第六講巖石的力學(xué)性質(zhì)工程巖土在線開放63課件

第六講巖石的力學(xué)性質(zhì)任課教師：蔣夢雅《工程巖土》在線開放課程學(xué)習(xí)內(nèi)容一巖石的抗壓強度二巖石的抗拉強度巖石的抗剪切強度三主要包括變形和強度。巖石在外力作用下首先是變形，當外力繼續(xù)增加，達到或超過某一極限時，便開始破壞。巖石的變形與破壞是巖石受力后發(fā)生變化的兩個階段。巖石抵抗外荷而不破壞的能力稱巖石的強度，荷載過大并超過巖石能承受的能力時，便造成破壞。按外力作用方式不同將巖石強度分抗壓強度抗拉強度抗剪強度1、抗壓強度巖石單向受壓時，抵抗壓碎破壞的最大軸向壓應(yīng)力稱為巖石的極限抗壓強度，簡稱抗壓強度（R)。R=P/AP-試樣破壞時的總壓力A—巖石受壓截面面積壓力系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)巖石單軸壓縮試驗芯樣

缺點：系統(tǒng)剛度低，試驗中自身變形大，吸收大量能量，在巖樣屈服，承載力下降時，系統(tǒng)釋放大量能量，急速巖樣破壞，使巖樣在瞬間破壞（0.1-0.5s），這種失穩(wěn)破壞造成試驗的不完整性，很難獲得理想的全應(yīng)力～應(yīng)變曲線。普通巖石壓力機剛性壓力機MTS1、配置先進的閉環(huán)控制系統(tǒng)2、能獲得理想的全應(yīng)力～應(yīng)變曲線影響抗壓強度的因素：（1）巖石礦物成分、顆粒大小、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的影響；（2）受巖石風化程度影響；（3）飽和條件下巖石抗壓強度小于天然狀態(tài)或干燥條件下巖石的抗壓強度；（4）試驗條件的影響：試件尺寸、加載速率等。

2.抗拉強度巖石試件在單向拉伸條件下試件達到破壞的極限值，它在數(shù)值上等于破壞時的最大拉應(yīng)力，稱為抗拉強度（σL)

σL=P／A抗拉強度試驗一般有軸向拉伸法和劈裂法，實際常利用其與抗壓強度的關(guān)系間接確定。一般來說，抗拉強度主要決定于巖石礦物組成之間的粘聚力的大小。軸向拉伸法劈裂法據(jù)巖石受剪時的條件不同把抗剪切強度分為抗剪強度：兩塊巖樣在垂直接合面上一定壓應(yīng)力的作用下，巖樣接觸面之間所能承受的最大剪切力?？骨袕姸龋簬r石剪斷面上無正壓應(yīng)力下，剪斷時的最大剪應(yīng)力值，它是測定巖石粘聚力的一種方法?？辜魯鄰姸龋簬r石剪斷面上有一定的壓應(yīng)力作用時，被剪斷時的最大剪應(yīng)力值。3.抗剪斷強度（τ）

巖石在一定的壓力條件下，被剪破時的極限剪切應(yīng)力值。（1）巖石直剪儀失穩(wěn)階段，晶格滑移裂紋發(fā)展、增長階段彈性階段，裂紋產(chǎn)生巖石直剪試驗結(jié)果曲線優(yōu)點：簡單方便、無需特殊設(shè)備，采用普通巖石壓力機即可。缺點：試件較小，不易反映巖石裂縫、層理等結(jié)構(gòu)面；剪切面上的受力不均勻等。（2）楔形剪切（交角剪）儀

采用不同的α角進行試驗，則每個α對應(yīng)一組σ和τf。先將試件施加側(cè)壓力σ’3逐漸增加垂直壓力σ1；試件破壞，得到大主應(yīng)力σ’1，即獲破壞應(yīng)力圓；改變側(cè)壓力σ’3，獲得對應(yīng)的σ’1，和破壞應(yīng)力圓；（3）三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗結(jié)果

繪制試驗對應(yīng)σ’1和σ’3的應(yīng)力圓（或稱莫爾圓），以及這些應(yīng)力圓的包絡(luò)線，即求得巖石的抗剪強度曲線。巖石名稱抗壓強度抗剪強度抗切強度巖石名稱抗壓強度抗剪強度抗切強度花崗巖100-25014-507-25石灰?guī)r30-25010-505-25玄武巖150-30020-6010-30板巖100-2001