岩石的强度特性

岩石的强度特性
岩石的强度是指岩体抵抗破坏的能力；岩体是由岩块和结构面组成的地质体。

多结构面岩体强度
取三组结构面岩石试件，首先绘出三组结构面及岩石的强度包络线和受力状态莫尔圆，若第一组结构面的受力状态点落在第一组结构面的强度包络线τ=Cω1+σtanυω1上或其之上，即第一组结构面与σ1的夹角β满足2β1'≤2β2'≦2β3'，则岩体将沿第一组结构面破坏。

β'满足2β2'≦2β'2β1'，则岩体将不沿第一结构面破；而若此时，第二组结构面与σ1的夹角β''满足2β1''≦2β''≦2β2''，则岩体将沿第二组结构面破坏。

以此类推，若第三组节理的受力状态点均落在其相应的强度包络线之下，即2β'2<2β'<2β1',2β<2''<2β''<2β1'',2β2'''<2β'''<2β1'''则此时，岩体将不沿三组结构面破坏，而将沿β0=π/4+υ0/2的岩石截面破坏。

岩体和岩块破坏时主应力之间的关系为σ1=σ3+√（mσcσ3+S(σc)^2） ,令σ3=0，可得单轴抗压强度σmc=（√S）σc
将σ1=0代入并对σ3求解得岩体单轴抗压强度σmc=½σc（m-√(m^2+4s))。

知识归纳整理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想法参照标准：《工程岩体试验想法标准》（GB/T50266-99）。

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求知若饥，虚心若愚。

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，普通而言，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，岩石可看作是延续的、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慷慨面来决定的。

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、罗列、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：岩石中矿物颗粒经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。

岩石工程特性主要指标岩石工程特性主要指标是用于描述和评价岩石在工程应用中的特性和性能的一系列指标。

这些指标可以用来评估岩石的强度、变形特性、稳定性以及在岩石工程设计和施工过程中的适用性。

以下是一些常见的岩石工程特性主要指标：1.岩石强度指标岩石的强度指标是衡量岩石抵抗外部荷载作用下破坏的能力。

常见的强度指标包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。

抗压强度是岩石最常用的强度指标之一，它表示岩石在垂直于作用方向的外部压力下能承受的最大应力。

抗拉强度是岩石抵抗拉伸作用的能力，常用于评估岩石的断裂性质。

抗剪强度是岩石抵抗剪切作用的能力，常用于评估岩石的稳定性。

2.岩石变形特性指标岩石的变形特性指标描述了岩石在受力作用下的变形行为。

常见的变形特性指标包括弹性模量、泊松比、抗弯刚度和岩石的变形模量。

弹性模量代表岩石在受力后恢复原状的能力。

泊松比表示岩石在受力过程中体积收缩的程度。

抗弯刚度是评估岩石抵抗弯曲变形的能力。

岩石的变形模量是描述岩石在受力作用下的变形程度的指标。

3.岩石稳定性指标岩石的稳定性指标是评估岩石在自重和外部荷载作用下的稳定性的能力。

常见的稳定性指标包括摩擦角、强度准则和岩石的排水能力。

摩擦角是用于描述岩石表面之间摩擦的指标，较大的摩擦角表示岩石结构稳定性更好。

强度准则是用于评估岩石破坏的标准，包括强度准则、稳定性准则和应力准则。

岩石的排水能力是指岩石在受水作用时的渗透性和排水性能。

4.岩石侵蚀特性指标岩石的侵蚀特性指标是用来描述岩石在风化、侵蚀、冻融循环等自然环境作用下的耐久性和稳定性。

常见的侵蚀特性指标包括岩石的吸水性、抗冻性和耐候性。

岩石的吸水性是描述岩石对水的渗透能力，抗冻性是评估岩石在冻融循环作用下的稳定性和耐久性。

岩石的耐候性是指岩石在大气、水分和化学作用下的稳定性和抗侵蚀性能。

综上所述，岩石工程特性主要指标包括岩石的强度指标、变形特性指标、稳定性指标和侵蚀特性指标。

这些指标是评估岩石适用性和在岩石工程设计和施工中的性能表现的重要依据。

（一）掌握岩石的物理力学指标及其试验方法；了解岩石的强度特性、变形特性、强度理论；掌握工程岩体分级标准。

1.物理力学指标（物理性质指标）
岩石的容重：单位体积内岩石(包括孔隙体积)的重量称为岩石的容重，单位（N/m³）。

干容重：就是指不含水分状态下的容重。

一般用于表示土的压实效果，干容重越大表示压实效果越好。

最大干容重：是在实验室中得到的最密实状态下的干容重。

密度：单位体积所具有的质量称为密度，公式ρ=m/V(kg/m3);单位体积所具有的重量称为容重，公式γ=G/V（N/m3)，容重等于密度和重力加速度的乘积，即γ=ρg，单位是牛/立方米（N/m³）。

