1-2岩石的力学性质-岩石强度讲解

岩石的力学性质
(强度性质)
模块六岩石的工程地质性质
1.物理意义及定义式
岩石的单轴抗压强度：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度。

=
式中：
n Rc为抗压强度，MPa；
n P
为试件破坏时的荷载，MN；n A为试样断面面积，m²。

2.影响岩石抗压强度的因素
n矿物强度和胶结物强度；
n岩石空隙中的水；
n岩石的风化程度；
n“形状效应”和“尺寸效应”
n加荷速率
1.物理意义及定义式
破坏时所能承受的最大拉应力，
称为岩石的抗拉强度。

=
点荷载法
间接试验拉伸破坏试验1.物理意义及定义式
直接试验
劈裂法
三、岩石的抗剪强度岩石的抗剪强度:
凝聚力C 内摩擦角φ岩石的抗剪强度指标：
岩石的剪切试验：n 是指岩石抵抗剪切破坏的最大能力。

抗剪断试验摩擦试验抗切试验
课程小结
n首先认识了岩石的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度三类强
度指标。

n了解到岩石的破坏是由于沿某方向上的应力超过对应的强
度而发生的。

n单轴抗压强度R c、抗拉强度R t、抗剪强度指标（凝聚力C和
内摩擦角φ）的物理意义、测定方法和影响因素。

回忆一下
岩石抗拉强度的室内测试，常采用哪种测试方法呢？
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谢谢观看。

岩⽯的强度
岩⽯的强度是岩⽯抵抗外⼒破坏的能⼒，也以“帕斯卡”为单位，⽤符号Pa表⽰。

岩⽯受⼒作⽤破坏，表现为压碎、拉断和剪切等，故有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。

（1）抗压强度。

抗压强度是岩⽯在单向压⼒作⽤下抵抗压碎破坏的能⼒，是岩⽯最基本最常⽤的⼒学指标。

在数值上等于岩⽯受压达到破坏时的极限应⼒。

抗压强度主要与岩⽯的结构、构造、风化程度和含⽔情况等有关，也受岩⽯的矿物成分和⽣成条件的影响。

所以，岩⽯的抗压强度相差很⼤，胶结不良的砾岩和软弱页岩⼩于20MPa，坚硬岩浆岩⼤于250MPa.
（2）抗拉强度。

抗拉强度是岩⽯抵抗拉伸破坏的能⼒，在数值上等于岩⽯单向拉伸破坏时的张应⼒。

岩⽯的抗拉强度远⼩于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较⼤的部位受拉破坏，产⽣张性裂隙。

（3）抗剪强度。

抗剪强度是指岩⽯抵抗剪切破坏的能⼒，在数值上等于岩⽯受剪破坏时的极限剪应⼒。

在⼀定压应⼒下岩⽯剪断时，剪破⾯上的剪应⼒，称为抗剪断强度，其值⼀般都⽐较⾼。

抗剪强度是沿岩⽯裂隙或软弱⾯等发⽣剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。

三项强度中，岩⽯的抗压强度，抗剪强度居中，抗拉强度最⼩。

抗剪强度约为抗压强度的10％～40％，抗拉强度仅是抗压强度的2％～16％。

岩⽯越坚硬，其值相差越⼤，软弱岩⽯的差别较⼩。

岩⽯的抗压强度和抗剪强度，是评价岩⽯（岩体）稳定性的主要指标，是对岩⽯（岩体）的稳定性进⾏定量分析的依据之⼀。

岩石的基本物理力学性质岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩体力学中研究最早、最完善的力学性质。

岩石密度：天然密度、饱和密度、质量指标密度、重力密度岩石颗粒密度孔隙性孔隙比、孔隙率含水率、吸水率水理指标渗透系数抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率抗冻性抗冻性系数单轴抗压强度单轴抗拉强度抗剪强度三向压缩强度岩石的基本物理力学性质◆岩石的变形特性◆岩石的强度理论试验方法参照标准：《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266-99）。

第二章岩石的基本物理力学性质第一节岩石的基本物理性质第二节岩石的强度特性第三节岩石的变形特性第四节岩石的强度理论回顾----岩石的基本构成岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，一般而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。

岩石是构成岩体的基本组成单元。

相对于岩体而言，岩石可看作是连续的、均质的、各向同性的介质。

岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定的。

回顾----岩石的基本构成一、岩石的物质成分●岩石是自然界中各种矿物的集合体。

●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。

●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。

●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。

回顾----岩石的基本构成二、岩石的结构是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。

其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。

回顾----岩石的基本构成●岩石结构连结结晶连结和胶结连结。

结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。

这种连结结晶颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，但随结构的不同而有一定的差异。

岩石力学知识点总结一、岩石的力学性质岩石的力学性质是指岩石在外力作用下的响应和变形规律，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等。

