岩石強度
| 岩石強度 |
 |
|
中文名；岩石強度
|
岩石強度(strength of rock)一般包括抗壓強度(單軸抗壓強度和三軸抗壓強度)、抗拉強度、抗剪強度(包括直剪強度、雙軸抗剪強度和三軸抗剪強度)，其中抗剪強度和抗壓強度往往是確定岩石工程穩定性的主要因素。[1]
目錄
概述
岩石強度包括抗壓、抗拉、抗剪(斷)強度及岩石破壞、斷裂的機理和強度準則。室內用壓力機、直剪儀、扭轉儀及三軸儀，現場做直剪試驗和三軸試驗，以確定強度參數(凝聚力和內摩擦角)。強度準則大多採用庫倫-納維準則。這個準則假定對破壞面起作用的正應力會增加岩石的抗剪強度，其增加量與正(壓)應力的大小成正比。其次採用莫爾準則，也可採用格里菲思準則和修正的格里菲思準則。
岩石在外力作用下達到破壞時的極限應力，岩石力學性質的主要屬性之一。它是通過實驗室內或現場的試驗求得的。在岩石力學中，岩石一詞是岩塊和岩體的總稱。岩塊是指由地質構造因素割裂而成的不連續塊體，是岩體的組成單元。實驗室試驗用的岩樣就是岩塊。岩體是指包括地質結構的地質體的一部分。雖然岩塊和岩體具有相同的地質歷史環境，經歷過同樣的地質構造作用，但它們的性質是有區別的。反映在強度方面，岩塊的強度主要取決於構成岩石的礦物和顆粒之間的聯結力和微裂隙的影響;而對岩體強度起控制作用的則是岩體中的結構面和構造特徵。
單軸抗壓強度
無圍壓岩樣在縱向壓力作用下出現壓縮破壞時，單位面積上所承受的載荷稱為岩石的單軸抗壓強度。室內單軸抗壓強度試驗通常在壓力機上進行。現場岩體單軸抗壓強度試驗往往在岩柱或礦柱上進行。岩石受壓後直到完全喪失其強度時的性質可用圖1所示的載荷-變形全過程曲線來表示。但在普通試驗機上不可能獲得破壞後的曲線。因為當應力超過峰值，試驗機組件本身在施壓過程中所貯存的彈性能量便會釋放出來，使試件受到很大的附加應變而迅速壓壞，所以只能獲得峰值應力以前的載荷變形曲線。70年代出現了伺服控制剛性試驗機，一方面增大試驗機的剛度，另方面可在試驗過程中通過反饋系統控制樣品的變形而求得載荷變形的全過程曲線。岩石破壞後表現出承載能力的降低，主要是樣品破裂導致有效面積減少而引起的。載荷變形全過程曲線表明岩石破壞後仍具有一定承載能力這一特性，在研究岩石工程的穩定性中有重要價值。
抗拉強度 岩石樣品在拉力作用下達到破壞時的極限應力值。岩石的抗拉強度遠比抗壓強度小，因此在岩石鑽進、爆破等方面，拉伸破壞成為一種值得研究的重要現象。
岩石抗拉強度試驗方法可分直接法和間接法兩類。
直接法
與用於金屬試驗的方法類似。這種試驗要求夾持器不損傷試件表面，施加載荷應嚴格地與試件軸相平行，以免產生彎曲所導致的應力集中。
間接法
此法種類較多，常用的有圓盤、圓柱體徑向壓裂法。圓盤徑向壓裂法是著名的"巴西試驗"，即用一個實心圓盤，使之受徑向壓縮而破壞，求抗拉強度。圓柱體徑向壓裂法通常是用兩個接觸點對圓柱體加壓求抗拉強度。
在工程實踐中，由於岩體具有裂隙，一般不考慮抗拉強度。
抗剪強度
岩石在外力作用下達到破壞時的極限剪應力。抗剪強度試驗方法包括室內試驗和現場試驗兩類。
室內試驗
室內抗剪強度試驗常用的方法有直接剪力試驗、 扭轉試驗和三軸試驗三種。
①直接剪力試驗:這種試驗特別適用於岩石結構面和軟弱夾層抗剪強度的測定，裝置如圖2a。取一組試件分別在不同的正應力下進行試驗，試驗結果如圖2b。圖中C稱為岩石的凝聚力,ф 稱為岩石的內摩擦角。
②扭轉試驗:將圓柱狀試件或兩端為方形的柱狀試件夾緊在扭轉試驗機上，施加扭力，最大剪應力發生在試件最外圈。
相關視頻