第6次課-巖體強(qiáng)度-1

1、巖石力學(xué)課第三章 巖石強(qiáng)度一、概一、概 述述二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度三、巖石的抗拉強(qiáng)度三、巖石的抗拉強(qiáng)度四、巖石的抗剪強(qiáng)度四、巖石的抗剪強(qiáng)度五、巖石的破壞準(zhǔn)則五、巖石的破壞準(zhǔn)則巖石力學(xué)課第三章 巖石強(qiáng)度一、一、 概概 述述1巖石強(qiáng)度巖石強(qiáng)度巖石強(qiáng)度巖石強(qiáng)度 是指巖石的破壞形式破壞形式 以及巖石抵抗外抵抗外力破壞的能力力破壞的能力。大壩建在巖基上，巖基是否能承受外加的荷載呢？高邊坡陡峻聳立，它會(huì)不會(huì)發(fā)生坍塌呢？在巖體內(nèi)開挖地下洞室，圍巖是否會(huì)破壞？所有這些都與巖石強(qiáng)度密切相關(guān)。主要問題就是外力多大時(shí)，以怎樣的方式破壞。巖石力學(xué)課2. 2. 巖石強(qiáng)度的基本特點(diǎn)巖石強(qiáng)度的基本特點(diǎn)巖石強(qiáng)度

2、巖石強(qiáng)度： 巖塊強(qiáng)度 和 巖體強(qiáng)度。巖塊強(qiáng)度是巖體強(qiáng)度的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)面則是對(duì)完整巖塊強(qiáng)度的削弱。 因此，結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及產(chǎn)狀和形態(tài)對(duì)巖體強(qiáng)度起重要影響作用。巖性堅(jiān)硬未風(fēng)化的巖體：巖性堅(jiān)硬未風(fēng)化的巖體： 巖塊強(qiáng)度很高，而結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度則很低，這時(shí)巖體的強(qiáng)度主要取決于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度及產(chǎn)狀；巖性軟弱的巖性軟弱的(風(fēng)化、破碎風(fēng)化、破碎)巖體巖體： 其巖塊強(qiáng)度很低，結(jié)構(gòu)面的作用就不顯著，這時(shí)巖體的強(qiáng)度就決定于巖石的強(qiáng)度。 有多條裂隙、并有地應(yīng)力和滲流等作用時(shí)，巖體強(qiáng)度就產(chǎn)生較大變化。因此，巖體的強(qiáng)度就變得十分復(fù)雜。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課巖塊強(qiáng)度與巖石性質(zhì)的關(guān)系：巖塊強(qiáng)度與巖石性質(zhì)的關(guān)系： 完整巖塊裂隙巖

3、塊（結(jié)構(gòu)面） 結(jié)晶巖塊碎屑巖（成因類型） 結(jié)構(gòu)致密非致密巖石（孔隙度） 淺色礦物巖石深色礦物巖石（物質(zhì)組成） 細(xì)顆粒的結(jié)晶巖粗顆粒的結(jié)晶巖（巖石結(jié)構(gòu)）第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課3. 巖石的破壞形式巖石的破壞形式巖石的破壞形式有以下幾種：巖石的破壞形式有以下幾種：1).脆性破壞脆性破壞： 在荷載作用下沒有顯著的變形就突然破壞。大多數(shù)堅(jiān)硬巖石在一定條件下都表現(xiàn)出脆性破壞的性質(zhì)。脆性破壞結(jié)果是產(chǎn)生裂縫，如，巖體的斷層、裂隙等都屬于脆性破壞。(a) (b)脆性斷裂破壞， (c) 脆性剪切破壞第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課3. 巖石的破壞形式巖石的破壞形式2).延性破壞延性破壞：巖石在破裂之前的變形很大，且