这些性质对于工程设计和地质灾害的防治非常重要。

岩石的力学性质受到多种因素的影响，包括岩石的成分、结构、孔隙度、水分含量等。

1. 抗压强度抗压强度是指岩石在受到垂直方向外力作用下的抵抗能力。

岩石的抗压强度可以通过实验或者间接方法来进行测定，通常以MPa为单位。

抗压强度受到岩石成分和密度的影响，通常晶体颗粒越大、结晶度越高的岩石其抗压强度越高。

2. 抗拉强度抗拉强度是指岩石在受到拉伸力作用下的抵抗能力。

通常岩石的抗拉强度远远低于其抗压强度，因为岩石在自然界中很少受到拉力的作用。

抗拉强度常常通过实验来进行测定，其数值对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要意义。

3. 抗剪强度抗剪强度是指岩石在受到切割或者剪切力作用下的抵抗能力。

岩石的抗剪强度与其结构和组成有关，一般来说，岩石中存在着一定的位移面和剪切面，这些面的摩擦和滑移对于岩石的抗剪强度产生了重要的影响。

4. 弹性模量弹性模量是指岩石在受到外力作用下的弹性变形能力。

弹性模量也叫做“模量”，其数值越高，说明岩石在受到外力作用下的变形越小。

弹性模量对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要的意义。

二、岩石的变形和破坏规律岩石在受到外力作用下会发生变形和破坏，其变形和破坏规律对于地质工程的设计和地质灾害的防治具有重要的意义。

岩石的变形和破坏规律受到多种因素的影响，包括岩石的力学性质、结构、孔隙度、水分含量等。

1. 岩石的变形规律岩石在受到外力作用下会发生变形，其变形规律通常表现为弹性变形、塑性变形和破坏。

弹性变形是指岩石在受到外力作用后能够恢复原状的变形，塑性变形是指岩石在受到外力作用后不能够恢复原状的变形，破坏是指岩石在受到外力作用后达到极限状态，无法继续承受力的作用。

2. 岩石的破坏规律岩石在受到外力作用下会发生破坏，其破坏规律通常表现为压缩破坏、拉伸破坏和剪切破坏。

岩石的力学特性及强度准则岩石力学性质主要是指岩石的变形特征及岩石的强度。

由于在石油工程中，并壁稳定、出砂分析、水力压裂、储层物性变化等都与岩石力学性质亲密相关，因此有必要讨论岩石的力学性质及其在物理环境下应力场中的反映。

影响岩石力学性质的因素许多，例如岩石的类型、组构、围压、温度、应变率、含水量、载荷时间以及载荷性质等。

要讨论这些简单因素对岩石力学性质的影响，只能在试验艾博希室内严格掌握某些因素的状况下进行。

岩石的变形特性，最直观的表达方法是通过应力一应变关系曲线及应变随时间变化的曲线来表示。

通常首先讨论在常温、常压（即室温与通常大气压）条件下岩石的力学性质，然后再考虑其他影响因素下岩石的力学性质。

这样才能渐渐弄清在地质条件下，综合因素对岩石力学性质的影响。

岩石在常温、常压下一般产生脆性破坏，但深埋地下的岩石却表现为明显的延性。

，岩石这一性质的变化是由于所处物理环境的转变造成的。

所谓脆性与延性至今尚无非常明确的定义。

一'般所谓脆性破坏是指由弹性变形发生急剧破坏，破坏后塑性变形较小。

延性是指弹性变形之后产生较大的塑性变形而导致破坏，或直接进展为延性流淌。

所谓延性流淌IC现货商是指有大量的永久变形而不至于破坏的性质* 对于岩石而言，破坏前的应变或永久应变在3%以下可作为脆性破坏，5%以上作为延性破坏，3% 一5%为过渡状况。

由于地下的岩体和井壁围岩均处于三向应力状态，所以对岩石力学性态的测定不能靠简单的单轴压缩试验方法，而必需在肯定的围压作用厂（必要时还要考虑温度的作用）进行试验测定。

真三轴试验（岩石上三个主方向的作用力均不等）非常简单，一般均不采纳。

普退采纳的是常规三轴压缩试验方法，一般用圆柱形岩样，在其横向施加液体围压，即在水平的两个主方向上的应力相等且等于围压久，如图1—1所示。

假如上下垫块是带孔可渗透的，亦可通入孔隙流体压力以讨论孔隙压力的影响。

在试验过程中把岩样放在高压室中先对岩样四周用围压油加压至所需的值9c（需要时亦可加孔隙压至所需的夕。