巖石英砂巖 石英含量90%、長石和巖屑10%長石砂巖 石英含量25%、巖屑10%巖屑砂巖 石英含量75%、長石25%粉狀結(jié)構(gòu)粒徑0.050.005mm 粉砂巖主要由石英、長石的粉、粘粒及粘土礦物組成粘土巖類泥質(zhì)結(jié)構(gòu)粒徑90%、粘土

15、礦物10%泥灰?guī)r 方解石含量75%50%、粘土礦物25%50%白云巖白云巖 白云石含量90%100%、方解石10%灰質(zhì)白云巖 白云石含量50%75%、方解石50%25%2022/9/22變質(zhì)巖變質(zhì)巖是在高溫高壓和礦物質(zhì)的混合作用下由一種石頭自然變質(zhì)成的另一種石頭。質(zhì)變可能是重結(jié)晶、紋理改變或顏色改變。變質(zhì)巖是在地球內(nèi)力作用，引起的巖石構(gòu)造的變化和改造產(chǎn)生的新型巖石。這些力量包括溫度、壓力、應(yīng)力的變化、化學(xué)成分。固態(tài)的巖石在地球內(nèi)部的壓力和溫度作用下，發(fā)生物質(zhì)成分的遷移和重結(jié)晶，形成新的礦物組合。如普通石灰石由于重結(jié)晶變成大理石。 變質(zhì)巖是組成地殼的主要成分，一般變質(zhì)巖是在地下深處的高溫（要大于

16、150）高壓下產(chǎn)生的，后來由于地殼運動而出露地表。一般變質(zhì)巖分為兩大類，一類是變質(zhì)作用作用于巖漿巖（火成巖），形成的變質(zhì)巖成為正變質(zhì)巖；另一類是作用于沉積巖，生成的變質(zhì)巖為副變質(zhì)巖。 2022/9/22巖石最初形成時的成分對它以后形成什么樣的變質(zhì)巖是很重要的。不同的成分可以形成不同的變質(zhì)巖。同時，在巖石發(fā)生變質(zhì)的過程中，壓力和溫度也是非常重要的因素，不同壓力或溫度也可形成不同的變質(zhì)巖。2022/9/22這是一塊由砂巖（屬沉積巖）形成的變質(zhì)巖。放大后我們可以清楚地看到其中均勻分布著的石英晶體。2022/9/22高溫條件下形成的區(qū)域變質(zhì)巖,如暗色麻粒巖、淺色麻粒巖等 2022/9/22變質(zhì)巖體20

17、22/9/22變質(zhì)巖體2022/9/22變質(zhì)巖體2022/9/22變 質(zhì) 巖 分 類 簡 表 表2-6巖類構(gòu)造巖石名稱主要亞類及其礦物成分原 巖片理狀巖類片麻狀構(gòu)造片麻巖花崗片麻巖：長石、石英、云母為主，其次為角閃石，有時含有石榴子石角閃石片麻巖：長石、石英、角閃石為主，其次為云母，有時含有石榴子石中酸性巖漿巖、粘土巖、粉砂巖、砂巖片狀構(gòu)造片巖云母片巖：云母、石英為主，其次有角閃石等滑石片巖：滑石、絹云母為主，其次有綠泥石、方解石等綠泥石片巖：綠泥石、石英為主，其次有滑石、方解石等粘土巖、砂巖、中酸性火山巖、超基性巖、白云質(zhì)泥灰?guī)r中基性火山巖、白質(zhì)泥灰?guī)r千枚狀構(gòu)造千枚巖以絹云母為主，其次有石英

18、、綠泥石等粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r板狀構(gòu)造板巖粘土礦物、絹云母、石英、綠泥石、黑云母、白云母等塊狀巖類塊狀構(gòu)造大理巖方解石為主，其次有白云石等石灰?guī)r、白云巖石英巖方解石為主，有時含有絹云母、白云母等砂巖、硅質(zhì)巖蛇紋巖蛇紋石、滑石為主，其次有綠泥石、方解石等超基性巖2022/9/22具有細粒變晶結(jié)構(gòu)和致密塊狀構(gòu)造的熱接觸變質(zhì)巖 2022/9/22動力變質(zhì)作用最常見的巖石類型是糜棱巖，其次為構(gòu)造角礫巖、千糜巖等。 2022/9/22區(qū)域變質(zhì)作用，是由地殼運動所引起的大范圍變質(zhì)現(xiàn)象。 2022/9/22區(qū)域變質(zhì)片麻巖區(qū)域變質(zhì)大理巖2022/9/221.3 巖石的物理性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)是指由巖石固

