岩石力学性质强性质学习教案.pptx

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1、会计学1岩石岩石(ynsh)力学性质强性质力学性质强性质第一页，共46页。2岩石岩石岩石岩石(ynsh)(ynsh)(ynsh)(ynsh)的力学性质的力学性质的力学性质的力学性质 强度强度强度强度(qingd)(qingd)(qingd)(qingd)特性：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能特性：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能特性：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能特性：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够够够够 承受的最大应力。承受的最大应力。承受的最大应力。承受的最大应力。变形性质：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变形性质：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变形性质

2、：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变形性质：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。变化。变化。变化。力力力力学学学学(l l x xu u)性性性性质质质质变变变变形形形形性性性性质质质质a.a.a.a.单向压缩变形单向压缩变形单向压缩变形单向压缩变形b.b.b.b.反复加载变形反复加载变形反复加载变形反复加载变形c.c.c.c.三轴压缩变形三轴压缩变形三轴压缩变形三轴压缩变形强强强强度度度度特特特特性性性性单向抗压强度单向抗压强度单向抗压强度单向抗压强度单向抗拉强度单向抗拉强度单向抗拉强度单向抗拉强度剪切强度剪切强度剪切强度剪切强度三轴压缩三轴压缩三轴压缩三轴压缩第2页/共46页

3、第1页/共46页第二页，共46页。3岩石的力学岩石的力学岩石的力学岩石的力学(l xu)(l xu)(l xu)(l xu)性质性质性质性质工程师对材料提出两个问题工程师对材料提出两个问题 1 1 最大承载力最大承载力许用应力许用应力(yngl)(yngl)？2 2 最大允许变形最大允许变形许用应变许用应变？本节讨论本节讨论 问题问题强度：材料受力时抵抗破坏的能力。强度：材料受力时抵抗破坏的能力。强度(qingd)单向抗压强度单向抗拉强度剪切强度三轴压缩真三轴伪三轴第3页/共46页第2页/共46页第三页，共46页。4一一一一 岩石岩石岩石岩石(ynsh)(ynsh)(ynsh)(ynsh)的单

4、轴抗压强度的单轴抗压强度的单轴抗压强度的单轴抗压强度1.定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到(d do)破坏前所能破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度 式中：P无侧限的条件(tiojin)下的轴向破坏荷载 A试件截面积c=P/APPA A2 2 2 2.3.1 3.1 岩石的强度特性岩石的强度特性岩石的强度特性岩石的强度特性第4页/共46页第3页/共46页第四页，共46页。5n n2.2.试验试验(shyn)(shyn)方法方法n n(钻机钻机)岩石岩石(ynsh)试件试件第5页/共46页第4页/共46页第五页，

5、共46页。6切割机第6页/共46页第5页/共46页第六页，共46页。7a.a.a.a.试件两端不试件两端不试件两端不试件两端不 平度平度平度平度(pn d)0.5mm(pn d)0.5mm(pn d)0.5mm(pn d)0.5mm；b.b.b.b.尺寸误差尺寸误差尺寸误差尺寸误差 0.3mm;0.3mm;0.3mm;0.3mm;c.c.c.c.两端面垂直于两端面垂直于两端面垂直于两端面垂直于 轴线轴线轴线轴线0.250.250.250.25度度度度磨 床第7页/共46页第6页/共46页第七页，共46页。8试试试试验验验验机机机机第8页/共46页第7页/共46页第八页，共46页。9 三种破坏形

6、式：1.X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。2.单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。3.拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生拉应力。这是泊松效应的结果。这种类型的破坏就是(jish)横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。第9页/共46页第8页/共46页第九页，共46页。10非标准试件的对试验非标准试件的对试验(shyn)结果的影结果的影响及其修正响及其修正 圆柱形试件：D一般(ybn)不小于50mm，高L=（2.53)D 长方体试件：505050mm或 707070mm 试试试试件件件件标标标标准准准准(b bi i o oz zh h n n)第10页/共46页第9页/共46页第

