清华——岩石力学第三讲1(强度).pdf

第三章 岩石强度 一、 概 述 1．岩石强度 岩石强度 是指岩石的破坏形式 以及岩石抵抗外 力破坏的能力。 大坝建在岩基上，岩基是否能承受外加的荷载 呢？ 高边坡陡峻耸立，它会不会发生滑动或坍塌呢？ 在岩体内开挖地下洞室，围岩是否会破坏？ 所有这些都与岩石强度密切相关。 研究的主要问题就是外力多大时，以怎样的方式 破坏。 第三章 岩石强度 2. 岩石强度的基本特点 岩石强度： 岩块强度 和 岩体强度 岩块强度是岩体强度的基础，结构面则是对完整岩块强 度的削弱。因此，结构面的发育程度及产状和性状对 岩体强度起重要的削弱作用。 岩性坚硬未风化的岩体： 岩块强度很高，而结构面的强度则很低，这时岩体的强度主要取决 于结构面的强度及产状； 岩性软弱的(风化、破碎)岩体： 其岩块强度很低，结构面的作用就不显著，这时岩体的强度就决定 于岩石的强度。 地应力和渗流等作用下的多裂隙岩体： 岩体强度会产生较大变化，岩体的强度就变得十分复杂。 第三章 岩石强度 岩块强度与岩石性质的关系： 完整岩块＞裂隙岩块（结构面） 结晶岩块＞碎屑岩（成因类型） 结构致密＞非致密岩石（孔隙度） 浅色矿物岩石＞深色矿物岩石（物质组成） 细颗粒的结晶岩＞粗颗粒的结晶岩（岩石结构） (a) 强度与岩石尺度的关系 (b) (c) (d) (e) 第三章 岩石强度 化学合成（纳米级） 晶体原子结构 岩石颗粒 实验室尺度 岩体结构 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103 (m) 微观 (Micro.) 细观 (Meso.) 宏观(Macro.) 图 2-6 岩石材料中不同尺度介质分布范围 Fig. 2-6 There levels to investigate rock material 第三章 岩石强度 3. 岩石的破坏形式 岩石的破坏形式有以下几种： 1).脆性破坏： 在荷载作用下没有显著的变形就突然破坏。大多数坚 硬岩石在一定条件下都表现出脆性破坏的性质。脆性 破坏结果是产生裂缝，如，岩体的断层、裂隙等都属 于脆性破坏。 (a) (b)脆性断裂破坏， (c) 脆性剪切破坏 第三章 岩石强度 3. 岩石的破坏形式 2).延性破坏： 岩石在破裂之前的变形很大，且没有明显的破坏荷载， 表现出显著的塑性变形、流动或挤出。 塑性变形是岩石内结晶晶格错位的结果。 在一些软弱岩石中，这种破坏较为明显。如洞底部及 两侧围岩向洞内鼓胀。 坚硬岩石在高温影响下，也能产生延性破坏。 第三章 岩石强度 2).延性破 第三章 岩石强度 3. 岩石的破坏形式 3).剪切破坏： 由于岩层中存在裂隙、层理、软弱夹层等软弱结构面， 岩体的整体性受到破坏。在荷载作用下，这些软