上節(jié)內(nèi)容：巖石的流變特性

彈性（可恢復(fù)）

與時(shí)間無(wú)關(guān)的變形塑性（不恢復(fù)）

與時(shí)間有關(guān)的—流變

巖石變形蠕變松弛彈性后效粘性流動(dòng)巖石的時(shí)間效應(yīng)巖石介質(zhì)的力學(xué)模型瞬時(shí)變形蠕變松弛彈性后效粘性流動(dòng)M體有有有無(wú)有K體無(wú)有無(wú)有無(wú)§

2.7巖石的強(qiáng)度性質(zhì)巖塊強(qiáng)度：巖塊抵抗外力破壞的能力。巖塊破壞方式脆性破壞塑性破壞(延性破壞）拉破壞剪切破壞一、單軸抗壓強(qiáng)度二、單軸抗拉強(qiáng)度三、剪切強(qiáng)度四、三軸壓縮強(qiáng)度受力狀態(tài)§2.7巖塊的強(qiáng)度性質(zhì)rockstrengthproperties巖石的強(qiáng)度－－指巖石抵抗各種破壞的能力,即巖石在各種荷載作用下所能承受的最大應(yīng)力。包括：抗壓強(qiáng)度（單軸和三軸）、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度。1.

定義巖石試件在單向壓縮荷載作用下直到破壞所能承受的最大壓應(yīng)力，簡(jiǎn)稱單軸抗壓強(qiáng)度（uniaxialcompressivestrength），或非側(cè)限抗壓強(qiáng)度（unconfinedcompressivestrength）（MPa）一.單軸抗壓強(qiáng)度2.意義

（1）衡量巖塊基本力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)；（2）工程巖體分類、建立巖體破壞判據(jù)的重要指標(biāo)；（3）用來(lái)估算其他強(qiáng)度參數(shù)單軸抗壓強(qiáng)度3.測(cè)定方法1）單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件：直徑為50mm,高100mm表達(dá)式:2）經(jīng)驗(yàn)公式法直徑為50mm的點(diǎn)荷載標(biāo)準(zhǔn)試件的點(diǎn)荷載強(qiáng)度

4.巖石單軸受壓的破壞類型(三種）（1）剪切破壞由破壞面上的剪應(yīng)力超過(guò)了其抗剪強(qiáng)度引起。但破壞面所承受的最大剪應(yīng)力與破壞面上的正應(yīng)力有關(guān)，因而又稱為壓-剪破壞。破壞面與軸向壓力方向成一銳角（2）劈裂破壞（壓致拉裂破壞）在軸向壓力的作用下產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，當(dāng)橫向拉應(yīng)力超過(guò)巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生拉裂破壞。(泊松效應(yīng))破壞面與軸向壓力方向近似平行單軸抗壓強(qiáng)度（3）對(duì)頂錐破壞形成兩個(gè)對(duì)頂?shù)慕清F形破壞面。由于試件與承壓板之間的摩擦阻力，阻止試件端部橫向位移，端部范圍處于三向應(yīng)力狀態(tài)，端部效應(yīng)明顯。徑向和環(huán)向處于受拉狀態(tài)。該破壞類型不是巖石所固有的。

5.常見(jiàn)巖石的抗壓強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度巖石名稱c抗壓強(qiáng)度(MPa)t抗拉強(qiáng)度(MPa)摩擦角(°)內(nèi)聚力

(MPa)巖石名稱c抗壓強(qiáng)度(MPa)t抗拉強(qiáng)度(MPa)摩擦角(°)內(nèi)聚力(MPa)花崗巖100~2507~2545~6014~50片麻巖50~2005~2030~503~5流紋巖180~30015~3045~6010~50千枚巖、片巖10~1001~1026~651~20閃長(zhǎng)巖100~25010~2553~5510~50板巖60~2007~1545~602~20安山巖100~25010~2045~5010~40頁(yè)巖10~1002~1015~303~20砂巖20~2004~2535~508~40輝長(zhǎng)巖180~30015~3650~5510~50礫巖10~1502~1535~508~50輝綠巖200~35015~3555~6025~60石灰?guī)r50~2005~2035~5010~50玄武巖150~30010~3048~5520~60白云巖80~25015~2535~5020~50石英巖150~35010~3050~6020~60大理巖100~2507~2035~5015~30巖石抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度與的比較巖石最大，巖石最小，介于兩者之間巖石名稱與抗壓強(qiáng)度的比值抗拉強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度煤0.009～0.060.25～0.5頁(yè)巖0.06～0.3250.25～0.480.22～0.51砂質(zhì)頁(yè)巖0.09～0.180.33～0.5450.1～0.24砂巖0.02～0.170.06～0.440.06～0.19石灰?guī)r0.01～0.0670.08～0.100.15大理巖0.08～0.2260.272花崗巖0.02～0.080.080.09石英巖0.06～0.110.1766.影響因素巖石單軸抗壓強(qiáng)度的因素（1）巖石自身的性質(zhì)礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造（顆粒大小及形狀、粒間連接、微結(jié)構(gòu)面特征）、密度、風(fēng)化程度等等（2）試驗(yàn)條件因素1）試件形狀、尺寸及加工精度①形狀斷面形狀圓形>多邊形。棱角-應(yīng)力集中，應(yīng)力集中越強(qiáng)烈，試件越易破壞，抗壓強(qiáng)度越低高徑比應(yīng)力分布較均勻，彈性穩(wěn)定狀態(tài)高徑比增大,強(qiáng)度降低;

