岩体力学第2章 岩石的物理力学性质.ppt

* ［过程化、结构化和面向对象的程序设计］ * ［过程化、结构化和面向对象的程序设计］ * ［过程化、结构化和面向对象的程序设计］ * ［过程化、结构化和面向对象的程序设计］ 直接拉伸法 ：是将圆柱状试件两端固定在材料试验机的拉伸夹具内，然后对试件施加轴向拉荷载至破坏。 Pt Pt 直接拉伸法 ：费时、费力、费物 劈裂试验是用圆柱体或立方体试件，横置于压力机的承压板上，且在试件上、下承压面上各放一根垫条。然后以一定的加荷速率加压，直至试件破坏。 在线布荷载(p)作用下，沿试件竖直向直径平面内产生的近于均布的水平拉应力σx=2p/πDL 抗拉强度σt= 2pt /πDL （圆形试样） σt= 2pt /πa2 （方形试样） 点荷载试验是将试件放在点荷载仪中的球面压头间，加压至试件破坏，利用破坏荷载求岩块的点荷载强度。 点荷载强度Is=pt/D2 抗拉强度 σt= kIs 4.影响因素：结构面的影响（裂隙空隙） 岩石中含有大量的微裂隙和孔隙，岩块抗拉强度受其影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因此，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。 岩石 名称 抗压强度(MPa) 抗拉强度 (MPa) 摩擦角(°) 内聚力 (MPa) 岩石 名称 抗压强度(MPa) 抗拉强度 (MPa) 摩擦角(°) 内聚力 (MPa) 花岗岩 100~250 7~25 45~60 14~50 片麻岩 50~200 5~20 30~50 3~5 流纹岩 180~300 15~30 45~60 10~50 千枚岩、片岩 10~100 1~10 26~65 1~20 闪长岩 100~250 10~25 53~55 10~50 板岩 60~200 7~15 45~60 2~20 安山岩 100~250 10~20 45~50 10~40 页岩 10~100 2~10 15~30 3~20 砂岩 20~200 4~25 35~50 8~40 辉长岩 180~300 15~36 50~55 10~50 砾岩 10~150 2~15 35~50 8~50 辉绿岩 200~350 15~35 55~60 25~60 石灰岩 50~200 5~20 35~50 10~50 玄武岩 150~300 10~30 48~55 20~60 白云岩 80~250 15~25 35~50 20~50 石英岩 150~350 10~30 50~60 20~60 大理岩 100~250 7~20 35~50 15~30 通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用以表征岩石的脆性程度。 岩石名称 与抗压强度的比值 抗拉强度 抗剪强度 抗弯强度 煤 0.009～0.06 0.25～0.5 页 岩 0.06～0.325 0.25～0.48 0.22～0.51 砂质页岩 0.09～0.18 0.33～0.545 0.1～0.24 砂 岩 0.02～0.17 0.06～0.44 0.06～0.19 石 灰 岩 0.01～0.067 0.08～0.10 0.15 大 理 岩 0.08～0.226 0.272 花 岗 岩 0.02～0.08 0.08 0.09 石 英 岩 0.06～0.11 0.176 三、剪切强度1、定义：在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度2、类型： （1）抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （2）抗切强度： 指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （3）摩擦强度： 指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪切破坏时的 最大剪应力。 3、意义： 反映岩块的力学性质的重要指标 用来估算岩体力学参数及建立强度判据 4、抗剪断强度的测试方法： 直剪试验、变角板剪切试验 、三轴试验 直剪试验在直剪仪上进行，按库仑定律求岩块的剪切强度参数C、φ值。 值的确定示意图 直剪仪直剪试验 变角板剪切试验是将立方体试件，置于变角板剪切夹具中加压直至试件沿预定的剪切面破坏。 值的确定示意图 变角度剪切试验仪 变角板 岩石 名称 抗压强度(MPa) 抗拉强度 (MPa) 摩擦角(°) 内聚力 (MPa) 岩石 名称 抗压强度(MPa) 抗拉强度 (MPa) 摩擦角(°) 内聚力 (MPa) 花岗岩 100~250 7~25 45~60 14~50 片麻岩 50~200 5~20 30~50 3~5 流纹岩 180~300 15~3