4、沒有明顯的破壞荷載，巖石在破裂之前的變形很大，且沒有明顯的破壞荷載，表現(xiàn)出顯著的塑性變形、流動(dòng)或擠出。表現(xiàn)出顯著的塑性變形、流動(dòng)或擠出。塑性變形是巖石內(nèi)結(jié)晶晶格錯(cuò)位的結(jié)果。塑性變形是巖石內(nèi)結(jié)晶晶格錯(cuò)位的結(jié)果。 在一些軟弱巖石中，這種破壞較為明顯。如洞底部及在一些軟弱巖石中，這種破壞較為明顯。如洞底部及兩側(cè)圍巖向洞內(nèi)鼓脹。兩側(cè)圍巖向洞內(nèi)鼓脹。堅(jiān)硬巖石在高溫影響下，堅(jiān)硬巖石在高溫影響下，也能產(chǎn)生延性破壞。也能產(chǎn)生延性破壞。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課3. 巖石的破壞形式巖石的破壞形式3).剪切破壞剪切破壞：由于巖層中存在裂隙、層理、軟弱夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面，由于巖層中存在裂隙、層理、軟弱夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面

5、，巖體的整體性受到破壞。在荷載作用下，這些軟弱結(jié)巖體的整體性受到破壞。在荷載作用下，這些軟弱結(jié)構(gòu)面上的剪應(yīng)力大于該面上的強(qiáng)度時(shí)，巖體就發(fā)生沿構(gòu)面上的剪應(yīng)力大于該面上的強(qiáng)度時(shí)，巖體就發(fā)生沿著弱面的剪切破壞。著弱面的剪切破壞。巖基和巖坡沿裂隙及軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)破壞均屬此例巖基和巖坡沿裂隙及軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)破壞均屬此例。 第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課3. 巖石的破壞形式巖石的破壞形式巖石的破壞過程：巖石的破壞過程： 巖石受壓后，先產(chǎn)生巖石受壓后，先產(chǎn)生X型微裂隙，型微裂隙， 其銳角指向壓應(yīng)力方向。其銳角指向壓應(yīng)力方向。 隨著應(yīng)力加大，進(jìn)一步發(fā)展成隨著應(yīng)力加大，進(jìn)一步發(fā)展成 張裂或剪切。張裂或剪切。第三章

6、巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度1.定義定義巖石的抗壓強(qiáng)度就是巖石試件在單軸壓力下抵抗破壞的極限能力，或極限強(qiáng)度，它在數(shù)值上等于破壞時(shí)的最大壓應(yīng)力。(無圍壓而軸向加壓力)2.測(cè)定測(cè)定巖石的抗壓強(qiáng)度一般是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)在壓力機(jī)上進(jìn)行加壓試驗(yàn)測(cè)定的。壓力機(jī)壓力機(jī)：為單軸或三軸剛性壓力機(jī)。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度壓力機(jī)壓力機(jī)第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度壓力機(jī)壓力機(jī)第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課Rc二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度試件要求：試件要求：圓柱形試件：直徑D57cm， 高度h(22.5)D立方柱試件：斷

7、面A55cm277cm2， 高度h(22.5)規(guī)范要求；截面直徑誤差應(yīng)0.3mm； 兩端面的不平行度0.05mm；加荷載率0.50.8MPa/秒抗壓強(qiáng)度： Rc 單軸抗壓強(qiáng)度(MPa)； A 試件的橫截面面積(m2)。在巖石力學(xué)中，以壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)，與材料力學(xué)中的規(guī)定相反，一般在巖體和結(jié)構(gòu)分析中允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。巖石最大抗壓強(qiáng)度可達(dá)：300350MpaAPRc第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課抗壓試驗(yàn)后的 巖石試件二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課抗壓試驗(yàn)后的 巖石破壞二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課3、抗壓強(qiáng)度的影響因素、抗壓強(qiáng)度的影響

8、因素 不同巖石類型、不同結(jié)構(gòu)、不同部位，其巖石抗壓強(qiáng)度有較大差別。影響巖石抗壓強(qiáng)度的因素較多，主要有：礦物成分。 結(jié)晶巖石中的石英礦物含量較多，其巖石強(qiáng)度就大； 云母礦物越多，其巖石強(qiáng)度越低； 淺色礦物多，強(qiáng)度大； 深色礦物多，強(qiáng)度低。 沉積巖石中的碎屑顆粒成分，石英顆粒的強(qiáng)度大于長石顆粒(膠結(jié)物相同時(shí))。結(jié)晶程度和顆粒大小 結(jié)晶巖石強(qiáng)度大于非結(jié)晶巖石；細(xì)粒結(jié)晶大于粗粒結(jié)晶強(qiáng)度。膠結(jié)程度： 對(duì)沉積巖來說，膠結(jié)情況和膠結(jié)物對(duì)強(qiáng)度影響較大。 硅質(zhì)膠結(jié)石灰質(zhì)(鈣質(zhì)) 泥質(zhì)； 同類沉積巖，地質(zhì)年代早晚。二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課3、巖石強(qiáng)度的影響因素、巖石強(qiáng)度的影響