很小,處于三向受壓;很大,易發(fā)生失穩(wěn)破壞非標(biāo)準(zhǔn)試件強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)試件強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換：③加工精度：端面粗糙、不平行，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低強(qiáng)度影響因素巖石單軸抗壓強(qiáng)度的因素②尺寸效應(yīng)：尺寸越大→微結(jié)構(gòu)面越多，越復(fù)雜→強(qiáng)度越低我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：直徑或邊長(zhǎng)為50mm,高100mm影響因素巖石單軸抗壓強(qiáng)度的因素2）加載速率加載速率增大，強(qiáng)度提高。原因：變形速率滯后于應(yīng)力增長(zhǎng)速率，變形來(lái)不及發(fā)生、發(fā)展現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)范規(guī)定加載速率：3）端面條件端面效應(yīng):端面對(duì)試件端部橫向變形的影響減少端面影響的方法:在試件與壓力板之間加潤(rùn)滑劑，以減少壓力板與試件之間的摩擦力影響因素巖石單軸抗壓強(qiáng)度的因素4）濕度和溫度水對(duì)巖石強(qiáng)度有顯著影響，其用軟化系數(shù)表示。浸入水的巖石強(qiáng)度降低。5）層理結(jié)構(gòu)加載方向平行于層理方向的強(qiáng)度<垂直于層理方向的強(qiáng)度。溫度升高，脆性降低，塑性增加，強(qiáng)度越低。巖石名稱抗壓強(qiáng)度(MPa)(⊥)／(

∥)垂直層理(⊥)平行層理(∥)石灰?guī)r1801511.19粗粒砂巖142.3118.51.20細(xì)粒砂巖156.8159.70.98砂質(zhì)頁(yè)巖78.951.81.52頁(yè)巖51.736.71.411.

定義巖石試件在單向拉伸荷載作用下直到破壞所能承受的最大拉應(yīng)力，稱為抗拉強(qiáng)度（uniaxialtensilestrength）(MPa)二.

單軸抗拉強(qiáng)度uniaxialtensilestrength3.測(cè)定方法：直接拉伸法間接法(劈裂法、點(diǎn)荷載法、三點(diǎn)彎曲法)2.意義

（1）拉破壞是巖體的主要破壞型式，衡量巖體力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)；（2）是建立巖石強(qiáng)度判據(jù)，確定強(qiáng)度包絡(luò)線的重要指標(biāo)；（3）選擇建筑石材不可缺少的參數(shù)

彎曲、傾倒破壞直接拉伸法：圓柱狀試件、材料試驗(yàn)機(jī)單軸抗拉強(qiáng)度PtPt直接拉伸法：費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)物劈裂試驗(yàn)：?jiǎn)屋S抗拉強(qiáng)度彈性理論豎直向直徑平面拉應(yīng)力：水平向直徑平面壓應(yīng)力：圓柱體拉破壞圓柱體立方體間接方法：點(diǎn)荷載試驗(yàn)：?jiǎn)屋S抗拉強(qiáng)度點(diǎn)荷載強(qiáng)度破壞時(shí)兩加載點(diǎn)的距離抗拉強(qiáng)度0.86~0.96點(diǎn)荷載儀4.常見(jiàn)巖石的抗拉強(qiáng)度單軸抗拉強(qiáng)度巖石名稱c抗壓強(qiáng)度(MPa)t抗拉強(qiáng)度(MPa)摩擦角(°)內(nèi)聚力

(MPa)巖石名稱c抗壓強(qiáng)度(MPa)t抗拉強(qiáng)度(MPa)摩擦角(°)內(nèi)聚力(MPa)花崗巖100~2507~2545~6014~50片麻巖50~2005~2030~503~5流紋巖180~30015~3045~6010~50千枚巖、片巖10~1001~1026~651~20閃長(zhǎng)巖100~25010~2553~5510~50板巖60~2007~1545~602~20安山巖100~25010~2045~5010~40頁(yè)巖10~1002~1015~303~20砂巖20~2004~2535~508~40輝長(zhǎng)巖180~30015~3650~5510~50礫巖10~1502~1535~508~50輝綠巖200~35015~3555~6025~60石灰?guī)r50~2005~2035~5010~50玄武巖150~30010~3048~5520~60白云巖80~25015~2535~5020~50石英巖150~35010~3050~6020~60大理巖100~2507~2035~5015~305.影響巖石抗拉強(qiáng)度的因素抗拉強(qiáng)度微結(jié)構(gòu)面的影響（裂隙、空隙）巖石中包含有大量的微裂隙和孔隙，巖塊抗拉強(qiáng)度受其影響很大，直接削弱了巖塊的抗拉強(qiáng)度。相對(duì)而言，空隙對(duì)巖塊抗壓強(qiáng)度的影響就小得多，因此，巖塊的抗拉強(qiáng)度一般遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度。通常把抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值稱為脆性度，用以表征巖石的脆性程度。

