5巖石強(qiáng)度與破壞 課件 [兼容模式]

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1、巖塊的強(qiáng)度特征巖石力學(xué)?概述RockMechanics?巖石的抗壓強(qiáng)度?巖石的抗拉強(qiáng)度主講教師：張廣清?巖石的抗剪強(qiáng)度聯(lián)系電話：010-89733920?強(qiáng)度準(zhǔn)則第一節(jié)概述第一節(jié)概述脆性破壞：巖石在荷載作用下沒(méi)在外載作用下，當(dāng)巖石內(nèi)部的應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)某一極限時(shí)，巖石就發(fā)有顯著覺(jué)察的變形就突然破壞。生破壞*大多數(shù)堅(jiān)硬巖石在一定條件下都表現(xiàn)出脆性破壞的性質(zhì)。巖石破壞的形式主要有：*產(chǎn)生這種破壞的原因可能是巖石中裂隙發(fā)生和發(fā)展的結(jié)果。*拉伸破壞#脆性破壞例如，地下洞室開(kāi)挖后，由于洞室周?chē)膽?yīng)力顯著增大，洞*剪切破壞室?guī)r可能產(chǎn)生許多裂隙，尤其是洞頂?shù)?/p>

2、張裂隙，這些都是脆#延性破壞性破壞的結(jié)果。第一節(jié)概述第一節(jié)概述延性破壞：巖石在破壞之前變形巖體破壞的主要形式是弱面剪切破壞很大，且沒(méi)有明顯的破壞荷載，弱面剪切破壞：巖體中存在著許多軟表現(xiàn)出顯著的塑性變形，流動(dòng)或弱結(jié)構(gòu)面，細(xì)微裂隙等弱面，在荷載擠出，這種破壞稱(chēng)為延性或韌性作用下，弱面上的剪應(yīng)力一旦超過(guò)弱破壞。塑性變形是巖石內(nèi)結(jié)晶晶面的抗剪強(qiáng)度時(shí)，巖體將弱面剪切破格結(jié)位的結(jié)果。在一些軟弱巖石壞，致使巖體產(chǎn)生滑移。中這種破壞較為明顯。有些洞室的底部巖石隆起，兩側(cè)圍巖向洞內(nèi)膨脹都屬延性破如節(jié)理巖體中的地下洞室頂部巖塊崩塌，洞側(cè)巖石的滑動(dòng)，壞的例子。堅(jiān)

3、硬巖石一般屬于脆性破壞，但在兩向或三向受以及巖坡沿軟弱面的失穩(wěn)等，都屬于弱面剪切破壞。力較大的情況下，或者在高溫的影響下，也可能延性破壞。1第一節(jié)概述第一節(jié)概述巖石強(qiáng)度：巖石的強(qiáng)度是指荷載作用下巖石的抵抗破壞的能力。為了研究巖石的強(qiáng)度特征，經(jīng)常將巖石制備成試件在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，依據(jù)試樣應(yīng)力狀態(tài)的不同分為：巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)等。試驗(yàn)時(shí)將巖樣制備成規(guī)定的試件然后按相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)。巖石在破壞前后的應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系比金屬材料復(fù)雜得多，巖試驗(yàn)測(cè)定的強(qiáng)度指標(biāo)分又可為：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度，單軸抗拉石究竟屬于脆性材料還是屬于塑

4、性材料，這不僅取決于巖石強(qiáng)度，抗剪切強(qiáng)度等。性質(zhì)，且受應(yīng)力狀態(tài)，地溫，受荷時(shí)間等多種因素的影響。第二節(jié)巖石的抗壓強(qiáng)度第二節(jié)巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)定一、巖石抗壓強(qiáng)度的定義及研究意義1.巖石抗壓強(qiáng)度的定義1.計(jì)算方法Rc?P/A巖石的抗壓強(qiáng)度是巖石試件在單軸壓力下抵抗破壞的極限P—軸向破壞荷載式中：能力，極限強(qiáng)度在數(shù)值上等于破壞時(shí)的最大壓應(yīng)力。A—試件界面積2.測(cè)定巖石抗壓強(qiáng)度的意義2.巖樣標(biāo)準(zhǔn)A衡量巖塊基本力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)圓柱形試件：φ4.8－5.2cm，高H=（2－2.5)φB建立巖石破壞判據(jù)的重要指標(biāo)長(zhǎng)方體試件：邊長(zhǎng)L=4.8－