9、因素物理性質(zhì) 孔隙率大，強(qiáng)度低； 密度大，強(qiáng)度高。風(fēng)化作用 風(fēng)化對(duì)強(qiáng)度影響大，同一種巖石的風(fēng)化程度越高，其強(qiáng)度越低。水的作用 水對(duì)巖石強(qiáng)度有顯著的影響。水對(duì)巖石的軟化作用對(duì)工程極為不利，特別是水利工程，水庫蓄水后，水侵入巖石的孔隙和裂隙，削弱了巖石顆粒間的連接，使強(qiáng)度降低。 用軟化系數(shù)表示： Rw濕強(qiáng)度；Rd干強(qiáng)度。試件尺寸和形狀 圓柱型棱型（形態(tài)效應(yīng)）； 小尺寸大尺寸（尺寸效應(yīng)） m值與裂隙率成正比 加荷速率 速率大，強(qiáng)度大。二、巖石的抗壓強(qiáng)度二、巖石的抗壓強(qiáng)度dwRRS mccDDRR)()(00第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課三、三、 巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的抗拉強(qiáng)度1. 定義定義巖石抗拉強(qiáng)度：指

10、巖石試件在單軸拉力作用下抵抗破壞的極限能力，或極限強(qiáng)度。它在數(shù)值上等于破壞時(shí)的最大拉應(yīng)力。一般情況下，巖石的抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的410倍。2抗拉強(qiáng)度的測(cè)定方法抗拉強(qiáng)度的測(cè)定方法1）直接抗拉試驗(yàn) 在試驗(yàn)時(shí)，將試件的兩端固定在拉力機(jī)上，然后對(duì)試樣施加軸向拉力直至破壞，算出試樣的抗拉強(qiáng)度。 Rt巖石單軸抗拉強(qiáng)度(MPa)； Pt試件破壞時(shí)的最大拉力(MN)； A試件中部的橫截面積(m2)。這種方法用得不多，因?yàn)樵嚰苽淅щy，不易與拉力機(jī)固定，而且在試件固定出附近往往有應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時(shí)頁難免在試件兩端面有彎曲力矩。APRtt第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課三、三、 巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的抗拉強(qiáng)度2）間接抗拉

11、試驗(yàn)由于對(duì)巖石直接進(jìn)行抗拉試驗(yàn)比較困難，目前多進(jìn)行各種簡(jiǎn)接試驗(yàn)，再用理論公式算出抗拉強(qiáng)度。常用劈裂法(也稱巴西試驗(yàn)法)測(cè)定抗拉強(qiáng)度。試件形狀一般為圓柱體和立方體。試驗(yàn)時(shí)沿著圓柱體的直徑方向施加集中荷載，試件受力后就會(huì)沿著受力方向的直徑裂開。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課三、三、 巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的抗拉強(qiáng)度2）間接抗拉試驗(yàn)根據(jù)彈性力學(xué)原理，在垂直方向作用集中力P后，沿著垂直向直徑產(chǎn)生幾乎均勻的水平向的拉應(yīng)力，這時(shí)應(yīng)力的平均值為：x 水平向應(yīng)力(MPa)； P作用荷載(MN)； D圓柱試件直徑(m)； L圓柱試件長度(m)。在試件水平向直徑平面內(nèi)，產(chǎn)生最大的壓應(yīng)力為(在圓柱形中心處)： 顯然DLPx