19、有的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征所決定的容重比重孔隙率 等基本屬性。2022/9/221. 容重 巖石單位體積（包括巖石孔隙體積）的重力，稱為巖石的容重。 表達式： 容重（KN/m3） W 巖石的重力（KN） V 巖石的體積（m3） 根據(jù)巖石的含水程度不同，巖石容重可分為干容重、濕容重、飽和容重。1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/222. 密度(1) 天然密度式中 m巖石試件總質(zhì)量； V該試件的總體積。 1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/22(2) 飽和密度巖石中固體的質(zhì)量；孔隙的體積；水的密度。（3）干密度1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/223 巖石的比重G絕對干燥時體積為V的巖石固體部分重量

20、； 巖石的固體部分體積（不包括孔隙體積）； 水的容重。 1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/224 巖石的孔隙性(1) 巖石的孔隙比 e 孔隙的體積； 固體的體積。 1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/22(2) 巖石的孔隙率 n V 試件的總體積。 孔隙比與孔隙率的關(guān)系：或采用此式計算1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/22巖 石容 重(KNm3)比 重孔隙率 ()花崗巖粗玄巖流紋巖安山巖輝長巖玄武巖砂 巖頁 巖石灰?guī)r白云巖片麻巖大理巖石英巖板 巖26-2730-30.524-2622-2330-3128-2920-2620-2422-2625-2629-3026-2726.526-272.

21、5-2.842.4-2.82.70-3.202.60-3.302.60-2.752.57-2.772.48-2.852.2-2.92.63-3.072.60-2.802.53-2.842.68-2.760.5-1.50.1-0.54-610-150.1-1.05-2510-305-201-50.5-1.50.5-20.1-0.50.1-0.50.1-0.5部分巖石的容重、比重、孔隙率2022/9/22巖石的水理性質(zhì)（1）巖石的含水率 試件孔隙中水的質(zhì)量； 試件的固體質(zhì)量。 巖石與水相互作用時所表現(xiàn)的性質(zhì)稱為巖石的水理性，包括巖石的吸水性、透水性、軟化性和抗凍性。 （%）5 巖石的水理性1.3

22、巖石的物理性質(zhì)2022/9/22（ 2 ）巖石的吸水性 巖石在一定條件下吸收水分的性能稱巖石的吸水性，它取決于巖石孔隙的數(shù)量、大小、開閉程度和分布情況。 指巖石在常溫常壓下吸入水的質(zhì)量與其烘干質(zhì)量之比。 （%）烘干巖樣浸水48小時后的總質(zhì)量 巖石的吸水率 1.3 巖石的物理性質(zhì)表征巖石吸水性的指標有：吸水率、飽合吸水率和飽水系數(shù)。2022/9/22指巖石在強制狀態(tài)（高壓或真空，煮沸）下吸入水的質(zhì)量與其烘干質(zhì)量之比。 （%）為真空抽氣飽和或煮沸后試件的質(zhì)量 巖石的飽水率 1.3 巖石的物理性質(zhì)巖石的飽水系數(shù) （%）巖石吸水率與飽水率的比值2022/9/22(3) 巖石的透水性 巖石的滲透性是指巖

23、石能被水穿過的性能。巖石透水性大小用滲透系數(shù)衡量，它反映了巖石中孔隙的大小、方向及其相互連通的程度。 假設(shè)巖石的中滲流滿足達西定律qx沿x方向水的流量；h水頭的高度；A垂直于x方向的截面面積；K巖石的滲透系數(shù)。 滲透系數(shù)的物理意義是介質(zhì)對某種特定流體的滲透能力，滲透系數(shù)的大小取決于巖石的物理特性和結(jié)構(gòu)特征。 1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/22滲透系數(shù)的試驗確定方法(1) 常規(guī)滲透試驗Q單位時間內(nèi)通過試樣的水量（m3）；L試件長度(m)； p試件兩端的壓力差(kPa)； A試件的斷面面積(m2)。 2022/9/22某些巖體的滲透系數(shù)值巖石名稱地質(zhì)特征滲透系數(shù)(cm/s)花 崗 巖新鮮完整

24、5610-2玄 武 巖1.01.910-3安山質(zhì)玄武巖弱裂隙的中等裂隙的強裂隙的1.1610-31.1610-21.1610-1結(jié)晶片巖新鮮的風(fēng)化的1.21.910-21.410-5凝灰質(zhì)角礫巖1.52.310-4凝 灰 巖6.410-44.410-3石 灰 巖小裂隙的中裂隙的大裂隙的大管道的1.410-72.410-43.610-35.310-24.08.5泥質(zhì)頁巖新鮮、微裂隙風(fēng)化、中等裂隙3.010-44510-4砂 巖新鮮新鮮、中等裂隙具有大裂隙4.410-5310-48.610-30.51.310-22022/9/22（4）巖石的軟化性 巖石浸水后強度降低的性能稱為軟化性，一般用軟化系

