巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)

巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)第一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六巖石強(qiáng)度理論（了解）主要內(nèi)容第３章巖石的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)HohaiUniversity巖石單軸壓縮變形試驗(yàn)（重點(diǎn)）巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)（重點(diǎn)）巖石三軸壓縮試驗(yàn)（重點(diǎn)）巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)（重點(diǎn)）巖石直剪試驗(yàn)（重點(diǎn)）巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)（重點(diǎn)）巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)（重點(diǎn)）巖石斷裂韌度試驗(yàn)（重點(diǎn)）第二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity

常用的巖石強(qiáng)度理論主要有庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則、莫爾強(qiáng)度準(zhǔn)則、格里菲斯強(qiáng)度理論等。1、庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則。庫(kù)侖認(rèn)為巖石的破壞主要是剪切破壞,采用式（3-1）表示:（3-1）2、莫爾強(qiáng)度準(zhǔn)則。莫爾把庫(kù)侖準(zhǔn)則推廣到三向應(yīng)力狀態(tài)，認(rèn)識(shí)到材料性質(zhì)本身是應(yīng)力的函數(shù)，用函數(shù)關(guān)系表示，破壞條件可以從莫爾包絡(luò)線得到，見圖3-1。第三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity3、格里菲斯強(qiáng)度理論。格里菲斯提出脆性材料斷裂起因是分布在材料中的微小裂紋尖端拉應(yīng)力集中所致，建立了確定斷裂擴(kuò)展的能量不穩(wěn)定原理。

當(dāng)作用力的勢(shì)能始終保持不變時(shí)，裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則為：（3-2）第四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity

雙向壓縮應(yīng)力條件下（見圖3-2），在不考慮摩擦對(duì)閉合裂紋的影響并假定橢圓形裂紋將從最大拉應(yīng)力集中點(diǎn)開始擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則為：（3-3）

當(dāng)單位厚度內(nèi)存在初始長(zhǎng)度為的橢圓形裂紋時(shí)，在拉伸應(yīng)力作用下裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則為：（3-4）（3-5）第五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第一節(jié)巖石單軸壓縮變形試驗(yàn)HohaiUniversity

巖石具有與金屬類彈性材料不同的獨(dú)特的變形特性，這種變形特性用變形模量、彈性模量和泊松比等參數(shù)表示。

常見巖石的變形模量和泊松比見表3-1。

巖塊變形參數(shù)主要采用巖塊單軸壓縮變形試驗(yàn)方法取得。巖石應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線（見圖3-3，圖3-4）是研究本構(gòu)模型的依據(jù)，需要在剛性伺服試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)獲得。第七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity

巖石單軸壓縮試驗(yàn)受多因素的影響：（1）加載速率；（2）試件尺寸（高徑比，規(guī)定2：1）（見表3-2）等。第九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第二節(jié)巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)HohaiUniversity

巖石單軸抗壓強(qiáng)度是巖石試件在無(wú)側(cè)限條件下受軸向作用破壞時(shí)單位面積所承受的載荷。

某些巖石的干抗壓強(qiáng)度、飽和抗壓強(qiáng)度及軟化系數(shù)見表3-3。

影響巖石抗壓強(qiáng)度技術(shù)方面的因素較多，有加載速率、試件尺寸、試件形態(tài)、試件高徑比等。表3-4～3-7是試件尺寸對(duì)巖石抗壓強(qiáng)度的影響。第十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第三節(jié)巖石三軸壓縮試驗(yàn)HohaiUniversity

巖石三軸抗壓試驗(yàn)是指巖石試件在三向應(yīng)力狀態(tài)下受軸向力作用破壞時(shí)單位面積所承受的載荷。其試驗(yàn)儀器見圖3-6。第十五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity

根據(jù)巖石三軸試驗(yàn)成果，可以確定巖石三軸抗剪強(qiáng)度參數(shù)。見式3-6和3-7。（3-6）（3-7）第十六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity

巖石三軸試驗(yàn)根據(jù)側(cè)向壓力加載方式分為真三軸（）和假三軸（）加載兩種。

影響三軸壓縮試驗(yàn)成果的主要影響因素有：1、巖石試件的防油處理；2、加載速率的選擇；3、側(cè)壓力的側(cè)壓力的效應(yīng)；第十七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第四節(jié)巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)HohaiUniversity

巖石抗拉強(qiáng)度是指巖石試件在外力作用下抵抗拉應(yīng)力的能力，為巖石試件拉伸破壞時(shí)的極限載荷與受拉截面積的比值。

巖石抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)方法很多，分為軸向拉伸法、劈裂法、彎曲試驗(yàn)法和圓柱體或球體的徑向壓裂法等。其中劈裂法，由于操作簡(jiǎn)單且用而被廣泛采用。圖3-7為劈裂破壞形式，其抗拉強(qiáng)度按式（3-8）計(jì)算。（3-8）第十八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity

試件尺寸及墊條材料和尺寸對(duì)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)的影響比較明顯，見表3-13～3-16。第十九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第二十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六HohaiUniversity第二十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第五節(jié)巖石直剪試驗(yàn)HohaiUniversity

巖石抗剪強(qiáng)度是指巖石在剪切載荷作用下破壞時(shí)所能承受的最大剪應(yīng)力，按試驗(yàn)方法的不同分為巖石直剪強(qiáng)度和巖石三軸抗剪強(qiáng)度。

關(guān)于試件破壞剪斷破壞的判斷標(biāo)準(zhǔn)。（1）剪切載荷加不上或無(wú)法穩(wěn)定；（2）剪切位移明顯變大，在剪應(yīng)力（3）剪切位移增大，在剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線上未出現(xiàn)明顯的突變段，但總剪切位移已達(dá)到試件連長(zhǎng)的10％。

與剪切位移關(guān)系曲線上出現(xiàn)明顯的突變段；第二十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六節(jié)巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)HohaiUniversity

巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)在點(diǎn)荷載儀上進(jìn)行（試驗(yàn)裝置見圖3-9），將巖石試件置于上下2個(gè)球端圓錐之間，對(duì)其施加集中荷載，直至試件破壞，測(cè)定其點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)。

試件形態(tài)及尺寸是影響點(diǎn)荷載試驗(yàn)成果

另外，試件含水狀態(tài)對(duì)測(cè)試成果的影響最關(guān)鍵的因素，因此須進(jìn)行修正。

尤為明顯。第二十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期六第七節(jié)巖石斷裂韌度試驗(yàn)HohaiUniversity

巖石的斷裂韌度是表征巖石材料阻止裂縫擴(kuò)展的能力，是巖石抵抗斷裂的力學(xué)指標(biāo)，用表示。

影響斷裂韌度試驗(yàn)成果的因素有試件的各向異性、試件的尺寸、試件的含水狀態(tài)、加載速率以及切口形式等。

夾式引