7、十页，共46页。113.实验实验(shyn)原理原理压缩实验压缩实验(shyn)(shyn)设备示意图设备示意图(500t(500t压力机压力机)端部效应端部效应(xioyng)(xioyng)消除方法消除方法:润滑试件端部（如垫云润滑试件端部（如垫云 母片；涂黄油在端部）母片；涂黄油在端部）加长试件加长试件 第11页/共46页第10页/共46页第十一页，共46页。124.4.影响单轴抗压强度的主要影响单轴抗压强度的主要(zhyo)(zhyo)因因素素（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）（2 2）试件的形状和尺寸）试件的形状和尺寸 形状

8、：圆形试件不易产生形状：圆形试件不易产生(chnshng)(chnshng)应力集应力集中，好加工中，好加工 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 高径比：研究表明；高径比：研究表明；L/D(2.5L/D(2.53)3)较合理较合理（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)我国规定加载速度为我国规定加载速度为0.50.50.8MPa/s0.8MPa/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，对含水量：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泥岩、

9、粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度的2 23 3倍。倍。温度：温度：180180以下不明显：大于以下不明显：大于180180，温度越高强度，温度越高强度越小。越小。第12页/共46页第11页/共46页第十二页，共46页。13第13页/共46页第12页/共46页第十三页，共46页。14二二二二 岩石岩石岩石岩石(ynsh)(ynsh)(ynsh)(ynsh)的抗拉强度的抗拉强度的抗拉强度的抗拉强度1.1.定义：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破 2.2.坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的 3.3.单轴抗拉强度(Tensile strength)。4.4.5.5.试件在拉伸荷载作用下的破6.6.坏通常

10、是沿其横截面的断裂(dun li)破坏。直接试验直接试验直接试验直接试验(shyn)(shyn)间接试验间接试验间接试验间接试验(shyn)(shyn)试验方法试验方法试验方法试验方法第14页/共46页第13页/共46页第十四页，共46页。152.直接拉伸直接拉伸(l shn)试验加载试验加载和试件示意图和试件示意图第15页/共46页第14页/共46页第十五页，共46页。16n n计算公式：破坏计算公式：破坏(phui)(phui)时的最大时的最大n n轴向拉伸荷载轴向拉伸荷载(Pt)(Pt)除以试件除以试件n n的横截面积的横截面积(A)(A)。即：。即：n n t=Pt/A t=Pt/A第

11、16页/共46页第15页/共46页第十六页，共46页。17直接拉伸直接拉伸(l shn)试验加载和试件试验加载和试件示意图限制性示意图限制性第17页/共46页第16页/共46页第十七页，共46页。183.3.3.3.间接间接间接间接(jin ji)(jin ji)(jin ji)(jin ji)方方方方法法法法岩石是各向同性岩石是各向同性(xin tn(xin tn xn)xn)的线弹性材料的线弹性材料满足平面假设的对称面内弯曲满足平面假设的对称面内弯曲适用(shyng)条件：（1）抗弯法抗弯法（梁的三点弯曲试验）第18页/共46页第17页/共46页第十八页，共46页。19（2 2 2 2）劈

12、裂）劈裂）劈裂）劈裂(p li)(p li)(p li)(p li)法（巴西法）法（巴西法）法（巴西法）法（巴西法）要求(yoqi)荷载沿轴向均匀分布破坏面必须(bx)通过试件的直径注：端部效应 并非完全单向应力试验：径向压缩破坏（张开）计算公式：由弹性力学Boursinesq公式式中：试验中心的最大拉应力p p 试验中破坏时的压力试验中破坏时的压力D D 试件的直径试件的直径t t 试件的厚度试件的厚度第19页/共46页第18页/共46页第十九页，共46页。20a.a.a.a.试件试件试件试件:为一岩石圆盘，加载方式如图为一岩石圆盘，加载方式如图为一岩石圆盘，加载方式如图为一岩石圆盘，加载方

