4岩石物理力学性质2.ppt
1,第四章岩石的物理力学性质,4.0概述4.1岩石的物理性质4.2岩石的强度4.3岩石的破坏准则4.4岩石的变形,2,4.1岩石的物理性质,密度（真密度，视密度）孔隙率n与孔隙比e碎胀系数KP与残余碎胀系数KP自然吸水率与强制吸水率sat渗透系数k（书表3-5数据）软化系数c膨胀率、膨胀应力与崩解性比热、容积热容与导热系数,3,4.2岩石的强度,4.2.1概述4.2.2岩石的破坏形式4.2.3岩石的单向抗压强度4.2.4岩石的单向抗拉强度4.2.5岩石的抗剪强度4.2.6岩石的三向抗压强度,4,4.2.1概述,岩石的强度性质岩石的破坏形式；岩石抵抗外力破坏的能力岩石的强度。岩石的极限强度岩石发生破坏时所能承受的最大载荷叫做极限载荷，用单位面积表示则称为极限强度。岩石强度和岩体强度,5,4.2.1概述,6,4.2.2岩石的破坏形式,1、脆性破坏特点破坏前没有显著变形（突然性）。原因可能是岩石中裂隙的发生和发展的结果。规律性坚硬岩石在一定的条件下都表现出脆性破坏的性质。,7,岩石脆性破坏形式,4.2.2岩石的破坏形式,8,4.2.2岩石的破坏形式,2、延性破坏特点破坏前显著塑性变形。原因岩石内结晶晶格错位的结果。规律性软弱岩石常表现出延性破坏。,9,4.2.2岩石的破坏形式,3、弱面剪切破坏特点沿结构面滑动。原因弱面剪切破坏。规律性明显存在弱面的岩石常表现出弱面剪切破坏。,10,4.2.2岩石的破坏形式,4、岩石的破坏形式取决于（1）岩石的性质与结构；（2）岩石受力状态有关；（3）岩石环境条件。,11,4.2.3岩石的单向抗压强度,1、单向抗压强度定义岩石试件在单轴压力下无围压而轴向加压力抵抗破坏的极限能力，或极限强度，它在数值上等于破坏时的最大压应力。（应用最广）,12,4.2.3岩石的单向抗压强度,2、标准岩石单向抗压强度实验（1）试件圆柱体，直径5cm，高度10cm。（2）加载速率0.5～1.0MPa/s。（3）抗压强度计算,13,4.2.3岩石的单向抗压强度,图4-3岩石单轴压缩时的某些破坏形式,14,4.2.3岩石的单向抗压强度,3、点载荷强度测定法,15,4.2.3岩石的单向抗压强度,岩石的点载荷指数可以作为独立的岩石强度特性指标应用，也可以通过某种公式换算为常规单轴抗压强度。通常岩石的点载荷指数要比常规单轴抗压强度小得多。,16,4.2.3岩石的单向抗压强度,4、岩石抗压强度的主要影响因素（1）矿物成分（2）结晶程度与颗粒大小（3）胶结情况（4）生成条件（5）风化作用,17,4.2.3岩石的单向抗压强度,4、岩石抗压强度的主要影响因素（6）密度（7）水的作用（8）试件的形状和尺寸（9）加载速率,18,4.2.3岩石的单向抗压强度,19,4.2.3岩石的单向抗压强度,这个关系式可以用来确定各种不同直径D的试件的抗压强度，其中的指数m值与岩石的裂隙度成正比，在这一意义上说来，m值也可用作为评价岩石裂隙性的一种准则。,20,4.2.4岩石的单向抗拉强度,1、岩石的单向抗拉强度定义岩石试件在单轴拉力作用下抵抗破坏的极限能力，或极限强度，它在数值上等于破坏时的最大拉应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度。岩石直接进行抗拉强度的试验比较困难，目前大多进行各种各样的间接试验，再用理论公式算出抗拉强度。,21,4.2.4岩石的单向抗拉强度,2、岩石的直接抗拉试验的试验法,22,4.2.4岩石的单向抗拉强度,3、劈裂法巴西试验法测定抗拉强度,23,4.2.4岩石的单向抗拉强度,劈裂法实验示意加载速率0.5MP/s计算公式,,24,4.2.4岩石的单向抗拉强度,4、近似圆球形岩块劈裂实验,25,4.2.5岩石的抗剪强度,1、岩石抗剪强度定义岩石抵抗剪切破坏滑动的能力。岩石试件受到剪断时，剪切面上的切向应力值，即试件剪断时的极限强度，称为岩石的抗剪强度岩石抗剪强度是岩石力学中需要研究的最重要特性之一，往往比抗压和抗拉强度更有意义。,26,,4.2.5岩石的抗剪强度,27,,4.2.5岩石的抗剪强度,28,图岩石剪切试验不同加载方式及强度特征a-抗切试验；b-抗剪断试验；c-摩擦试验；d-重剪试验,,4.2.5岩石的抗剪强度,29,4.2.5岩石的抗剪强度,2、楔形剪切试验法,标准试件尺寸为5cm5cm5cm,30,,4.2.5岩石的抗剪强度,31,图楔形剪切试验结果,4.2.5岩石的抗剪强度,32,图岩石的抗剪断曲线,4.2.5岩石的抗剪强度,33,3、不规则试件抗剪试验需要先将近似圆柱体的不规则试件用水泥浇注在7cm7cm7cm试模中。,4.2.5岩石的抗剪强度,34,4.2.6岩石的三向抗压强度,1、岩石三向抗压强度定义岩石试件在三轴压应力作用下所能抵抗的最大轴向应力，称为岩石的三轴抗压强度。它通常是在轴对称应力组合方式的三轴应力条件下，利用岩石三轴应力试验机测定的。,,,35,MTS岩石力学刚性伺服机,岩石三轴压力实验容器,36,4.2.6岩石的三向抗压强度,,,三轴试验装置1压力室；2密封设备；3球面底座；4压力液进口5排气口；6侧向压力；7试样。,37,4.2.6岩石的三向抗压强度,岩石的三轴抗压强度与围压关系,
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