12、2PPPPPPxyxDLPy6xy3第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課PPPPPPxyx三、三、 巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的抗拉強(qiáng)度2）間接抗拉試驗(yàn)巖石的抗壓強(qiáng)度可達(dá)10倍的抗拉強(qiáng)度，這說明巖石試件在這樣的條件下，總是受拉破壞，因此，可用劈裂法來求巖石抗拉強(qiáng)度。將P取為巖石破壞時(shí)的最大荷載Pmax，則抗拉強(qiáng)度：如果試件為立方體時(shí)，則, 其中，a立方體試樣的邊長(m)。LDPRtmax22max2aPRt第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課三、三、 巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的抗拉強(qiáng)度抗拉試驗(yàn)巖樣此外，巖石抗拉強(qiáng)度還可以近似用抗壓強(qiáng)度來間接求得， Cm在410范圍內(nèi)變化， 依據(jù)巖石類型而定。 mctCRR 第三章 巖石強(qiáng)度巖石

13、力學(xué)課三、三、 巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的抗拉強(qiáng)度常見巖石的抗拉強(qiáng)度見書中的表31，最大為30MPa。 第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度1、定義、定義 巖石的抗剪強(qiáng)度是巖石抵抗剪切破壞巖石的抗剪強(qiáng)度是巖石抵抗剪切破壞(滑動(dòng)滑動(dòng))的能力。的能力。由于大多數(shù)巖石的破壞都是剪切破壞，特別是沿弱面剪切破壞，因此，巖石抗剪強(qiáng)度是巖石力學(xué)中的最重要特征之一，許多問題卻需要巖石抗剪強(qiáng)度的知識(shí)。巖石的抗剪強(qiáng)度是用凝聚力C 和 內(nèi)摩擦角(或摩擦系數(shù) f )來表征的，與土力學(xué)中的含義相同。巖石的抗剪強(qiáng)度一般都是抗剪斷強(qiáng)度。 從試驗(yàn)上，抗剪和抗剪斷。 從計(jì)算上，純摩，C0，f 小；剪摩，C

14、0，f 大。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定 確定巖石抗剪強(qiáng)度的方法有直接剪切試驗(yàn)、楔形剪切確定巖石抗剪強(qiáng)度的方法有直接剪切試驗(yàn)、楔形剪切試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)，這些試驗(yàn)可在室內(nèi)也可在現(xiàn)試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)，這些試驗(yàn)可在室內(nèi)也可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。場(chǎng)進(jìn)行。1）直接剪切試驗(yàn)）直接剪切試驗(yàn) 試件尺寸：試件尺寸：有弱面時(shí)，有弱面時(shí)，15153030cm，且結(jié)，且結(jié)構(gòu)面上下厚度為斷面的構(gòu)面上下厚度為斷面的1/2；完整的巖塊，；完整的巖塊，551010cm，對(duì)形狀規(guī)則的試件，可在試件四周切成，對(duì)形狀規(guī)則的試件，可在試件四周切成凹槽，對(duì)不規(guī)則形狀，可先澆

15、注砂漿。凹槽，對(duì)不規(guī)則形狀，可先澆注砂漿。 方法：方法：將試件水平放在剪切儀上，一般上匣固定，將試件水平放在剪切儀上，一般上匣固定，下匣水平移動(dòng)，試驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)在試件上施加垂直荷載下匣水平移動(dòng)，試驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)在試件上施加垂直荷載P，然后在水平方向逐漸施加水平剪切力然后在水平方向逐漸施加水平剪切力T，直至達(dá)到最，直至達(dá)到最大值大值Tmax發(fā)生破壞為止。發(fā)生破壞為止。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定1）直接剪切試驗(yàn)）直接剪切試驗(yàn) 剪切面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力按下式計(jì)算：剪切面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力按下式計(jì)算： A試件剪切面積。 逐漸施加水平剪切力，

16、并觀測(cè)上、下匣之間試件的相對(duì)位移以及垂直位移，可繪制 h 和 hv 曲線。 APATPTT第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定 破壞過程破壞過程 分三個(gè)階段：分三個(gè)階段：.彈性階段，隨彈性階段，隨增大，增大， h 呈線性增加，當(dāng)呈線性增加，當(dāng) p 時(shí)，出現(xiàn)張裂縫時(shí)，出現(xiàn)張裂縫 (裂紋裂紋)。 p屈服強(qiáng)度。屈服強(qiáng)度。. 從從p f 時(shí)，時(shí)， 裂縫發(fā)展直至達(dá)到剪切面完全破壞。此時(shí)的為裂縫發(fā)展直至達(dá)到剪切面完全破壞。此時(shí)的為f 抗剪強(qiáng)度?？辜魪?qiáng)度。 f 峰值強(qiáng)度。峰值強(qiáng)度。. f 達(dá)到后，剪切面的水平位移達(dá)到后，剪切面的水平位移h 在增大