13、式如图所示。实际上荷载是沿着所示。实际上荷载是沿着所示。实际上荷载是沿着所示。实际上荷载是沿着(yn zhe)(yn zhe)(yn zhe)(yn zhe)一条弧线加上去的，但孤高不能超过一条弧线加上去的，但孤高不能超过一条弧线加上去的，但孤高不能超过一条弧线加上去的，但孤高不能超过圆盘直径的圆盘直径的圆盘直径的圆盘直径的1/201/201/201/20。第20页/共46页第19页/共46页第二十页，共46页。21n nb.b.b.b.应力分布：圆盘在压应力的作用应力分布：圆盘在压应力的作用应力分布：圆盘在压应力的作用应力分布：圆盘在压应力的作用下，沿圆盘直径下，沿圆盘直径下，沿圆盘直径下，

14、沿圆盘直径yyyyyyyy的应力分布和的应力分布和的应力分布和的应力分布和xxxxxxxx方向均为压应力。而离开边缘方向均为压应力。而离开边缘方向均为压应力。而离开边缘方向均为压应力。而离开边缘后，沿后，沿后，沿后，沿yyyyyyyy方向仍为压应力，但应方向仍为压应力，但应方向仍为压应力，但应方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少。并趋于均力值比边缘处显著减少。并趋于均力值比边缘处显著减少。并趋于均力值比边缘处显著减少。并趋于均匀化；匀化；匀化；匀化；xxxxxxxx方向变成拉应力。并在方向变成拉应力。并在方向变成拉应力。并在方向变成拉应力。并在沿沿沿沿yyyyyyyy的很长一段距离上呈均匀

15、分的很长一段距离上呈均匀分的很长一段距离上呈均匀分的很长一段距离上呈均匀分布状态。布状态。布状态。布状态。n nc.c.c.c.破坏原因：由于岩石的抗拉强度破坏原因：由于岩石的抗拉强度破坏原因：由于岩石的抗拉强度破坏原因：由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于很低，所以试件还是由于很低，所以试件还是由于很低，所以试件还是由于x x x x方向的拉方向的拉方向的拉方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂应力而导致试件沿直径的劈裂应力而导致试件沿直径的劈裂应力而导致试件沿直径的劈裂(p(p(p(p li)li)li)li)破坏。破坏是从直径中心开始，破坏。破坏是从直径中心开始，破坏。破坏是从直径中心开

16、始，破坏。破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗然后向两端发展，反映了岩石的抗然后向两端发展，反映了岩石的抗然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。拉强度比抗压强度要低得多的事实。拉强度比抗压强度要低得多的事实。拉强度比抗压强度要低得多的事实。第21页/共46页第20页/共46页第二十一页，共46页。22（3 3 3 3）点荷载）点荷载）点荷载）点荷载(hzi)(hzi)(hzi)(hzi)试验法试验法试验法试验法是上世纪发展起来的一种简便的现场试验是上世纪发展起来的一种简便的现场试验(shyn)(shyn)方法。方法。试件：任何形状，尺寸大致试件：任何形状

17、，尺寸大致50mm50mm，不做任何加工。，不做任何加工。试验试验(shyn)(shyn)：在直接带到现场的点荷载仪上，加：在直接带到现场的点荷载仪上，加载劈裂载劈裂 破坏。破坏。优点：设备便携，可到现场去进行实验；优点：设备便携，可到现场去进行实验；对试件的形状等要求不严格对试件的形状等要求不严格第22页/共46页第21页/共46页第二十二页，共46页。23l小型(xioxng)点载荷设备：l手动液压泵l一个液压千斤顶l一对圆锥形的加载头第23页/共46页第22页/共46页第二十三页，共46页。24计算(j sun)：式中：P 试件破坏时的极限(jxin)强度 y 加载点试件的厚度统计(tn

18、gj)公式：要求:（由于离散性大），每组15个，取均值，即建议：用50mm的钻孔岩芯为试件。第24页/共46页第23页/共46页第二十四页，共46页。25三三三三 岩石岩石岩石岩石(ynsh)(ynsh)(ynsh)(ynsh)的抗剪强度的抗剪强度的抗剪强度的抗剪强度1.1.1.1.定义定义定义定义 岩石在剪切荷载岩石在剪切荷载岩石在剪切荷载岩石在剪切荷载(hzi)(hzi)(hzi)(hzi)作用下达到破坏前所能承受作用下达到破坏前所能承受作用下达到破坏前所能承受作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（的最

