本文格式為Word版，下載可任意編輯——第三節(jié)巖塊的強(qiáng)度性質(zhì)

第三節(jié)

巖塊的強(qiáng)度性質(zhì)

巖塊的強(qiáng)度是指巖塊抗?fàn)幫饬ζ茐牡哪芰?。根?jù)受力狀態(tài)不同，巖塊的強(qiáng)度可分為單軸抗壓強(qiáng)度、單軸抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、三軸壓縮強(qiáng)度等。一、單軸抗壓強(qiáng)度σc1、定義在單向壓縮條件下，巖塊能承受的最大壓應(yīng)力，簡(jiǎn)稱抗壓強(qiáng)度(MPa)。2、研究意義(1)衡量巖塊基本力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)。(2)巖體工程分類、建立巖體破壞判據(jù)的重要指標(biāo)。

(3)用來估算其他強(qiáng)度參數(shù)。σt=3~30%σc

3、測(cè)定方法抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

PccAPc——破壞荷載；A——式樣橫截面積。巖樣：直徑d=5—7cm(試樣的直徑與巖樣中最大顆粒直徑的比值大于10即可)或立方體：5510cm3高h(yuǎn)=(2—3)d

4.破壞類型：a.對(duì)頂錐破壞

b.劈裂破壞——試樣在軸向應(yīng)力作用下，由泊松效應(yīng)引起的一種拉斷效應(yīng)。c.剪切破壞——也比較常見，特別是有試樣中存在有與σ1斜交的微結(jié)構(gòu)面的狀況下，經(jīng)常都是沿柔弱面發(fā)生剪切破壞。當(dāng)巖塊內(nèi)存在有與σ1成一定角度的微弱結(jié)構(gòu)面時(shí)。

d.塑性滾動(dòng)——主要是塑性材料的破壞形式，如低碳鋼，在巖體很少見，只存在當(dāng)含水量較大，柔弱時(shí)才浮現(xiàn)這種破壞。

4、常見巖石的抗壓強(qiáng)度巖石名稱抗壓強(qiáng)度巖石名稱抗壓強(qiáng)度巖石名稱抗壓強(qiáng)度(MPa)(MPa)(MPa)

輝長(zhǎng)巖花崗巖流紋巖閃長(zhǎng)巖安山巖白云巖

180~300100~250180~300100~250100~25080~250

輝綠巖玄武巖石英巖大理巖片麻巖灰?guī)r

200~350150~300150~350100~25050~20020~200

頁巖砂巖礫巖板巖千枚巖、片巖

10~10020~20010~15060~20010~100

二、單軸抗拉強(qiáng)度σt1、定義單向拉伸條件下，巖塊能承受的最大拉應(yīng)力，簡(jiǎn)稱抗拉強(qiáng)度。2、研究意義(1)衡量巖體力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)(2)用來建立巖石強(qiáng)度判據(jù)，確定強(qiáng)度包絡(luò)線(3)選擇建筑石材不可缺少的參數(shù)

3、測(cè)定方法(1)直接拉伸法

利用特制的夾具和粘合劑(如，環(huán)氧樹脂)將試件夾在試驗(yàn)機(jī)上拉伸，直至破壞。

PttAPt——破壞荷載(KN);A—垂直于加荷方向巖樣的平均橫截面積(m2)

(2)間接法a.劈裂法

D=5cm

t

2Pt

Dl

試樣規(guī)格：園柱體

l=(0.5—1)D若邊長(zhǎng)為a的立方體:

2Ptt2a

b.點(diǎn)荷載法：(賴奇米尤休1962年提出)是采用圓盤形的試樣，把試樣平放在試驗(yàn)機(jī)上，并通過一對(duì)相向的球形裝臵，于園盤的中軸處施加點(diǎn)荷載。試樣尺寸：D=5cm;t=2—3cm抗拉強(qiáng)度可按：Pt

t

0.49Ptt

2

D

2

——賴奇米尤休公式

園盤直徑

常見巖石的抗拉強(qiáng)度巖石名稱抗拉強(qiáng)度巖石名稱抗拉強(qiáng)度巖石名稱抗拉強(qiáng)度(MPa)(MPa)(MPa)輝長(zhǎng)巖輝綠巖玄

武巖15~3615~3510~30花崗巖流紋巖閃長(zhǎng)巖7~2515~3010~25頁巖砂巖礫巖2~104~252~15

石英巖大理巖

10~307~20

安山巖片麻巖

10~205~20

灰?guī)r千枚巖、片巖

5~201~10

白云巖

15~25

板巖

7~15

5、抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的比較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，直接減弱了巖塊的抗拉強(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。

tc

t

1111c或c10501020

尋常把抗壓強(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。

n

cb

t

巖塊的幾種強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度比值巖石名稱抗拉強(qiáng)度煤頁巖砂質(zhì)頁巖0.009~0.060.06~0.3250.09~0.18與抗壓強(qiáng)度的比值抗剪強(qiáng)度0.25~0.50.25~0.480.33~0.5450.22~0.510.1~0.24抗彎強(qiáng)度

砂巖石灰?guī)r大理巖

0.02~0.170.01~0.0670.08~0.226

0.06~0.440.08~0.100.272

0.06~0.190.15

花崗巖石英巖

0.02~0.080.06~0.11

0.080.176

0.09

三、剪切強(qiáng)度1、定義在剪切荷載作用下，巖塊抗?fàn)幖羟衅茐牡淖畲蠹魬?yīng)力，稱為剪切強(qiáng)度。工程上需要測(cè)定的抗剪強(qiáng)度大致分為以下三種：a.巖石實(shí)體的抗剪強(qiáng)度b.巖體柔弱面的抗剪強(qiáng)度c.巖石膠結(jié)面的抗剪強(qiáng)度

抗剪斷試驗(yàn)

抗剪(摩擦)試驗(yàn)

抗切試驗(yàn)

2、抗剪強(qiáng)度類型(1)抗剪斷強(qiáng)度：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。(圖(a))

(2)抗切強(qiáng)度：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。(圖(c))

(3)摩擦(抗剪)強(qiáng)度：指試件在一定的法向應(yīng)力作用下，沿已有破碎面(層面、節(jié)理等)再次剪切破壞時(shí)的最大剪應(yīng)力(圖(b))。

3、研究意義反映巖塊的力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)。用來估算巖體力學(xué)參數(shù)及建立強(qiáng)度判據(jù)。

4、抗剪強(qiáng)度的測(cè)試方法抗剪強(qiáng)度的測(cè)定目前分為：(1)直剪試驗(yàn)據(jù)其受荷狀況及試件特征，巖石的抗剪強(qiáng)度又分為三種狀況。(如前述)

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