岩石的强度和特征.pptVIP

岩石的强度第一节岩石的强度特性概念：屈服：岩石受荷载作用后，随着荷载的增大，由弹性状态过渡到塑性状态，这种过渡称为屈服。破坏：把材料进入无限塑性增大时称为破坏。岩石的强度：是指岩石抵抗破坏的能力。岩石在外力作用下，当应力达到某一极限值时便发生破坏，这个极限值就是岩石的强度。一、岩石的单轴抗压强度σC端部效应破坏形态为了消除端部效应，国际岩石力学学会推荐采用高径比（h/d)为2.5～3.0的试件做抗压试验。01根据h/d＝1的试件的抗压强度计算h/d1的岩块的抗压强度：02式中：σc1——h/d=1的试件抗压强度；03σc——h/d1的试件抗压强度。04式中：Is—点荷载强度指标，对于风化严重，难以加工成试件的岩石，可根据点荷载试验计算岩石的抗压强度：二、岩石的单轴抗拉强度σt直接拉伸试验2、间接拉伸试验圆饼试件：A劈裂法（巴西试验法）方形试件：式中：P—破坏时的荷载，N;d—试件直径；cm；t—试件厚度，cm；a，h—方形试件边长和厚度，cm。不规则试件（加压方向应满足h/a≤1.5）：式中：P—破坏时的荷载，N;a—加压方向的尺寸；h—厚度；V—不规则试件的体积。由于岩石中的微裂隙，在间接拉伸试验中，外力都是压力，必然使部分微裂隙闭合，产生摩擦力，从而使测得的抗拉强度值比直接拉伸法测得的大。B点荷载试验法经验公式：式中：P—破坏时的荷载，N；D—试件直径；cm。试件直径1.27～3.05cm岩石的抗拉强度远远小于其抗压强度，一般情况下，三、岩石的剪切强度τf剪切面上无压应力的剪切试验剪切面上有压应力的剪切试验试件尺寸：直径或边长不小于50mm，高度应等于直径或边长。改变P,即可测得多组σ、τ，作出σ～τ曲线。3、斜剪试验忽略端部摩擦力，根据力的平衡原理，作用于剪切面上的法向力N和切向力Q可按下式计算：N=PcosαQ=Psinα剪切面上的法向应力σ和剪应力τ为：抗剪强度曲线：τ=c+σtgφ三轴压缩剪切试验四、岩石的三向抗压强度σ1c岩石在三轴压缩下的极限应力σ1c为三轴抗压强度，它随围压增大而升高。式中:σ1c——岩石的三向抗压强度；σc——岩石的单向抗压强度；φ——岩石的内摩擦角。按照莫尔强度理论,可按下式计算三向抗压强度:五、岩石的破坏形式就其破坏本质而言，岩石破坏有以下三种类型：拉破坏剪切破坏塑性流动破坏第二节、影响岩石力学性质的因素一、矿物成分对岩石力学性质的影响1、矿物硬度的影响矿物硬度大，岩石的弹性越明显，强度越高。如岩浆岩，橄榄石等矿物含量的增多，弹性越明显，强度越高；沉积岩中，砂岩的弹性及强度随石英含量的增加而增高；石灰岩的弹性和强度随硅质物含量的增加而增高。变质岩中，含硬度低的矿物（如云母、滑石、蒙脱石、伊利石、高岭石等）越多，强度越低。2、不稳定矿物的影响化学性质不稳定的矿物，如黄铁矿、霞石以及易溶于水的盐类，如石膏、滑石、钾盐等，具有易变性和溶解性。含有这些矿物的岩石其力学性质随时间而变化。3、粘土矿物的影响含有粘土矿物（蒙脱石、伊利石、高岭石等）的岩石，遇水时发生膨胀和软化，强度降低很大。二、岩石的结构构造对岩石力学性质的影响1、岩石结构的影响岩石的结构——指岩石中晶粒或岩石颗粒的大小、形状以及结合方式。沉积岩：粒状结构、片架结构、斑基结构；岩石的结构对岩石力学性质的影响主要表现在结构的差异上。例如：粒状结构中，等粒结构比非等粒结构强度高；在等粒结构中，细粒结构比粗粒结构强度高。岩浆岩：粒状结构、斑状结构、玻璃质结构；变质岩：板理结构、片理结构、片麻理结构。12345岩浆岩：颗粒排列无一定的方向，形成块状构造；岩石的构造——指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的排列方式及充填方式。变质岩：板状构造、片理构造、片麻理构造。沉积岩：层理构造、页片状构造；层理、片理、板理和流面构造等统称为层状构造。宏观上，块状构造的岩石多具有各向同性特征，而层状构造岩石具有各向异性特征。2、岩石构造的影响01水对岩石力学性质的影响与岩石的孔隙性和水理性（吸水性、软化性、崩解性、膨胀性、抗冻性）有关。水对岩石力学性质的影响主要体现在5个方面：连结作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用。岩石中的水02重力水（自由水）（孔隙压力、溶蚀及潜蚀作用）。结合水（连结、润滑、水楔作用）三、水对岩石力学性能的影响连结作用：束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力将矿物颗粒拉近，起连结作用。这种作用相对于矿物颗粒间的连结强度非常微弱，故对岩