岩石的强度性质.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.,4,岩块的强度性质,强度：岩块试样抵抗外力破坏的能力,。,破坏方式,脆性破坏,塑性破坏,(,延性破坏）,拉破坏,剪切破坏,一、单轴抗压强度,二、单轴抗拉强度,三、剪切强度,四、三轴压缩强度,受力状态,岩石的流变理论,流变现象：,材料应力,-,应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。,蠕变,流变的种类,：,松弛,弹性后效,粘性流动,上次课内容,弹性元件,(H),流变学中的基本元件,:,塑性元件,(Y),粘性元件,(N),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,、,意义,：,衡量岩块基本力学性质的重要指标,岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标,用来大致估算其他强度参数,3,、,测定,方法,：,抗压,强度试验,试,样,p,A,点荷,载试验,常规压力机,4,、,破坏方式,：,拉破坏、剪破坏、对顶锥破坏,常见岩石的抗压强度,岩石,名称,抗压强度,(,MPa,),抗拉强度,(,MPa,),摩擦角,(),内聚力,(,MPa,),岩石,名称,抗压强度,(,MPa,),抗拉强度,(,MPa,),摩擦角,(),内聚力,(,MPa,),花岗岩,100250,725,4560,1450,片麻岩,50200,520,3050,35,流纹岩,180300,1530,4560,1050,千枚岩、片岩,10100,110,2665,120,闪长岩,100250,1025,5355,1050,板岩,60200,715,4560,220,安山岩,100250,1020,4550,1040,页岩,10100,210,1530,320,砂岩,20200,425,3550,840,辉长岩,180300,1536,5055,1050,砾岩,10150,215,3550,850,辉绿岩,200350,1535,5560,2560,石灰岩,50200,520,3550,1050,玄武岩,150300,1030,4855,2060,白云岩,80250,1525,3550,2050,石英岩,150350,1030,5060,2060,大理岩,100250,720,3550,1530,5.,影响因素,（1）,岩石自身的性质,（矿物组成、粒间连接、岩性、结构特征、颗粒大小及形状、风化程度、微结构面）,（2）实验条件,试件形状、尺寸及加工精度,断面形状：强度:,圆形六多边形四边形三边形试件,尺寸效应,：尺寸越大，岩块强度越低。,试件的高径比,h/D,增大，岩块强度降低。,加工精度,加荷速率,强度常随加荷速率增大而增高,温度、湿度,含水量越高,强度越低;温度越高，强度越低。,端面条件,端面效应,层理结构,强度各向异性,岩石名称,抗压强度,(,MPa,),(),(,),垂直层理,(),平行层理,(),石 灰 岩,180,151,1.19,粗粒砂岩,142.3,118.5,1.20,细粒砂岩,156.8,159.7,0.98,砂质页岩,78.9,51.8,1.52,页 岩,51.7,36.7,1.41,二、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.意义：,衡量,岩体力学性质的重要指标,用来建立岩石强度判据，确定强度包络线,选择建筑石材不可缺少的参数,3.,测定方法：,直接拉伸,间接法（劈裂法、点荷载法、三点弯曲法）,直接拉伸法,是将圆柱状试件两端固定在材料试验机的拉伸夹具内，然后对试件施加轴向拉荷载至破坏。,P,t,P,t,劈裂试验,是用圆柱体或立方体试件，横置于压力机的承压板上，且在试件上、下承压面上各放一根垫条。然后以一定的加荷速率加压，直至试件破坏。,在线布荷载,(,p),作用下，沿试件竖直向直径平面内产生的近于均布的水平拉应力,x,=2p/DL,抗拉强度,t,=2p,t,/DL,（,圆形试样）,t,=2p,t,/a,2,（,方形试样）,点荷载试验,是将试件放在点荷载仪中的球面压头间，加压至试件破坏，利用破坏荷载求岩块的点荷载强度。,点,荷载强度,I,s,=pt/D,2,抗拉强度,t,=,kI,s,4.,影响因素：,结构面的影响（裂隙空隙）,岩石中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。,岩石,名称,抗压强度,(,MPa,),抗拉强度,(,MPa,),摩擦角,(),内聚力,(,MPa,),岩石,名称,抗压强度,(,MPa,),抗拉强度,(,MPa,),摩擦角,(),内聚力,(,MPa,),花岗岩,100250,725,4560,1450,片麻岩,50200,520,3050,35,流纹岩,180300,1530,4560,1050,千枚岩、片岩,10100,110,2665,120,闪长岩,100250,1025,5355,1050,板岩,60200,715,4560,220,安山岩,100250,1020,4550,1040,页岩,10100,210,1530,320,砂岩,20200,425,3550,840,辉长岩,180300,1536,5055,1050,砾岩,10150,215,3550,850,辉绿岩,200350,1535,5560,2560,石灰岩,50200,520,3550,1050,玄武岩,150300,1030,4855,2060,白云岩,80250,1525,3550,2050,石英岩,150350,1030,5060,2060,大理岩,100250,720,3550,1530,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。,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,0.009,0.06,0.25,0.5,页 岩,0.06,0.325,0.25,0.48,0.22,0.51,砂质页岩,0.09,0.18,0.33,0.545,0.1,0.24,砂 岩,0.02,0.17,0.06,0.44,0.06,0.19,石 灰 岩,0.01,0.067,0.08,0.10,0.15,大 理 岩,0.08,0.226,0.272,花 岗 岩,0.02,0.08,0.08,0.09,石 英 岩,0.06,0.11,0.176,三、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,2,、类型,：,（1）,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。,（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。,（3）,摩擦强度：,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,。,3、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、,抗剪断强度的,测试方法,：,直剪试验、变角板剪切试验、三轴试验,直剪试验,在直剪仪上进行，按库仑定律求岩块的剪切强度参数,C,、,值。,值的确定示意图,直剪仪直剪试验,变角板剪切试验,是将立方体试件，置于变角板剪切夹具中加压直至试件沿预定的剪切面破坏。,值的确定示意图,变角度剪切试验仪,变角板,岩石,名称,抗压强度,(,MPa,),抗拉强度,(,MPa,),摩擦角,(),内聚力,(,MPa,),岩石,名称,抗压强度,(,MPa,),抗拉强度,(,MPa,),摩擦角,(),内聚力,(,MPa,),花岗岩,100250,725,4560,1450,片麻岩,50200,520,3050,35,流纹岩,180300,1530,4560,1050,千枚岩、片岩,10100,110,2665,120,闪长岩,100250,1025,5355,1050,板岩,60200,715,4560,220,安山岩,100250,1020,4550,1040,页岩,10100,210,1530,320,砂岩,20200,425,3550,840,辉长岩,180300,1536,5055,1050,砾岩,10150,215,3550,850,辉绿岩,200350,1535,5560,2560,石灰岩,50200,520,3550,1050,玄武岩,150300,1030,4855,2060,白云岩,80250,1525,3550,2050,石英岩,150350,1030,5060,2060,大理岩,100250,720,3550,1530,常见岩石的剪切强度,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:,在一定的围压,3,下，对试件进行三轴试验时，岩块的三轴压缩强度,1m,(MPa),为,：,3.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),。,围压效应,D,o,2,o,1,c,t,(,c,-,t,)/2,(,c,+,t,)/2,当强度包络线为非直线时：,Bieniawski,(1963),经验方程。,1、,改写后得：,2、,Brook,经验方程,Hoek,-Brown,的经验方程,