岩石力学课程Chapter

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1、第三章岩石/岩体的强度Chapter3Rock/RockMassStrength目的：学习岩石强度概念及其工程实际意义；概述岩石破坏的几种主要形式及特点和岩石材料特性。要求：掌握岩石的破坏形式与岩石材料之间的关系，岩石强度的测试方法与计算公式。重点：影响岩石抗压强度的因素分析、补充的非标准岩样的抗压强度换算及测试方法。用劈裂法测定抗拉强度的理论解释。难点：牢记并理解和掌握各种计算强度的公式、参数含义及单位。。学习提示LearningHints§3.1概述强度的概念中文：强度英文：strength定义：材料或结构

2、在不同的环境条件下承受外载荷的能力，也可定义为材料在经受外力或其他作用时抵抗破坏的能力。岩石的强度：~§3.1概述重要性（涉及工程的安全性和经济性）高坝等水工建筑物造在岩基上，岩基受到很大荷载，岩基是否能承受这么大的荷载呢?高边坡陡峻矗立，它会不会发生坍滑呢?在岩体内开挖地下洞室，例如开挖水工隧洞、修建地下电站，洞周围岩石(围岩)的应力增大，围岩会不会破坏呢?这一系列问题都与岩石的强度有密切关系。因此，研究岩石的破坏形式以及岩石抵抗外力破坏的能力——岩石的强度，具有重要意义。大岗山水电站高边坡§3.1概述岩体边

3、坡→稳定性评价，加固处理（锚固、浇注、抗滑桩设计）重要性（涉及工程的安全性和经济性）地下洞室开挖和运行过程中的围岩稳定坝基稳定（拱坝坝肩、重力坝坝基）节点数16240单元数14702武都重力坝坝基§3.1概述复杂性岩块(完整岩石)转化为多节理岩体的过渡，突出表明了决定岩体强度的难度。显然，岩体的强度不仅与组成岩体的岩石的性质有关，而且与岩体内的结构面(节理、裂隙、层理、断层等)有关；此外，还与其所受的应力状态有关。§3.1概述结构面特别是软弱结构面是岩体最薄弱的地方，几组软弱结构面将岩体分割成各种形状和大小不同

4、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，但这些微结构面甚小，肉眼不易觉察，一般不影响供室内外试验用的完整岩石的试件。复杂性§3.1概述复杂性岩石的强度包括岩块的强度和结构面的强度，以及耦合效应＋地质环境因素影响（地应力、地下水等）。§3.2岩石的破坏形式岩石发生破坏时，变形很小，明显声响，一般发生在单轴或低围压坚硬岩石（岩爆）。脆性破坏破坏时，变形较大，有明显的“剪胀”效应，一般发生在较软弱岩石或高围压坚硬岩石。塑性破坏由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱

5、结构面，岩层整体性受到破坏；在外荷载作用下，当结构面上的剪应力大于该面上的强度时，岩体发生沿弱面的剪切破坏。沿软弱结构面（原生）剪切破坏§3.2岩石的破坏形式沿软弱结构面（原生）剪切破坏脆性破坏塑性破坏返回§3.3岩石的单轴抗压强度概念：岩石试件在单轴压力（无围压而轴向加压力）下抵抗破坏的极限能力或极限强度，数值上等于破坏时的最大压应力。意义：衡量岩块基本力学性质的重要指标；岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标；用来大致估算其他强度参数。§3.3岩石的单轴抗压强度3.3.1单轴抗压实验装置普通岩石三轴压力机

6、长江500型最大轴压500T，围压1250K/cm缺点：系统刚度低，试验中自身变形大，吸收大量能量，在岩样屈服，承载力下降时，系统释放大量能量，岩样急速破坏，使岩样在瞬间破坏（0.1-0.5s），这种失稳破坏造成试验的不完整性，很难获得理想的全应力～应变曲线。MTS815岩石与混凝土高温高压试验系统（美国）§3.3岩石的单轴抗压强度刚性压力机MTS－MaterialsTestingSolution提高试验机的系统刚度配置先进的闭环控制系统3.3.1单轴抗压实验装置3.3.2单轴抗压强度根据《水利水电工程岩石试验

7、规程》：§3.3岩石的单轴抗压强度破裂角＝点荷载试验§3.3岩石的单轴抗压强度3.3.2单轴抗压强度3.3.2单轴抗压强度§3.3岩石的单轴抗压强度常见岩石的抗压强度岩石名称抗压强度（MPa）岩石名称抗压强度（MPa）岩石名称抗压强度（MPa）辉长岩180~300辉绿岩200~350页岩10~100花岗岩100~250玄武岩150~300砂岩20~200流纹岩180~300石英岩150~350砾岩10~150闪长岩100~250大理岩100~250板岩60~200安山岩100~250片麻岩50~200千枚岩、片

8、岩10~100白云岩80~250灰岩20~2003.3.2岩石的单轴抗压强度§3.3岩石的单轴抗压强度矿物成分结晶程度及颗粒大小胶结情况生成条件风化作用密度试件形状和尺寸水的作用加载速率影响岩石抗压强度的因素§3.4岩石的抗拉强度概念：岩石的抗拉强度是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值，它在数值上等于破坏时的最大拉应力。意义：衡量岩体力学性质的重要指标；用来建立岩石强度判据