1.定義巖石試件在三軸壓縮荷載作用下直到破壞所能承受的最大壓應(yīng)力，簡(jiǎn)稱三軸抗壓強(qiáng)度（uniaxialcompressivestrength），或限制性抗壓強(qiáng)度（confinedcompressivestrength）（MPa）2.測(cè)定方法：三.三軸抗壓強(qiáng)度triaxialcompressivestrength3.巖石強(qiáng)度包絡(luò)線及巖石抗剪強(qiáng)度參數(shù)(1)巖石莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線圓心：半徑：在坐標(biāo)系中繪制出一組破壞應(yīng)力圓及公切線，所得到的公切線即為巖石莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線一組試件：4個(gè)以上巖樣三軸壓縮試驗(yàn)：莫爾應(yīng)力圓：莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線曲線

(2)巖石抗剪強(qiáng)度參數(shù)巖石莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線上所有點(diǎn)的切線與軸的夾角代表相應(yīng)破壞面的內(nèi)摩擦角--巖石莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線上所有點(diǎn)的切線在軸上的截距代表相應(yīng)破壞面的內(nèi)聚力--圍壓大時(shí),莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線為曲線,破壞面上的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角并非常量,當(dāng)應(yīng)力低時(shí)，內(nèi)摩擦角大，內(nèi)聚力??；當(dāng)應(yīng)力高時(shí)，內(nèi)摩擦角小，內(nèi)聚力大。圍壓不大時(shí),莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線近似直線,破壞面上的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角為常量。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線曲線直線型莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線破壞面的內(nèi)摩擦角(φ)－－包絡(luò)線上所有點(diǎn)的切線與σ軸的夾角破壞面的內(nèi)聚力(C)

－－包絡(luò)線在τ軸上的截距

用巖石抗剪強(qiáng)度參數(shù)和圍壓表示的巖石強(qiáng)度

(3)和之間的關(guān)系當(dāng)用巖石抗剪強(qiáng)度參數(shù)表示的巖石單軸抗壓強(qiáng)度直線型莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線(c-t)/2(c+t)/2用表示Do2o1ct（4）影響巖石三軸抗壓強(qiáng)度的因素巖石自身的性質(zhì)、圍壓、溫度、濕度、空隙壓力、試件高徑比等。圍壓對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響1.定義在剪切荷載作用下，巖塊抵抗剪切破壞的最大剪應(yīng)力，稱為剪切強(qiáng)度（MPa）四.剪切強(qiáng)度shearstrength3.類型抗剪斷強(qiáng)度抗切強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度2.組成內(nèi)聚力內(nèi)摩擦阻力指試件在一定的法向應(yīng)力作用下，沿預(yù)定剪切面剪斷時(shí)的最大剪應(yīng)力直剪試驗(yàn)、變角板剪切試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)指試件上的法向應(yīng)力為零時(shí)，沿預(yù)定剪切面剪斷時(shí)的最大剪應(yīng)力單（雙）面剪切試驗(yàn)等指試件在一定的法向應(yīng)力作用下，沿已有破裂面（層面、節(jié)理等）再次剪切破壞時(shí)的最大剪應(yīng)力摩擦試驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)類型一組試件：4～6個(gè)巖樣（1）

直剪試驗(yàn)直剪儀直剪試驗(yàn)按庫(kù)侖定律求巖塊的抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)C、φ值。值的確定示意圖強(qiáng)度包絡(luò)線曲線一組試件：4～6個(gè)立方體試件（2）

變角板剪切試驗(yàn)按庫(kù)侖定律求巖塊的剪切強(qiáng)度參數(shù)C、φ值。變角度剪切試驗(yàn)儀變角板值的確定示意圖強(qiáng)度包絡(luò)線曲線剪切面上的應(yīng)力：式中,為試件破壞時(shí)的荷載；為剪切面面積；為剪切面與水平面的夾角；為壓力機(jī)壓板與剪切夾具間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)。一組試件：4～6個(gè)試件（3）

三軸試驗(yàn)巖石強(qiáng)度包絡(luò)線剪切強(qiáng)度參數(shù)：按庫(kù)侖定律求巖塊的剪切強(qiáng)度參數(shù)C、φ值。在曲線上取最佳直線段，求出

5.