19、大剪应力称为岩石的抗剪切强度（Shear Shear Shear Shear strengthstrengthstrengthstrength）。所能抵抗的最大剪应力常用）。所能抵抗的最大剪应力常用）。所能抵抗的最大剪应力常用）。所能抵抗的最大剪应力常用 表示表示表示表示 剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验（Unconfined shear strength test）和限制性剪切强度试验（Confined shear strength test）二类(r li)。非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在，没有正应力存在；限制性剪切试验在剪切面上除了存在剪应力外，还存在正应力。第25页/共4

20、6页第24页/共46页第二十五页，共46页。26n n1）四种典型的非限制性剪切强度试验：n n a.单面剪切试验，b.冲击(chngj)剪切试验,n n c.双面剪切试验，d.扭转剪切试验，第26页/共46页第25页/共46页第二十六页，共46页。27n2 2）非限制性剪切强度记为）非限制性剪切强度记为SoSo计计算公式：算公式：n（a a）单面剪切试验）单面剪切试验(shyn)(shyn)n So=Fc/A So=Fc/An（b b）冲击剪切试验）冲击剪切试验(shyn)(shyn)So=Fc/2ra So=Fc/2ra n r-r-冲击孔半径冲击孔半径n a-a-时间厚度时间厚度n（c

21、c）双面剪切试验）双面剪切试验(shyn)(shyn)So=Fc/2ASo=Fc/2An（d d）扭转剪切试验）扭转剪切试验(shyn)(shyn)So=16Mc/D3 So=16Mc/D3 式中：式中：McMc试件被剪断前达到的试件被剪断前达到的最大扭矩（最大扭矩（N Nm m）n D D试件直径（试件直径（m m）第27页/共46页第26页/共46页第二十七页，共46页。28n3 3）四种典型的限制性剪切强度）四种典型的限制性剪切强度试验试验(shyn)(shyn)n a.a.直剪仪（剪切盒）压剪试直剪仪（剪切盒）压剪试验验(shyn)(shyn)（单面剪）（单面剪）n b.b.立方体试件

22、单面剪试验立方体试件单面剪试验(shyn)(shyn)n c.c.试件端部受压双面剪试验试件端部受压双面剪试验(shyn)(shyn)n d.d.角模压剪试验角模压剪试验(shyn)(shyn)（变角剪切试验（变角剪切试验(shyn)(shyn)）第28页/共46页第27页/共46页第二十八页，共46页。29n4)Hoek4)Hoek直剪仪试验装置直剪仪试验装置第29页/共46页第28页/共46页第二十九页，共46页。30n5 5）角模压剪试验及受力分析）角模压剪试验及受力分析(fnx)(fnx)示意图示意图n在压力在压力P P的作用下，剪切面上可的作用下，剪切面上可分解为分解为:n a.a.

23、沿剪切面的剪应力沿剪切面的剪应力Psin/APsin/An b.b.垂直剪切面的正应力垂直剪切面的正应力Pcos/APcos/A第30页/共46页第29页/共46页第三十页，共46页。31n6 6）限制性剪切强度）限制性剪切强度(qingd)(qingd)试验结果及其分析试验结果及其分析n试验结果：剪切面上正应力试验结果：剪切面上正应力越大，试件被剪破坏前所能承越大，试件被剪破坏前所能承受的剪应力也越大。受的剪应力也越大。n原因：剪切破坏一要克服内聚原因：剪切破坏一要克服内聚力，二要克服摩擦力，正应力力，二要克服摩擦力，正应力越大，摩擦力也越大。越大，摩擦力也越大。n将破坏时的剪应力和正应力标

24、将破坏时的剪应力和正应力标注到注到-应力平面上就是一个应力平面上就是一个点，不同的正、剪应力组合就点，不同的正、剪应力组合就是不同的点。将所有点连接起是不同的点。将所有点连接起来就获得了莫尔强度来就获得了莫尔强度(qingd)(qingd)包络线，如图所示。包络线，如图所示。第31页/共46页第30页/共46页第三十一页，共46页。32n n残余强度：当剪切面上的剪应力超过了峰值残余强度：当剪切面上的剪应力超过了峰值残余强度：当剪切面上的剪应力超过了峰值残余强度：当剪切面上的剪应力超过了峰值(fn zh)(fn zh)(fn zh)(fn zh)剪切强度后，剪切破坏发生，然后在较小的剪切力作用

