1、第二節(jié)第二節(jié) 巖石的強(qiáng)度特性巖石的強(qiáng)度特性工程師對(duì)材料提出兩個(gè)問題 1 最大承載力許用應(yīng)力 ？ 2 最大允許變形許用應(yīng)變 ？本節(jié)討論 問題強(qiáng)度：材料受力時(shí)抵抗破壞的能力。強(qiáng)度單向抗壓強(qiáng)度單向抗拉強(qiáng)度剪切強(qiáng)度三軸壓縮真三軸假三軸3.3.單向壓縮試件的破壞形態(tài)單向壓縮試件的破壞形態(tài)破壞形態(tài)有兩類：（1）圓錐形破壞 原因：壓板兩端存在摩擦力，箍作用（又稱端部效應(yīng)），在工程中也會(huì)出現(xiàn)。（2）柱狀劈裂破壞 張拉破壞（巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度） 是巖石單向壓縮破壞的真實(shí)反映（消除了端部效應(yīng)）消除試件端部約束的方法 潤(rùn)滑試件端部（如墊云母片；涂黃油在端部） 加長(zhǎng)試件 破壞形態(tài)是表現(xiàn)破壞機(jī)理的重要特征；破

2、壞形態(tài)是表現(xiàn)破壞機(jī)理的重要特征；其主要影響因素：應(yīng)力狀態(tài)其主要影響因素：應(yīng)力狀態(tài) 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件4.4.影響單軸抗壓強(qiáng)度的主要因素影響單軸抗壓強(qiáng)度的主要因素（1）承壓板端部的摩擦力及其剛度（加墊塊的依據(jù)）（2）試件的形狀和尺寸 形狀：圓形試件不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，好加工 尺寸：大于礦物顆粒的10倍； 50的依據(jù) 高徑比：研究表明；h/d(23)較合理（3）加載速度 加載速度越大，表現(xiàn)強(qiáng)度越高(見圖25) 我國(guó)規(guī)定加載速度為0.5 1.0MPa/s（4）環(huán)境 含水量：含水量越大強(qiáng)度越低；巖石越軟越明顯，對(duì)泥巖、粘土等軟弱巖體，干燥強(qiáng)度是飽和強(qiáng)度的23倍。見表22 溫度度：180以下部明顯：大于18

3、0，濕度越高強(qiáng)度越小。1 1. . 直接拉伸法直接拉伸法 抗拉強(qiáng)度APRt/關(guān)鍵技術(shù)試件和夾具之間的連接加力P與試件同心（2 2）劈裂法（巴西法），對(duì)稱徑向壓裂法）劈裂法（巴西法），對(duì)稱徑向壓裂法 由巴西人由巴西人HondrosHondros提出提出ttR要求荷載沿軸向均勻分布破壞面必須通過試件的直徑注： 端部效應(yīng) 并非完全單向應(yīng)力試件：實(shí)心圓柱50mm； 25mm試驗(yàn)：徑向壓縮破壞（張開）計(jì)算公式：由彈性力學(xué)Boursinesq公式Dtpt/2式中： 試驗(yàn)中心的最大拉應(yīng)力，即p 試驗(yàn)中破壞時(shí)的壓力D 試件的直徑t 試件的厚度（3 3）點(diǎn)荷載試驗(yàn)法）點(diǎn)荷載試驗(yàn)法是上世紀(jì)發(fā)展起來的一種簡(jiǎn)便的現(xiàn)場(chǎng)

4、試驗(yàn)方法。試件：試件：任何形狀，尺寸大致5cm，不做任何加工。試驗(yàn)：試驗(yàn)：在直接帶到現(xiàn)場(chǎng)的點(diǎn)荷載儀上，加載劈裂破壞。 2/ DPI IRt96.015196. 0151iitIR計(jì)算： 式中：P 試件破壞時(shí)的極限 D 加載點(diǎn)試件的厚度統(tǒng)計(jì)公式：要求:（由于離散性大），每組15個(gè)，取均值，即建議：用5cm的鉆孔巖芯為試件。三三 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度1. 1. 定義定義 指一定的應(yīng)力條件下（主要指壓應(yīng)力），所能抵抗的最大剪應(yīng)力常用 表示 2. 2. 類型類型：a.抗剪斷試驗(yàn)b.抗切斷試驗(yàn)c.弱面抗剪試驗(yàn) 試驗(yàn)試驗(yàn) 楔形剪切儀，加載裝置楔形剪切儀，加載裝置 計(jì)算公式計(jì)算公式cossinsin

5、cosfPQfPN式中：式中： p壓力機(jī)的總壓力壓力機(jī)的總壓力 試件傾角試件傾角 f 圓柱形滾子與上下壓板的摩擦系數(shù)圓柱形滾子與上下壓板的摩擦系數(shù)抗剪斷儀抗剪斷儀cossinsincosfPQfPNQQNNPfP剪切破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力為：cossinsincosfFPFQfFPFN巖石的抗剪斷巖石的抗剪斷曲線（強(qiáng)度曲線）曲線（強(qiáng)度曲線） 改變夾具傾角；在30度到70度之間 做一組（大于5次）不同的試驗(yàn)，記錄所得的 ，值；由該組值作曲線近似直線得方程ctan 式中式中 tantan巖石抗剪切內(nèi)摩擦系數(shù)巖石抗剪切內(nèi)摩擦系數(shù) c c 巖石的粘結(jié)力（內(nèi)聚力）巖石的粘結(jié)力（內(nèi)聚力）巖石在三向壓縮應(yīng)力作用下的強(qiáng)度巖石在三向壓縮應(yīng)力作用下的強(qiáng)度1 1. 定義 指在不同三向壓縮應(yīng)力作用下巖石抵抗外荷載的最大應(yīng)力ff321, 2. 2. 三向壓縮試驗(yàn)簡(jiǎn)介三向壓縮試驗(yàn)簡(jiǎn)介 （1 1） 真三軸真三軸 見圖見圖 （2 2） 假三軸假三軸 見圖見圖00003213213.3.三軸壓縮試驗(yàn)的破壞類型三軸壓縮試驗(yàn)的破壞類型（1）側(cè)壓力的影響 圍壓越大，軸向壓力越大（2）加載途徑對(duì)巖石三向壓縮強(qiáng)度影響（圖2-13