17、，而在增大，而 則不斷降低，則不斷降低，直至直至 0。由于在剪切縫面形成后，剪切面很粗糙，上下面的滑。由于在剪切縫面形成后，剪切面很粗糙，上下面的滑動(dòng)要克服粗糙面阻力。隨著位移增加，粗糙面逐漸被磨圓滑，動(dòng)要克服粗糙面阻力。隨著位移增加，粗糙面逐漸被磨圓滑，則則 從從 max 0 。達(dá)到。達(dá)到0 后不再改變，成為純剪摩狀態(tài)。此后不再改變，成為純剪摩狀態(tài)。此時(shí)的時(shí)的0 為為(純剪強(qiáng)度純剪強(qiáng)度)殘余強(qiáng)度。殘余強(qiáng)度。(MPa) =maxfp0h(mm)(mm)v第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定對(duì)同一種試樣，在不同的對(duì)同一種試樣，在不同的

18、 下進(jìn)行多次試驗(yàn)，即可下進(jìn)行多次試驗(yàn)，即可 得到相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度，得到相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度， 繪制曲線繪制曲線f ，在，在 不大時(shí)不大時(shí)(10MPa)，為，為 一直線，一直線， 則：則： 此式即為庫倫公式，此式即為庫倫公式， c凝聚力凝聚力(MPa)；內(nèi)摩擦角；內(nèi)摩擦角； 摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)。如將殘余強(qiáng)度如將殘余強(qiáng)度 0 與與 作直線，可得純摩強(qiáng)度曲線，。作直線，可得純摩強(qiáng)度曲線，。(MPa)(MPa)0/ f0fftgcfftgtg0第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2）楔形剪切試驗(yàn)）楔形剪切試驗(yàn)試樣：試樣：10105cm303030cm方法：方法：用楔形剪切儀，將試樣

19、傾斜放在用楔形剪切儀，將試樣傾斜放在 剪切儀上剪切儀上,在上部加壓力在上部加壓力p，直至發(fā)生破壞。，直至發(fā)生破壞。按力的平衡條件：按力的平衡條件： f 壓板匣滾珠的摩擦系數(shù)；P壓力機(jī)施加的總垂直力（KN）；剪切面與水平面的夾角；N試件剪切面上的法向總應(yīng)力（KN） Q作用在試件剪切面上的切向總剪力（KN）；將上兩式除以剪切面積，可得到剪切面的正應(yīng)力和剪切力：將上兩式除以剪切面積，可得到剪切面的正應(yīng)力和剪切力： A面積（面積（cm2） 破壞時(shí)的剪切力。破壞時(shí)的剪切力。sincosfPPNcossinfPPQ)sin(cosfAPAN)cos(sinfAPAQf 第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、

20、巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2）楔形剪切試驗(yàn)）楔形剪切試驗(yàn) 改變改變 ，進(jìn)行多個(gè)試驗(yàn)，可得一組，進(jìn)行多個(gè)試驗(yàn)，可得一組 和和 f 值，值， 繪制曲線，繪制曲線， f 為一曲線，當(dāng)為一曲線，當(dāng)10MPa時(shí)接近一直線，時(shí)接近一直線， 由此求出由此求出 c 和和 值。值。 f12345第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定 3) 三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn) 三軸壓縮試驗(yàn)采用壓力機(jī)進(jìn)行。三軸壓縮試驗(yàn)采用壓力機(jī)進(jìn)行。在巖體工程中，巖體一般處在三向應(yīng)力狀態(tài)下，引在巖體工程中，巖體一般處在三向應(yīng)力狀態(tài)下，引用單向受力條件的巖石試驗(yàn)來研究巖石變形、強(qiáng)度