25、下剪切强度后，剪切破坏发生，然后在较小的剪切力作用下剪切强度后，剪切破坏发生，然后在较小的剪切力作用下剪切强度后，剪切破坏发生，然后在较小的剪切力作用下就可使岩石沿剪切面滑动。能使破坏面保持滑动所需的较就可使岩石沿剪切面滑动。能使破坏面保持滑动所需的较就可使岩石沿剪切面滑动。能使破坏面保持滑动所需的较就可使岩石沿剪切面滑动。能使破坏面保持滑动所需的较小剪应力就是破坏面的残余强度。小剪应力就是破坏面的残余强度。小剪应力就是破坏面的残余强度。小剪应力就是破坏面的残余强度。n n正应力越大，残余强度越高，如图所示。所以只要有正应正应力越大，残余强度越高，如图所示。所以只要有正应正应力越大，残余强度越

26、高，如图所示。所以只要有正应正应力越大，残余强度越高，如图所示。所以只要有正应力存在，岩石剪切破坏面仍具有抗剪切的能力。力存在，岩石剪切破坏面仍具有抗剪切的能力。力存在，岩石剪切破坏面仍具有抗剪切的能力。力存在，岩石剪切破坏面仍具有抗剪切的能力。第32页/共46页第31页/共46页第三十二页，共46页。33四四.三轴抗压强度三轴抗压强度(kn(kn y qin d)y qin d)n n1)1)定义：岩石在三向压缩荷定义：岩石在三向压缩荷n n 载作用载作用(zuyng)(zuyng)下，达到破下，达到破坏时所能坏时所能n n 承受的最大压应力称为岩石的承受的最大压应力称为岩石的三轴抗压强度三

27、轴抗压强度(Triaxial(Triaxial compressive strength)compressive strength)。n n与单轴压缩试验相比，试件除受与单轴压缩试验相比，试件除受轴向压力外，还受侧向压力。侧轴向压力外，还受侧向压力。侧向压力限制试件的横向变形，因向压力限制试件的横向变形，因而三轴试验是限制性抗压强度而三轴试验是限制性抗压强度(confined compressive (confined compressive strength)strength)试验。试验。第33页/共46页第32页/共46页第三十三页，共46页。34n2)实验加载方式：na.真三轴加载:试件

28、为立方体，加载方式如图所示。n 应力状态：12 3n 这种加载方式试验装置繁杂，且六个面均可受到由加压铁板所引起(ynq)的摩擦力，对试验结果有很大影响，因而实用意义不大。故极少有人做这样的三轴试验。nb.伪三轴试验:，试件为圆柱体，试件直径25150mm，长 n 度与直径之比为2：1或3：1。轴向压力的加载方式与单 n 轴压缩试验相同。n 但由于有了侧向压力，其加载上时的端部效应比单轴加载时要轻微得多。n应力状态：12=3第34页/共46页第33页/共46页第三十四页，共46页。35n三轴压缩三轴压缩(y su)试验加载示意图试验加载示意图n真三轴真三轴n12 3n伪三轴伪三轴n12=3第3

29、5页/共46页第34页/共46页第三十五页，共46页。36n3)3)伪三轴试验装置图：伪三轴试验装置图：n 由于试件侧表面由于试件侧表面(biomin)(biomin)已被加压油缸的橡皮套包住，液压已被加压油缸的橡皮套包住，液压油不会在试件表面油不会在试件表面(biomin)(biomin)造成造成摩擦力，因而侧向压力可以均匀施摩擦力，因而侧向压力可以均匀施加到试件中。其试验装置示意图如加到试件中。其试验装置示意图如下。下。第36页/共46页第35页/共46页第三十六页，共46页。37n4)4)第一个经典三轴试验第一个经典三轴试验na.a.试验者和时间：意大利人试验者和时间：意大利人(y(y

