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1、1,第三节 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。 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、三轴压缩强度等。 一、单轴抗压强度c 1、定义 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（MPa）。 2、研究意义 （1）衡量岩块基本力学性质的重要指标。 （2）岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标。 （3）用来估算其他强度参数。t= 330%c,2,3、测定 方法 抗压强度试验,Pc破坏荷载； A式样横截面积。 岩样： 直径 d=57cm（试样的直径与岩样中最大颗粒直径的比值大于10即可） 高 h=(23)d,或立方体：5510cm3,
2、3,破坏类型： a. 对顶锥破坏,4,b. 劈裂破坏 试样在轴向应力作用下，由泊松效应引起的一种拉断效应。 c. 剪切破坏也比较常见，特别是有试样中存在有与1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。 当岩块内存在有与1成一定角度的微弱结构面时。 d. 塑性流动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，软弱时才呈现这种破坏。,5,4、常见岩石的抗压强度,6,二、单轴抗拉强度t 1、定义 单向拉伸条件下，岩块能承受的最大拉应力，简称抗拉强度。 2、研究意义 （1）衡量岩体力学性质的重要指标 （2）用来建立岩石强度判据，确定强度包络线 （3）选择建筑石材不可
3、缺少的参数 3、测定方法 （1）直接拉伸法,7,利用特制的夹具和粘合剂（如，环氧树脂）将试件夹在试验机上拉伸，直至破坏。,Pt破坏荷载（KN）； A垂直于加荷方向岩样的平均横截面积（m2）,8,（2）间接法 a. 劈裂法,试样规格：园柱体 D=5cm l=（0.51）D 若边长为a的立方体:,9,b. 点荷载法：（赖奇米尤休 1962年提出） 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。 试样尺寸： D=5cm ； t=23cm 抗拉强度可按：,赖奇米尤休公式,Pt,园盘直径,10,11,常见岩石的抗拉强度,12,5、抗拉强度与抗压强度的比较
4、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，空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因此，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。,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。,13,岩块的几种强度与抗压强度比值,14,三、剪切强度 1、定义 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。 工程上需要测定的抗剪强度大致分为以下三种： a. 岩石实体的抗剪强度 b. 岩体软弱面的抗剪强度 c. 岩石胶结面的抗剪强度,15,抗剪断试验,抗切试验,抗剪(摩擦)试验,16,2、抗剪强度类型 （1）抗剪断强度：指试件在一定的法
5、向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （图（a）,（2）抗切强度： 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。 （图（c）,17,（3）摩擦（抗剪）强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪切破坏时的最大剪应力（图（b）。,3、研究意义 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。 4、抗剪强度的测试方法 抗剪强度的测定目前分为： （1）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种情况。 (如前述),18,19,（2）变角板剪切试验,剪断面上的正应力； P压力机所加荷载； A剪切面的面积； 放置试件的倾
6、角,不能过大或过小； f摩擦系数。,20,21,四、三轴压缩强度 1、定义 试件在三向压应力作用下能抵抗的最大的轴向应力。 2、测定方法 三轴试验,按应力组合方式可分两类： 假三轴试验 ： 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。,22,3. 假三轴试验 （普通三轴试验） 采用仪器为 岩石三轴试验仪： 高压容器（三向压力室） 一套加压设备：侧向加压系统 轴向加压系统,23,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）使 。 通过纵向传力柱对试件施加垂直压力 。 随着 增大，同时量测
7、试件的纵向及横向变形，直至试件破坏。 目的：研究围压对岩石变形与强度的影响 a. 围压对岩石刚度影响 b. 围压对破坏形式的影响 c. 围压对岩石强度影响,24,a. 围压对岩石刚度影响,25,b. 围压对破坏形式的影响,26,c. 围压对岩石强度影响,27,4.真三轴试验 真三轴试验除轴向加载以外，另外，两个方向可单独加载，使 。 主要目的：研究 对岩石变形与强度的影响。,28,5. 利用三轴试验确定抗剪强度 根据一组试件(4个以上)试验得到的三轴压缩强度1m和相应的3以及单轴抗拉强度t。在-坐标系中可绘制出岩块的强度包络线。 除顶点外，包络线上所有点的切线与轴的夹角及其在轴上的截距分别代表相应破坏面的内摩擦角()和内聚力(C)。,