第三节岩块的强度性质ppt课件

1、第三节第三节 岩块的强度性质岩块的强度性质 岩块的强度是指岩块抵抗外力破坏的能力。岩块的强度是指岩块抵抗外力破坏的能力。 根据受力状态不同，岩块的强度可分为单轴抗根据受力状态不同，岩块的强度可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度压强度、单轴抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度等。等。 一、单轴抗压强度一、单轴抗压强度cc 1 1、定义、定义 在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，简称抗压强度简称抗压强度MPaMPa）。）。 2 2、研究意义、研究意义 （1 1衡量岩块基本力学性质的重要指标。衡量岩块基本力学性质的重要指标。 （2 2岩

2、体工程分类、建立岩体破坏判据的重要岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标。指标。 （3 3用来估算其他强度参数。用来估算其他强度参数。t= 330%ct= 330%c3 3、测定、测定 方法方法 抗压强度试验抗压强度试验 APccPcPc破坏荷载；破坏荷载；AA式样横截面积。式样横截面积。岩样：岩样：直径直径 d=57cmd=57cm试样的直试样的直径与岩样中最大颗粒直径的径与岩样中最大颗粒直径的比值大于比值大于1010即可）即可）高高 h=(23)dh=(23)d或立方体：或立方体：5 55 510cm310cm3破坏类型：破坏类型：a. a. 对顶锥破坏对顶锥破坏b. b. 劈裂破坏劈裂

3、破坏 试样在轴向应力作用下，由泊松效应试样在轴向应力作用下，由泊松效应引起的一种拉断效应。引起的一种拉断效应。c. c. 剪切破坏剪切破坏也比较常见，特别是有试样中存在有也比较常见，特别是有试样中存在有与与11斜交的微结构面的情况下，经常都是沿软弱面斜交的微结构面的情况下，经常都是沿软弱面发生剪切破坏。发生剪切破坏。 当岩块内存在有与当岩块内存在有与11成一定角度的微弱结构面时。成一定角度的微弱结构面时。d. d. 塑性流动塑性流动主要是塑性材料的破坏形式，如低碳主要是塑性材料的破坏形式，如低碳钢，在岩体很少见，只存在当含水量较大，软弱时钢，在岩体很少见，只存在当含水量较大，软弱时才呈现这种破

4、坏。才呈现这种破坏。4 4、常见岩石的抗压强度、常见岩石的抗压强度 岩石名称抗压强度MPa）岩石名称抗压强度MPa）岩石名称抗压强度MPa）辉长岩180300辉绿岩200350页岩10100花岗岩100250玄武岩150300砂岩20200流纹岩180300石英岩150350砾岩10150闪长岩100250大理岩100250板岩60200安山岩100250片麻岩50200千枚岩、片岩10100白云岩80250灰岩20200 二、单轴抗拉强度二、单轴抗拉强度t t 1 1、定义、定义 单向拉伸条件下，岩块能承受的最大拉应力，简称抗单向拉伸条件下，岩块能承受的最大拉应力，简称抗拉强度。拉强度。 2

5、 2、研究意义、研究意义 （1 1衡量岩体力学性质的重要指标衡量岩体力学性质的重要指标 （2 2用来建立岩石强度判据，确定强度包络线用来建立岩石强度判据，确定强度包络线 （3 3选择建筑石材不可缺少的参数选择建筑石材不可缺少的参数 3 3、测定方法、测定方法 （1 1直接拉伸法直接拉伸法 利用特制的夹具和粘合剂利用特制的夹具和粘合剂如，环氧树脂将试件夹在试如，环氧树脂将试件夹在试验机上拉伸，直至破坏。验机上拉伸，直至破坏。APttPtPt破坏荷载破坏荷载KNKN）；）； AA垂直于加荷方向岩样的平均垂直于加荷方向岩样的平均横截面积横截面积m2m2） （2 2间接法间接法a. a. 劈裂法劈裂法

6、DlPtt2试样规格：园柱体试样规格：园柱体D=5cm D=5cm l=l=（0.510.51D D 若边长为若边长为a a的立方体的立方体: :22aPttb. b. 点荷载法：（赖奇米尤休点荷载法：（赖奇米尤休 19621962年提出）年提出） 是采用圆盘形的试样，把试样平放在试验机上，并是采用圆盘形的试样，把试样平放在试验机上，并通过一对相向的球形装置，于园盘的中轴处施加点荷载。通过一对相向的球形装置，于园盘的中轴处施加点荷载。试样尺寸：试样尺寸： D=5cm D=5cm ； t=23cm t=23cm 抗拉强度可按：抗拉强度可按：DtPtt2249. 0赖奇米尤休公式赖奇米尤休公式 P

7、t园盘直径园盘直径常见岩石的抗拉强度常见岩石的抗拉强度 岩石名称抗拉强度MPa）岩石名称抗拉强度MPa）岩石名称抗拉强度MPa）辉长岩1536花岗岩725页岩210辉绿岩1535流纹岩1530砂岩425玄武岩1030闪长岩1025砾岩215石英岩1030安山岩1020灰岩520大理岩720片麻岩520千枚岩、片岩110白云岩1525板岩715 5 5、抗拉强度与抗压强度的比较、抗拉强度与抗压强度的比较 岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，岩块抗拉强度岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，岩块抗拉强度受其影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，受其影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对