25、數(shù)表示。 軟化系數(shù)巖石飽和單軸抗壓強度； 巖石干燥狀態(tài)下的單軸抗壓強度。 時，為軟化性弱、抗水抗風(fēng)化性和抗凍性強的巖石； 時，為工程地質(zhì)性質(zhì)較差的巖石。 1.3 巖石的物理性質(zhì)2022/9/221.4.1 巖石的強度巖石在各種荷載作用下達到破壞時所能承受的最大應(yīng)力。進行強度試驗所選用的試件必須是完整巖塊。1.4 巖石的力學(xué)性質(zhì)2022/9/22取樣要求：完整巖塊，不含節(jié)理裂隙2022/9/22強度指標的影響因素試件尺寸試件形狀試件三維比例加載速率濕度1.4 巖石的力學(xué)性質(zhì)2022/9/221.定義：指巖石試件在無側(cè)限的條件下，受軸向壓力作用破壞時單位面積上承受的荷載。 式中：P無側(cè)限的條件下的

26、軸向破壞荷載 A試件界面積1.4.2 巖石的單軸抗壓強度2022/9/22標準試件尺寸的高徑比 H/D: 單軸壓縮試驗 = 2.02.5 三軸壓縮試驗 = 2.02.5 劈裂試驗 = 0.5 斜面剪切試驗 = 1.0HD2022/9/222022/9/222022/9/22 試驗設(shè)備與儀器 測試內(nèi)容 軸向荷載；軸向變形；徑向變形；軸向應(yīng)變 ；橫向應(yīng)變 。 普通壓力機或萬能材料試驗機，最好采用電液伺服控制的剛性試驗機。 巖石力學(xué)的符號規(guī)定壓 +拉 -2 巖石的單軸壓縮試驗 2022/9/22試件的軸向應(yīng)力； P試件的軸向荷載； D, H試件的直徑和高度。 體積應(yīng)變 根據(jù)以上的試驗測量結(jié)果，可以繪

27、制巖石的軸向應(yīng)力軸向應(yīng)變關(guān)系曲線、軸向應(yīng)力橫向應(yīng)變關(guān)系曲線、軸向應(yīng)變橫向應(yīng)變關(guān)系曲線以及軸向應(yīng)力體積應(yīng)變的關(guān)系曲線等 。2 巖石的單軸壓縮試驗 2022/9/223.單向壓縮試件的破壞形態(tài)破壞形態(tài)有兩類：（1）圓錐形破壞 原因：壓板兩端存在摩擦力，箍作用（又稱端部效應(yīng)），在工程中也會出現(xiàn)。（2）柱狀劈裂破壞 張拉破壞（巖石的抗拉強度遠小于抗壓強度） 是巖石單向壓縮破壞的真實反映（消除了端部效應(yīng)）消除試件端部約束的方法:潤滑試件端部（如墊云母片；涂黃油在端部）加長試件 破壞形態(tài)是表現(xiàn)破壞機理的重要特征；其主要影響因素：應(yīng)力狀態(tài) 試驗條件2022/9/222022/9/222022/9/22202

28、2/9/222022/9/222022/9/222022/9/22單軸抗壓強度的影響因素 不同巖石類型、不同結(jié)構(gòu)、不同部位，其巖石抗壓強度有較大差別。影響巖石抗壓強度的因素較多，主要有：礦物成分。結(jié)晶巖石中的石英礦物含量較多，其巖石強度就大；云母礦物越多，其巖石強度越低；淺色礦物多，強度大；深色礦物多，強度低。沉積巖石中的碎屑顆粒成分，石英顆粒的強度大于長石顆粒(膠結(jié)物相同時)。2022/9/22結(jié)晶程度和顆粒大小 結(jié)晶巖石強度大于非結(jié)晶巖石；細粒結(jié)晶大于粗粒結(jié)晶強度。膠結(jié)程度 對沉積巖來說，膠結(jié)情況和膠結(jié)物對強度影響較大。 硅質(zhì)膠結(jié)石灰質(zhì)(鈣質(zhì)) 泥質(zhì)；同類沉積巖，地質(zhì)年代早晚。物理性質(zhì) 孔隙率大，強度低；密度大，強度高。風(fēng)化作用 風(fēng)化對巖石強度影響大，巖石的風(fēng)化程度越高，其強度越低。2022/9/22水的作用 水對巖石強度有顯著的影響。水對巖石的軟化作用對工程極為不利，特別是水利工程，水庫蓄水后，水侵入巖石的孔隙和裂隙，削弱了巖石顆粒間的連接，使強度降低。試件尺寸和形狀 對試驗結(jié)果有影響。加荷速率 速率大，強度大。2022/9/22在巖體工程中，巖體一般處在三向應(yīng)力狀態(tài)下，引用單向受力條件的巖石試驗來研究巖石變形、強度特征是不夠的，必須用三軸試驗研究巖石在三向