概述 岩石的破坏形式及强试验

岩石在单向压缩情况下的破坏
岩石在单向压缩情况下的破坏
岩石在单向压缩情况下的破坏
岩石在单向压缩情况下的破坏
4.3.3 影响单轴抗压强度的主要因素
两个因素：岩石本身和试验方法 （一）岩石本身的因素
1、矿物成分：不同矿物组成的岩石，具有不同的抗压强度 2、结晶程度和颗粒大小：结晶岩石＞非结晶岩石；细粒结晶岩 石＞粗粒结晶的。 4、胶结情况：如：硅质胶结＞石灰质胶结＞泥质胶结 4、生成条件：如(同一种岩石) ：深部的岩石＞地表的岩石 5、风化作用：如(同一种岩石) ：未风化＞中风化＞强风化
三、加荷速率：0.5-0.8MPa/s
4.3.2 单向压缩试件的破坏形态
（1）圆锥形破坏 原因：压板两端存
在摩擦力，箍作用 （又称端部效应）， 在工程中也会出现。
消除试件端部约束的方法： 润滑试件端部（如垫云母
片；涂黄油在端部）；加长 试件。
（2）柱状劈裂破坏
张拉破坏（岩石的抗 拉强度远小于抗压强 度），是岩石单向压 缩破坏的真实反映 （消除了端部效应）。
6、密度：如(同一种岩石) ：密度大的＞密度小的
7、含水量：含水量越大强度越低；岩石越软越明显，对泥岩、 粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度的2－4倍，见下表：
含水量的影响
（二）试验方法上的因素
（1）承压板端部的摩擦力及其刚度（加垫块的依据）
（2）试件的形状和尺寸 形状：圆形试件不易产生应力集中，好加工尺寸：大于
以内聚力c和内摩擦角φ这两个抗剪参数表示。
二、岩石剪切强 度的三种类型
三、工程中岩石破坏的某些类型
四、工程意义： 抗剪强度是岩石力学研究和岩土工程中的重要的
特性参数。岩土体的稳定性计算中必不可少。
4.5.2 直间剪切试验
在直接剪切仪进行。与土的直接剪切仪相类似， 如图示：
剪切面上的正应力和剪应 力按下列公式计算：
2、延性破坏：岩石在破坏前的变形很大（ε＞5%），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。
3、弱面剪切破坏：岩石中仍有可能存在弱面，弱面大大地削 弱了岩石的整体性，在荷载作用下，岩石沿弱面产生剪切破 坏。
4.3 岩石的单轴抗压强度
4. 3.1 定义及试验 4.3.2 岩石单向压缩试件的破坏形态 4.3.3 影响单轴抗压强度的主要因素
A——试样的剪切面面积
P T
A
A
剪切时记录剪切位移δh与垂直位移δv，可得到的 曲线如图。图中τmax为在正应力σ作用下岩石的抗 剪强度τf ，
（4）长期强度：岩石在长期荷载作用下 的强度，即稳定蠕变与不稳定蠕变的分界 点。 （5）抗压强度：抵抗压缩破坏的能力。 （6）抗剪强度：抵抗剪切破坏的能力。 （7）抗拉强度：抵抗拉伸破坏的能力。
4.2 岩石的破坏形式
1、脆性破坏：岩石在变形较小（ε＜5%）时，几乎就由弹性 变形直接发展为急剧、迅速的破坏，坚硬岩石大都表现为脆 性破坏。
是上世纪发展起来的一种简便的现场试验方法。 试件：任何形状，尺寸大致5cm，不做任何加工。 试验：在直接带到现场的点荷载仪上，加载劈裂破 坏。
计算公式： I P / D2
式中：P——试件破坏时的极限值 D ——加载点试件的厚度
经验公式：
Rt 0.96 I
要求:（由于离散性大），每组15个，取均值，即
矿物颗粒的10倍,( D＝50mm的依据) 高径比：研究表明； h/d≥(2－2.5)较合理。
（3）加载速度 加载速度越大，表现强
度越高(如图示) 规范：加载速度为0.5—
0.8MPa/s。
4.4 岩石的抗拉强度
4. 4.1 定义 4.4.2 直接抗拉试验 4.4.4 间接抗拉试验
4.4.1 定义
第四章 岩石的强度
4.1 工程中岩石的强度与稳定性问题 4.2 岩石的破坏形式 4.4 岩石单轴抗压强度 4.4 岩石的抗拉强度 4.5 岩石的抗剪强度 4.6 岩石的破坏准则 4.7 岩体强度分析
4.1 工程中岩石的强度与稳定性问题 一、岩石的工程特性
岩土结构物或地基 岩石
▪渗透问题 ▪变形问题 ▪强度问题
Rt
1 15
15 i 1
0.96 Ii
建议：用D＝5cm的钻孔岩芯为试件。
4.5 岩石的抗剪强度
4. 5.1 抗剪强度的意义 4.5.2 直接剪切试验 4.5.3 楔形剪试验 4.5.4 三轴压缩试验
4.5.1 岩石抗剪强度的意义
一、定义 指一定的应力条件下（主要指压应力），所能抵抗剪 切破坏的能力。它是岩石力学中重要指标之一，常
▪渗透特性 ▪变形特性 ▪强度特性
广义上：岩石包括岩块和岩体
二、与岩石的强度有关的工程问题 （1）岩基稳定性问题 （2）边坡的稳定性问题 （3）地下洞室围岩的稳定性问题
均与岩石的强度有关
（1）完整岩块的强度 （2）岩体的强度＝岩块强度＋结构面的强度
三、岩石强度的基本概念
（1）岩石的强度：用于表示岩石抵抗破坏能 力大小的一个力学参数。它等于单位面积上岩 石能承受的最大荷载。 （2）峰值强度：岩石在临近破坏时具有的最 大承载能力。 （3）残余强度：岩石破坏后仍具有的承载能 力。
4.3.1 定义与试验
一、定义：指岩石试件在无侧限的条件下，受轴 向压力作用破坏时单位面积上承受的荷载。
Rc P / A
单位： MPa
式中：P——无侧限的条件下的轴向破坏荷载 A——试件横断面面积
二、试件标准： 圆柱形试件：直径D＝5cm或7cm ，高H=（2－2.5)D 长方体试件：边长L= 5cm或7cm, 高H=（2－2.5)L
4.4.3 间接方法：劈裂法和点荷载试验法
（一）劈裂法（巴西法）： 对称径向压裂法由巴西人提出
试件：实心圆柱直径D=50mm；长度l=25mm
Rt 2Pmax / Dl
要 ①荷载沿轴向均匀分布 求 ②破坏面必须通过试件的直径
试件：来自百度文库为立方体试件则：
Rt 2Pmax / a2
试件与破坏图：
（二）点荷载试验法
岩石试件在受到轴向拉应力后其试件 发生破坏时的单位面积上所受的拉力。
由于试件不易加工， 除研究直接的拉伸的 夹具外，研究了大量 的间接试验方法。
岩石的抗拉强度很小，一般只有抗压强度的 1/10～1/50。
4.4.2 直接拉伸试验
Rt PT / A
（MPa）
关键技术 ①试件和夹具之间的连接 ②加力P与试件同心