8、岩块抗压强度的影响就小得多，因而，岩块的抗拉空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因而，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。强度一般远小于其抗压强度。 ctcct201101501101或tcbn 通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用以表征岩石的脆性程度。以表征岩石的脆性程度。岩块的几种强度与抗压强度比值岩块的几种强度与抗压强度比值 岩石名称 与抗压强度的比值 抗拉强度 抗剪强度 抗弯强度 煤 0.0090.06 0.250.5 页岩 0.060.325 0.250.48 0.220.51 砂质页岩 0.090.18 0.330.545 0.10

9、.24 砂岩 0.020.17 0.060.44 0.060.19 石灰岩 0.010.067 0.080.10 0.15 大理岩 0.080.226 0.272 花岗岩 0.020.08 0.08 0.09 石英岩 0.060.11 0.176 三、剪切强度三、剪切强度1 1、定义、定义 在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度。称为剪切强度。 工程上需要测定的抗剪强度大致分为以下三种：工程上需要测定的抗剪强度大致分为以下三种： a. a. 岩石实体的抗剪强度岩石实体的抗剪强度 b. b. 岩体软弱面的抗剪强度岩体软弱面的抗

10、剪强度 c. c. 岩石胶结面的抗剪强度岩石胶结面的抗剪强度抗剪断试验抗剪断试验抗切试验抗切试验抗剪抗剪(摩擦摩擦)试验试验2 2、抗剪强度类型、抗剪强度类型 （1 1抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （图（图a a）（2 2抗切强度：抗切强度： 指试件上的法向应力为零时，沿预定指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。剪切面剪断时的最大剪应力。 （图（图c c）（3 3摩擦抗剪强度：指试件在一定的法向应力作用摩擦抗剪强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂

11、面层面、节理等再次剪切破坏时的最下，沿已有破裂面层面、节理等再次剪切破坏时的最大剪应力图大剪应力图b b）。）。3 3、研究意义、研究意义 反映岩块的力学性质的重要指标。反映岩块的力学性质的重要指标。 用来估算岩体力学参数及建立强度判据。用来估算岩体力学参数及建立强度判据。 4 4、抗剪强度的测试方法、抗剪强度的测试方法 抗剪强度的测定目前分为：抗剪强度的测定目前分为： （1 1直剪试验直剪试验 据其受荷情况及试件特征，岩石的抗剪强度又分为三据其受荷情况及试件特征，岩石的抗剪强度又分为三种情况。种情况。 ( (如前述如前述) ) （2 2变角板剪切试验变角板剪切试验 sincosfAPcoss

12、infAP剪断面上的正应力；剪断面上的正应力；PP压力机所加荷载；压力机所加荷载；AA剪切面的面积；剪切面的面积；放置试件的倾角放置试件的倾角, ,不能不能过大或过小；过大或过小；ff摩擦系数。摩擦系数。四、三轴压缩强度四、三轴压缩强度 1 1、定义、定义 试件在三向压应力作试件在三向压应力作用下能抵抗的最大的轴用下能抵抗的最大的轴向应力。向应力。 2 2、测定方法、测定方法 三轴试验三轴试验 按应力组合方式可分两类：按应力组合方式可分两类：假三轴试验假三轴试验 ：真三轴试验：真三轴试验： 其中假三轴试验是目前常用的岩石三向压力试验。其中假三轴试验是目前常用的岩石三向压力试验。 3213213

13、. 3. 假三轴试验假三轴试验（普通三轴试验）（普通三轴试验） 采用仪器为采用仪器为岩石三轴试验仪：岩石三轴试验仪： 高压容器三向压力室）高压容器三向压力室） 一套加压设备：侧向加压系统一套加压设备：侧向加压系统 轴向加压系统轴向加压系统 工作原理：工作原理：把经过加工的圆柱形岩石试件用隔离膜乳胶或塑把经过加工的圆柱形岩石试件用隔离膜乳胶或塑料制成的包裹起来，置于高压容器中。料制成的包裹起来，置于高压容器中。用液压机对试件施加各向均匀的液压油压或水压用液压机对试件施加各向均匀的液压油压或水压使使 。通过纵向传力柱对试件施加垂直压力通过纵向传力柱对试件施加垂直压力 。随着随着 增大，同时量测试件

14、的纵向及横向变形，增大，同时量测试件的纵向及横向变形，直至试件破坏。直至试件破坏。目的：研究围压对岩石变形与强度的影响目的：研究围压对岩石变形与强度的影响 a. a. 围压对岩石刚度影响围压对岩石刚度影响 b. b. 围压对破坏形式的影响围压对破坏形式的影响 c. c. 围压对岩石强度影响围压对岩石强度影响 3211a. a. 围压对岩石刚度影响围压对岩石刚度影响b. b. 围压对破坏形式的影响围压对破坏形式的影响c. c. 围压对岩石强度影响围压对岩石强度影响4.4.真三轴试验真三轴试验 真三轴试验除轴向加载以外，另外，两个方向可单真三轴试验除轴向加载以外，另外，两个方向可单独加载，使独加载，使 。主要目的：研究主要目的：研究 对岩石变形与强度的影响。对岩石变形与强度的影响。3212 5. 5. 利用三轴试验确定抗剪强度利用三轴试验确定抗剪