岩石的力学性质岩石强度.ppt

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1、1.4岩石的力学性质岩石的强度：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够承受的最大应力。a.单向抗压强度b.单向抗拉强度c.剪切强度d.三轴抗压强度岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。a.单向压缩变形b.反复加载变形c.三轴压缩变形d.剪切变形岩石强度与外力有关a.外力性质：动载荷、静载荷b.外力方式：拉伸、压缩、剪切C.应力状态：单向、双向、三向固有性质：凡是不受试件的形状、尺寸、采集地、采集人等影响而保持不变的特征1.1岩石单轴抗压强度1）定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大

2、压应力称为岩石的单轴抗压强度(Uniaxialcompressivestrength)，或称为非限制性抗压强度(unconfinedcompressivestrength)。如图所示。2）计算公式：σc=P/A4)实验方法a.试件标准立方体50×50×50mm或70×70×70mm圆柱体，但使用最广泛的是圆柱体。圆柱体直径D一般不小于50mm。L/D=2.5~3.0（国际岩石力学委员会ISRM建议的尺寸）要求：两端不平度0.5mm；尺寸误差±0.3mm；两端面垂直于轴线误差±0.25度。加载速率：0.5～0.8Pa

3、/sc.压缩实验设备示意图(500t压力机)3）4种破坏形式：1.X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。2.单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。3.塑性流动变形，线应变≥10％。4.拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生拉应力。这是泊松效应的结果。这种类型的破坏就是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。d.端部效应及其消除方法端部效应:消除方法:①润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部）②加长试件b.非标准试件的对试验结果的影响及其修正岩石种类单向抗压强度单向抗拉强度抗剪强度砂岩类细砂岩103.9~1435

4、.5~17.617.4~53.4中砂岩85.7~133.36~1413.3~36.5粗砂岩56.8~123.55.4~11.612.4~30.4粉砂岩36.3~54.91.3~2.46.86~11.5砾岩类砂砾岩6.9~121.52.8~9.77~28.8砾岩80.4~944~11.766.6~26.4页岩类砂质页岩39.2~90.23.9~11.820.6~29.9页岩18.6~39.22.7~5.415.6~23.3灰岩类石灰岩52.9~157.87.7~13.89.8~30.4煤4.9~492~4.91.08

5、~16.21.2岩石单轴抗拉强度1）定义：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度(Tensilestrength),。试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验分直接试验和间接试验两类。2)直接拉伸试验加载和试件示意图计算公式：破坏时的最大轴向拉伸荷载(Pt)除以试件的横截面积(A)。即：σt=Pt/A2)直接拉伸试验加载和试件示意图－（续）3)间接拉伸试验加载和试件示意图巴西试验法（Braziliantest），俗称劈裂试验法。a.试件:为一岩石

6、圆盘，加载方式如图所示。实际上荷载是沿着一条弧线加上去的，但孤高不能超过圆盘直径的1/20。b.应力分布：圆盘在压应力的作用下，沿圆盘直径y—y的应力分布和x—x方向均为压应力。而离开边缘后，沿y—y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少。并趋于均匀化；x—x方向变成拉应力。并在沿y—y的很长一段距离上呈均匀分布状态。c.破坏原因：从图可以看出，虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破坏。破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉

7、强度比抗压强度要低得多的事实。d.计算公式：σt=σx=-2P/πdtσy=(1/r1+1/r2-1/d)2P/πt圆盘中心处：σt=σx=-2P/πdtσy=6P/πdt岩石种类单向抗压强度单向抗拉强度抗剪强度砂岩类细砂岩103.9~1435.5~17.617.4~53.4中砂岩85.7~133.36~1413.3~36.5粗砂岩56.8~123.55.4~11.612.4~30.4粉砂岩36.3~54.91.3~2.46.86~11.5砾岩类砂砾岩6.9~121.52.8~9.77~28.8砾岩80.4~944

8、~11.766.6~26.4页岩类砂质页岩39.2~90.23.9~11.820.6~29.9页岩18.6~39.22.7~5.415.6~23.3灰岩类石灰岩52.9~157.87.7~13.89.8~30.4煤4.9~492~4.91.08~16.21.3抗剪切强度1)定义：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（Shea