21、用單向受力條件的巖石試驗(yàn)來研究巖石變形、強(qiáng)度特征是不夠的，必須用三軸試驗(yàn)研究巖石在三相受特征是不夠的，必須用三軸試驗(yàn)研究巖石在三相受力條件下的變形及破壞規(guī)律。力條件下的變形及破壞規(guī)律。按應(yīng)力的組合方式，三軸試驗(yàn)可分為兩種：按應(yīng)力的組合方式，三軸試驗(yàn)可分為兩種：的影響目的是研究中間應(yīng)力，三軸不等應(yīng)力試驗(yàn)的影響巖石變形和強(qiáng)度及破壞）對(duì)目的是研究圍壓（，常規(guī)三軸試驗(yàn)232132321第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定 3) 三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)完整巖塊的三軸應(yīng)力試驗(yàn)完整巖塊的三軸應(yīng)力試驗(yàn) 試件為圓柱體或正方體。試件為圓柱體或正方體。

22、 在進(jìn)行三軸試驗(yàn)時(shí)，將試件施加在進(jìn)行三軸試驗(yàn)時(shí)，將試件施加 側(cè)壓力（側(cè)壓力（2 = 3），然后），然后 逐漸增加垂直壓力，直至逐漸增加垂直壓力，直至 破壞，得到破壞時(shí)的大主應(yīng)力，破壞，得到破壞時(shí)的大主應(yīng)力，從而從而 得到一個(gè)破壞時(shí)的應(yīng)力圓。得到一個(gè)破壞時(shí)的應(yīng)力圓。對(duì)于完整巖塊，破壞時(shí)產(chǎn)生的破裂面與對(duì)于完整巖塊，破壞時(shí)產(chǎn)生的破裂面與 1 成成 450-/2 交角。交角。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定 3) 三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)完整巖塊的三軸應(yīng)力試驗(yàn)完整巖塊的三軸應(yīng)力試驗(yàn) 采用同樣的巖塊，改變側(cè)壓力采用同樣的巖塊，改變側(cè)壓力3

23、，進(jìn)行多個(gè)試驗(yàn)，可得到與進(jìn)行多個(gè)試驗(yàn)，可得到與 3 相對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)的 1 ，繪制莫爾圓，繪制莫爾圓，得到莫爾圓包線，得到莫爾圓包線，即為巖石的抗剪強(qiáng)度即為巖石的抗剪強(qiáng)度曲線（近似看作直線），曲線（近似看作直線），由此可求得由此可求得 c 和和 /90-90-/11/1/1/oo/第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定 3) 三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)有一條裂隙的巖塊三軸壓力試驗(yàn)有一條裂隙的巖塊三軸壓力試驗(yàn)由于有裂隙存在，將沿裂隙面產(chǎn)生定向剪切。由于有裂隙存在，將沿裂隙面產(chǎn)生定向剪切。對(duì)每一組對(duì)每一組 1、3 作莫爾圓的包線，可求得作莫爾

24、圓的包線，可求得 c 和和 。該值代表。該值代表裂隙的抗剪強(qiáng)度。當(dāng)包線通過原點(diǎn)時(shí)，裂隙的抗剪強(qiáng)度。當(dāng)包線通過原點(diǎn)時(shí)，c0，即純剪強(qiáng)度。，即純剪強(qiáng)度。對(duì)比完整、非完整對(duì)比完整、非完整(有裂隙有裂隙)巖塊的試驗(yàn)結(jié)果。巖塊的試驗(yàn)結(jié)果。顯然，對(duì)同一類型巖石，顯然，對(duì)同一類型巖石， 有裂隙面的巖石抗剪強(qiáng)度有裂隙面的巖石抗剪強(qiáng)度 低于完整巖塊的抗剪強(qiáng)度。低于完整巖塊的抗剪強(qiáng)度。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定 3) 三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)各項(xiàng)異性各項(xiàng)異性 由于巖石中有裂隙和層理存在，由于巖石中有裂隙和層理存在， 其強(qiáng)度表現(xiàn)出各項(xiàng)異性，其強(qiáng)度表現(xiàn)出各項(xiàng)異性， 即，沿不同方向上的破壞壓力不同。即，沿不同方向上的破壞壓力不同。第三章 巖石強(qiáng)度巖石力學(xué)課四、四、 巖石的抗剪強(qiáng)度巖石的抗剪強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定、抗剪強(qiáng)度的測(cè)