30、d l rn)d l rn)冯冯卡门卡门(VonKarman)(VonKarman)于于19111911年完成的。年完成的。nb.b.试验岩石：白色圆柱体大理试验岩石：白色圆柱体大理石试件，该大理石具有很细的石试件，该大理石具有很细的颗粒并且是非常均质的。颗粒并且是非常均质的。nc.c.试验发现：试验发现：n 在围压为零或较低时，大在围压为零或较低时，大理石试件以脆性方式破坏，沿理石试件以脆性方式破坏，沿一组倾斜的裂隙破坏。一组倾斜的裂隙破坏。n 随着围压的增加，试件的随着围压的增加，试件的延性变形和强度都不断增加，延性变形和强度都不断增加，直至出现完全延性或塑性流动直至出现完全延性或塑性流动

31、变形，并伴随工作硬化，试件变形，并伴随工作硬化，试件也变成粗腰桶形的。也变成粗腰桶形的。n 在试验开始阶段，试件体在试验开始阶段，试件体积减小，当达到抗压强度一半积减小，当达到抗压强度一半时，出现扩容，泊松比迅速增时，出现扩容，泊松比迅速增大。大。第37页/共46页第36页/共46页第三十七页，共46页。38n n5)5)5)5)三轴试验三轴试验三轴试验三轴试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)与莫尔强度包络线与莫尔强度包络线与莫尔强度包络线与莫尔强度包络线n na.a.a.a.三轴压缩试验三轴压缩试验三轴压缩试验三轴压缩试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)的最重

32、要的成果：就是对的最重要的成果：就是对的最重要的成果：就是对的最重要的成果：就是对于同一种岩石的不同试件或不同的试验于同一种岩石的不同试件或不同的试验于同一种岩石的不同试件或不同的试验于同一种岩石的不同试件或不同的试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)条条条条件给出几乎恒定的强度指标值。这一强度指标值以件给出几乎恒定的强度指标值。这一强度指标值以件给出几乎恒定的强度指标值。这一强度指标值以件给出几乎恒定的强度指标值。这一强度指标值以莫尔强度包络线（莫尔强度包络线（莫尔强度包络线（莫尔强度包络线（Mohrs strength envelopMohrs strength envelo

33、pMohrs strength envelopMohrs strength envelop）的）的）的）的形式给出。形式给出。形式给出。形式给出。n nb.b.b.b.莫尔强度包络线的绘制：须对该岩石的莫尔强度包络线的绘制：须对该岩石的莫尔强度包络线的绘制：须对该岩石的莫尔强度包络线的绘制：须对该岩石的56565656个试个试个试个试件做三轴压缩试验件做三轴压缩试验件做三轴压缩试验件做三轴压缩试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)，每次试验，每次试验，每次试验，每次试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)的的的的围压值不等，由小到大，得出每次试件破坏时的应围压值不等，

34、由小到大，得出每次试件破坏时的应围压值不等，由小到大，得出每次试件破坏时的应围压值不等，由小到大，得出每次试件破坏时的应力莫尔圆，通常也将单轴压缩试验力莫尔圆，通常也将单轴压缩试验力莫尔圆，通常也将单轴压缩试验力莫尔圆，通常也将单轴压缩试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)和拉伸和拉伸和拉伸和拉伸试验试验试验试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)破坏时的应力莫尔圆，用于绘制应力破坏时的应力莫尔圆，用于绘制应力破坏时的应力莫尔圆，用于绘制应力破坏时的应力莫尔圆，用于绘制应力莫尔强度包络线。如图所示。莫尔强度包络线。如图所示。莫尔强度包络线。如图所示。莫尔强度包络线。如

