岩石单轴压缩强度.ppt

第三节第三节 岩石的强度特征岩石的强度特征岩岩石石的的强强度度强度强度 Strength Strength：缺乏明确的定义。一般指岩石达到：缺乏明确的定义。一般指岩石达到 破坏过程中所能承受的最大载荷。破坏过程中所能承受的最大载荷。强度：与加载方式有关强度：与加载方式有关 抗压强度，拉伸强度，剪切强度抗压强度，拉伸强度，剪切强度强度还与应力状态有关，单向加载，三向加载等强度还与应力状态有关，单向加载，三向加载等强度也与加载的时间有关，强度也与加载的时间有关，准静态强度，准静态强度，长期强度，冲击强度等长期强度，冲击强度等强度：岩块、结构面和岩体强度：岩块、结构面和岩体张拉破坏：脆性破坏，发生比较突然张拉破坏：脆性破坏，发生比较突然延性破坏：变形持续增大，长时间塑性流动，延性破坏：变形持续增大，长时间塑性流动，软岩，或三向高应力下的硬岩软岩，或三向高应力下的硬岩 煤矿深部开采煤矿深部开采剪切滑移：结构面，岩块剪切滑移：结构面，岩块破坏破坏组合破坏：对于岩体而言，通常组合破坏：对于岩体而言，通常都是上述三轴方式的组合都是上述三轴方式的组合失稳破坏失稳破坏岩岩 爆爆粉碎性破坏粉碎性破坏岩石的破坏形式岩石的破坏形式一 岩石的单轴抗压强度1 1.定义定义：指岩石试件在无侧限的条件下，受轴向压力作用破坏时单位面积上承受的荷载。式中：P无侧限的条件下的轴向破坏荷载 A试件界面积2.2.试件方法：试件方法：圆柱形试件：圆柱形试件：4.84.85.2cm 5.2cm，高，高H=H=（2 22.5)2.5)长方体试件：边长长方体试件：边长L=4.8L=4.85.2cm,5.2cm,高高H=H=（2 22.5)L2.5)L 试件两端不平度试件两端不平度0.5mm0.5mm；尺寸误差；尺寸误差0.3mm;0.3mm;两端面垂直于轴线两端面垂直于轴线0.250.25o o（1）试件标准：3.单向压缩试件的破坏形态单向压缩试件的破坏形态破坏形态是表现破坏机理的重要特征；破坏形态是表现破坏机理的重要特征；其主要影响因素：其主要影响因素：应力状态应力状态 试验条件试验条件n破坏形态有两类：破坏形态有两类：n（1 1）圆锥形破坏）圆锥形破坏n 原因：压板两端存在摩擦力，箍作用（又称端原因：压板两端存在摩擦力，箍作用（又称端部效应），在工程中也会出现。部效应），在工程中也会出现。n（2 2）柱状劈裂破坏）柱状劈裂破坏n 张拉破坏（岩石的抗拉强度远小于抗张拉破坏（岩石的抗拉强度远小于抗压强度）压强度）n 是岩石单向压缩破坏的真实反映（消是岩石单向压缩破坏的真实反映（消除了端部效应）除了端部效应）n消除试件端部约束的方法消除试件端部约束的方法n 润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部）在端部）n 加长试件加长试件不同的岩石种类，试样的破坏形式不同。不同的岩石种类，试样的破坏形式不同。4.影响单轴抗压强度的主要因素影响单轴抗压强度的主要因素n（2 2）试件的形状和尺寸）试件的形状和尺寸n 形状：圆形试件不易产生应力集中，好加工形状：圆形试件不易产生应力集中，好加工n 尺寸：大于矿物颗粒的尺寸：大于矿物颗粒的1010倍；倍；50 50的依据的依据n 高径比：研究表明；高径比：研究表明；h/d(2h/d(23)3)较合理较合理试样体积对强度的影响尺度效应试样体积对强度的影响尺度效应煤样强度的离散性利用塑料垫片与否不同长度试样单轴压缩强度LMPaLmmA 减摩垫片 没有减摩垫片（1 1）承压板端部的摩擦力及其刚度（加垫块的依据）承压板端部的摩擦力及其刚度（加垫块的依据）（3 3）加载速度）加载速度 加载速度越大，表现强度越高加载速度越大，表现强度越高(见图见图2 25)5)我国规定加载速度为我国规定加载速度为0.5 0.5 1.0MPa/s1.0MPa/s（4 4）环境）环境 含水量：含水量越大强度越低；岩石越软越明显，含水量：含水量越大强度越低；岩石越软越明显，对泥岩、粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度的对泥岩、粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度的2 23 3倍。见表倍。见表2 22 2 温度：温度：180180以下不明显：大于以下不明显：大于180180，温度越高，温度越高强度越小。强度越小。