第3章岩石的强度 华北水利水电学院岩土工程系 岩石力学课程组
第3章 岩石的强度 华北水利水电学院岩土工程系 岩石力学课程组
3.1概述 概述 水利水电工程中,存在着与岩石强度密切相关的问题,如岩基的承载力,岩 坡稳定性,地下洞室开挖洞周围岩石(围岩)的应力分布及其稳定等 岩体是一个复杂的地质体,它的强度不仅与组成岩体的岩石性质有关,而且 与岩体内的软弱结构面(节理、裂隙、层理、断层等)有关,此外还与岩体所受 应力状态有关 软弱结构面常常是岩体最薄弱的地方,几组软弱结构面可以将岩体分割成各 种形状和大小不同的岩块。岩体的强度决定于这些岩块的强度和结构面的强度 当然,岩块本身也有一些微结构面(细微裂隙),但这些微结构面甚小(肉眼不易 觉察),一般对试件强度影响甚微。岩块内微结构面的作用将直接反映到岩石试 件的力学性质上。通常所讲的岩石强度,一般是指岩石试件的强度,它实际上 代表岩体内岩块的强度
▪ 水利水电工程中，存在着与岩石强度密切相关的问题，如岩基的承载力，岩 坡稳定性，地下洞室开挖洞周围岩石(围岩)的应力分布及其稳定等。 ▪ 岩体是一个复杂的地质体，它的强度不仅与组成岩体的岩石性质有关，而且 与岩体内的软弱结构面(节理、裂隙、层理、断层等)有关，此外还与岩体所受 应力状态有关。 ▪ 软弱结构面常常是岩体最薄弱的地方，几组软弱结构面可以将岩体分割成各 种形状和大小不同的岩块。岩体的强度决定于这些岩块的强度和结构面的强度。 当然，岩块本身也有一些微结构面(细微裂隙)，但这些微结构面甚小(肉眼不易 觉察)，一般对试件强度影响甚微。岩块内微结构面的作用将直接反映到岩石试 件的力学性质上。通常所讲的岩石强度，一般是指岩石试件的强度，它实际上 代表岩体内岩块的强度。 ➢ 概述 3.1 概述
3.1概述 岩石的破坏形式: 1)脆性破坏:大多数坚硬岩石在一定的条件下都表现出脆性破坏的性质 也就是说,这些岩石在荷载作用下没有显著觉察的变形就突然破坏。产生这 种破坏的原因可能是岩石中裂隙的发生和发展的结果。 例如,在地下洞室开挖后,由于洞室周围的应力显著增大,洞室围岩可能产生许 多裂隙,尤其是洞室顶部的张裂隙,这些都是脆性破坏的结果。 2)塑性破坏:在两向或三向受力情况下,岩石在破坏之前的变形较大, 没有明显的破坏荷载,表现出显著的塑性变形、流动或挤出,这种破坏即为 塑性破坏。塑性变形是岩石内结晶晶格错位的结果。 在一些软弱岩石中这种破坏较为明显。有些洞室的底部岩石隆起、两侧围岩向洞 内鼓胀都是塑性破坏的例子
▪1）脆性破坏： 大多数坚硬岩石在一定的条件下都表现出脆性破坏的性质。 也就是说，这些岩石在荷载作用下没有显著觉察的变形就突然破坏。产生这 种破坏的原因可能是岩石中裂隙的发生和发展的结果。 ▪例如，在地下洞室开挖后，由于洞室周围的应力显著增大，洞室围岩可能产生许 多裂隙，尤其是洞室顶部的张裂隙，这些都是脆性破坏的结果。 ▪2）塑性破坏： 在两向或三向受力情况下，岩石在破坏之前的变形较大， 没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏即为 塑性破坏。塑性变形是岩石内结晶晶格错位的结果。 ▪在一些软弱岩石中这种破坏较为明显。有些洞室的底部岩石隆起、两侧围岩向洞 内鼓胀都是塑性破坏的例子。 ➢ 岩石的破坏形式： 3.1 概述
3.1概述 岩石的破坏形式: 3)弱面剪切破坏:由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱 结构面,岩层的整体性受到破坏。在荷载作用下,这些软弱结构面上的剪应 力大于该面上的强度时,岩体就产生沿着弱面的剪切破坏,从而使整个岩体 滑动。图3-1为几种破坏形式的简图。 图3-1岩石的破坏形式 a)、(b)脆性断裂破坏;(c)脆性剪切破坏;(d)延性破坏;(e)弱面剪切破坏
▪3）弱面剪切破坏： 由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱 结构面，岩层的整体性受到破坏。在荷载作用下，这些软弱结构面上的剪应 力大于该面上的强度时，岩体就产生沿着弱面的剪切破坏，从而使整个岩体 滑动。图3-1为几种破坏形式的简图。 ➢ 岩石的破坏形式： 3.1 概述 图3-1 岩石的破坏形式 （a）、（b）脆性断裂破坏；（c）脆性剪切破坏；（d）延性破坏；（e）弱面剪切破坏
3.2岩石的强度性质 3.2.1岩石的抗压强度 岩石的抗压强度就是岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值,它在数值上 等于破坏时的最大压应力,见图3-2。岩石的抗压强度一般在实验室内用压力 机进行加压试验测定的 试件通常用圆柱形(钻探岩心)或立方柱状(用岩块加工)。试件的断面尺寸, 圆柱形试件采用直径D=5cm,也有采用D=7cm的;立方柱状试件,采用5×5cm 或7×7cm。试件的高度h应当满足下列条件 圆柱形试件: h=(22.5)D 立方柱形试件 h=(22.5 这里D为试件的横断面直径,A为试件的横断面积
▪岩石的抗压强度就是岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值，它在数值上 等于破坏时的最大压应力，见图3-2。岩石的抗压强度一般在实验室内用压力 机进行加压试验测定的。 ▪试件通常用圆柱形(钻探岩心)或立方柱状(用岩块加工)。试件的断面尺寸， 圆柱形试件采用直径D=5cm，也有采用D=7cm的；立方柱状试件，采用5×5cm 或7×7cm。试件的高度h应当满足下列条件： ▪圆柱形试件： h=(2~2.5)D ▪立方柱形试件 ： h=(2~2.5) 这里D为试件的横断面直径，A为试件的横断面积 ➢ 3.2.1 岩石的抗压强度： 3.2 岩石的强度性质