35、图所示。n n曲线形：曲线形：曲线形：曲线形：n n直线形：直线形：直线形：直线形：第38页/共46页第37页/共46页第三十八页，共46页。39n6)6)三轴试验岩石强度参数的确定三轴试验岩石强度参数的确定na.a.直线形：直线形：轴的截距称为岩石的粘结力（或称内聚力）轴的截距称为岩石的粘结力（或称内聚力），记为，记为C C（MPaMPa），与），与轴的夹角称为岩石的内摩擦角，轴的夹角称为岩石的内摩擦角，记为记为（度）。（度）。nb.b.曲线形：曲线形：n一种方法一种方法(fngf)(fngf)是将包络线和是将包络线和轴的截距定为轴的截距定为C C，将包络线与将包络线与轴相交点的包络线外切线

36、与轴相交点的包络线外切线与轴夹角定为轴夹角定为内摩擦角。内摩擦角。n另一种方法另一种方法(fngf)(fngf)建议根据实际应力状态在莫尔包建议根据实际应力状态在莫尔包络线上找到相应点，在该点作包络线外切线，外切线与络线上找到相应点，在该点作包络线外切线，外切线与轴夹角为内摩擦角，外切线及其延长线与轴夹角为内摩擦角，外切线及其延长线与轴相交之轴相交之截距即为截距即为C C。n 实践中采用第一种方法实践中采用第一种方法(fngf)(fngf)的人数多。的人数多。第39页/共46页第38页/共46页第三十九页，共46页。407).7).岩石岩石(ynsh)(ynsh)三向压缩强度的影响因素三向压缩

37、强度的影响因素（1 1）侧压力的影响）侧压力的影响(yngxing)(yngxing)围压越大，轴向压力越大围压越大，轴向压力越大第40页/共46页第39页/共46页第四十页，共46页。41（2 2 2 2）孔隙水压力对岩石）孔隙水压力对岩石）孔隙水压力对岩石）孔隙水压力对岩石(ynsh)(ynsh)(ynsh)(ynsh)三向压缩强度的三向压缩强度的三向压缩强度的三向压缩强度的影响影响影响影响 孔隙水压力孔隙水压力(yl)(yl)使有效应力（围压）减小使有效应力（围压）减小 强度降低强度降低第41页/共46页第40页/共46页第四十一页，共46页。42五、影响岩石强度的因素：五、影响岩石强度

38、的因素：1 1、岩岩石石的的组组织织结结构构矿矿物物类类别别、颗颗粒粒大大小小、分布状态分布状态(zhungti)(zhungti)、胶结物；、胶结物；2 2、岩岩石石构构造造裂裂隙隙延延展展规规模模、裂裂隙隙性性质质、壁面强度壁面强度 、充填物；、充填物；3 3、试件尺寸、试件尺寸尺寸增大，强度降低；尺寸增大，强度降低；4 4、含水、含水含水量大，强度低；含水量大，强度低；5 5、加加载载速速率率速速率率增增加加，强强度度加加大大（变变形形不充分）；不充分）；6 6、受受载载状状态态(zhungti)(zhungti)三三等等压压三三不不等双压单压剪切等双压单压剪切 弯曲拉伸弯曲拉伸第42页

39、/共46页第41页/共46页第四十二页，共46页。43六六.破坏破坏(phui)(phui)后强度后强度l在普通(ptng)试验机上，常规的测试手段得不到应力-应变全过程曲线；l实际上，岩石在峰值强度后，内部出现了裂纹等，然具有承载力；工程岩石（或岩体）本身就是在残余强度下工作的，（由于地质构造的作用）第43页/共46页第42页/共46页第四十三页，共46页。44全应力全应力应变曲线的特点应变曲线的特点(tdin)(tdin)：近似对称性近似对称性 卸载有残余应变，重复加载沿另一曲线上升形成滞环卸载有残余应变，重复加载沿另一曲线上升形成滞环(hysteresis)(hysteresis)，加载曲线不过原卸载点，但邻近和原曲线，加载曲线不过原卸载点，但邻近和原曲线光滑衔接。光滑衔接。第44页/共46页第43页/共46页第四十四页，共46页。45应力-应变全过程曲线的获得:提高试验机的刚度 改变(gibin)峰值后的加载方式 伺服控制试件的位移压缩(y su)实验系统受力图第45页/共46页第44页/共46页第四十五页，共46页。46第46页/共46页第45页/共46页第四十六页，共46页。