5、5.2cm,高H=（2－2.5)LC用來(lái)大致估算其他強(qiáng)度參數(shù)試件兩端不平度0.5mm；尺寸誤差±0.3mm;兩端面垂直于軸線±0.25o第二節(jié)巖石的抗壓強(qiáng)度三、巖石試樣的破壞形式劈裂破壞剪切破壞延性破壞2第二節(jié)巖石的抗壓強(qiáng)度第二節(jié)巖石的抗壓強(qiáng)度四、巖石抗壓強(qiáng)度的影響因素四、巖石抗壓強(qiáng)度的影響因素—巖石自身性質(zhì)的因素1.巖石自身性質(zhì)的因素巖石種類(lèi)抗壓強(qiáng)度(MPa)巖石種類(lèi)抗壓強(qiáng)度(MPa)巖石自身的性質(zhì)（礦物組成、顆粒大小及形狀、粒間連接、粗玄巖196～343石英片巖69～178輝長(zhǎng)巖177～294云母片巖59～127結(jié)構(gòu)特征、微結(jié)構(gòu)面、風(fēng)化程

6、度）對(duì)其抗壓強(qiáng)度起決定作用閃長(zhǎng)巖177～294凝灰?guī)r59～167玄武巖147～294千枚巖49～1962.試驗(yàn)條件方面的因素石英巖147～294片麻巖49～196花崗巖98～245石灰?guī)r29～245①試樣的的幾何形狀及加工精度；②加載速率；③端流紋斑巖98～245砂巖19.6～196面條件-端面效應(yīng)；⑤層理結(jié)構(gòu)-取心方式大理巖98～245泥灰?guī)r12～983.環(huán)境的影響—溫度和濕度的影響板巖98～196頁(yè)巖9.8～98白云巖78～245煤4.9～492試驗(yàn)條件對(duì)巖石抗壓強(qiáng)度的影響2試驗(yàn)條件對(duì)巖石抗壓強(qiáng)度的影響①試樣幾何形狀及加工精度的影響②加載

7、速率對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響：加載速度越大，表現(xiàn)強(qiáng)度多邊形試樣易引起應(yīng)力集中，故易破壞；橫截面形狀對(duì)越高，我國(guó)規(guī)定加載速度為0.5-1.0MPa/s強(qiáng)度的影響：圓形>六多邊形>四邊形>三邊形試件；加工精度影響應(yīng)力分布形式，如彎矩。巖石具有尺寸效應(yīng)寸應(yīng)：試樣寸樣尺寸越越大，巖石強(qiáng)度越低越圓形試件的優(yōu)點(diǎn)：不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，好加工；對(duì)圓柱試件的尺寸要求：大于礦物顆粒的10倍；高徑比：h/d≥(2－3)較合理，尺寸效應(yīng)其抗壓強(qiáng)度影響的經(jīng)驗(yàn)公式：?c?c1?0.2220.778?(h/D)2試驗(yàn)條件對(duì)巖石抗壓強(qiáng)度的影響2試驗(yàn)條件對(duì)巖石抗壓強(qiáng)度的影響③端面條件：

8、主要是端面摩擦力層理結(jié)構(gòu)?強(qiáng)度各向異性限制試樣的橫向膨脹,改變端部應(yīng)力狀態(tài)3第二節(jié)巖石的抗壓強(qiáng)度3環(huán)境對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響含水量：含水量越大強(qiáng)度越低；巖石越軟越明顯，對(duì)