岩石的比重：岩石的比重就是绝对干燥时岩石固体部分实体积(即不包含孔隙的体积)的重量与同体积水(4℃)的重量之比。

单轴压缩试验试件要求：
端部效应是指试样受压时，两端部受其与试验机承压极间摩擦力的束缚、不能自由侧向膨胀而产生的对强度试验值的影响。

渗透系数
2.物理力学指标（变形性质指标）
弹性模量
变形模量
泊松
弹性模量：单位应变的应力。

3.物理力学指标（强度性质指标）
强度指标：抗压强度、抗剪强度、抗剪断强度、抗切强度、抗拉强度
三轴压缩试验：
岩石的强度特性、变形特性、强度
岩石三轴试验要求尽可能地使岩石处于三轴受力情况下
、。

第四章岩石的强度岩石强度是岩石的一种重要的力学特性。

是指岩石抵抗载荷（外力）而不受屈服或破裂的能力,是岩石承受外力的极限应力值。

岩石受力后会发生变形，一旦应力达到岩石的极限应力值，岩石就会发生破坏。

在岩石强度应力值之前，存在屈服点(应变明显增大，而应力不再需要明显增大时的应力)，超过屈服点和达到极限强度(岩石破裂要达到的最大应力值)前，一般仍有一些抵抗应变而恢复原形的能力，但达到极限强度后岩石破裂，就完全失去恢复能力。

通常所讲的岩石强度，一般是指岩石样件的测量强度，它仅代表岩体内岩块的强度，不能代表整个岩体的强度。

但在涉及岩石强度的工程问题中，一般是针对岩体的强度，而岩体往往包含一些软弱的结构面。

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。

因此，岩体的强度取决于这些岩块强度和结构面的强度，岩块内微结构面的作用将直接反映到岩石的力学性质上。

岩石受力方式的不同，表现出的强度特性不尽相同。

如在张力、压力和剪切力的作用下，同种岩石会呈现出不同的强度特性。

因此岩石具有抗张、抗压和抗剪切强度等之分。

岩石受力条件的不同，可表现出变形、破裂、蠕变等现象，这些现象有着一定的规律性。

岩石的强度是衡量岩石基本力学性质的重要指标，是建立岩石破坏判据的重要指标，还可估计其他力学参数。

岩石的这些力学特性广泛用于建筑行业、水利水电工程、地质灾害研究与预防、断裂构造研究等方面。

4.1影响岩石强度的主要因素1)岩石成分和结构组成岩石的矿物种类及含量、矿物颗粒大小、固结程度、胶结物种类、矿物形态与分布等均影响到岩石的各种强度。

固结程度高、硅质胶结、细粒、交错结构的强度大。

2)岩石中不连续面和间断面岩石中微裂缝、微小断裂、节理层理等的发育程度和分布情况直接影响到岩石的强度，这些不连续或间断面会降低岩石在不同方向上的强度。

3)岩石孔隙度及流体性状岩石的孔隙度以及其中所含流体种类、饱和度、渗透率等因素以较复杂的关系影响着岩石强度。

岩石的强度影响因素
岩石的强度受到以下几个因素的影响：
1. 岩石类型：不同类型的岩石具有不同的强度特性。

例如，花岗岩通常具有较高的抗压强度，而页岩则较容易破碎。

2. 孔隙度：岩石中的孔隙度（即岩石中的空隙比例）会影响岩石的强度。

较高的孔隙度通常会导致较低的强度。

3. 矿物组成：岩石的矿物组成会对其强度产生影响。

一些矿物具有较强的结晶性和耐磨性，从而增加岩石的强度。

4. 浸染：岩石中存在的水、油或气体等浸染物质会影响岩石的强度。

水的浸染会引起岩石的膨胀和破碎，从而降低岩石的强度。

5. 温度：岩石的温度变化对其强度有显著的影响。

温度升高会导致岩石膨胀，降低其强度。

6. 地质构造：不同的地质构造会对岩石的强度产生影响。

例如，断层和节理等结构会导致岩石的强度不均匀。

7. 加载时间和速率：岩石受到的加载时间和加载速率也会影响其强度。

在较短
的时间内加载或应力应变速率较高时，岩石的强度通常会降低。

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。

石灰岩岩石强度引言石灰岩是一种常见的沉积岩，由于其丰富的资源和多样化的用途，对其强度进行研究具有重要意义。

本文将探讨石灰岩的强度特性、测试方法和影响因素，并介绍一些常见的应用领域。

石灰岩的强度特性石灰岩具有以下几个主要的强度特性：抗压强度抗压强度是指材料在受到垂直加载时能够承受的最大压力。

石灰岩通常具有较高的抗压强度，一般在100-200 MPa之间。

抗拉强度抗拉强度是指材料在受到拉伸力作用时能够承受的最大应力。

相比于抗压强度，石灰岩的抗拉强度较低，通常在5-25 MPa之间。

弯曲强度弯曲强度是指材料在受到横向加载时能够承受的最大应力。

石灰岩在不同方向上具有不同的弯曲强度，通常在10-50 MPa之间。

剪切强度剪切强度是指材料在受到剪切力作用时能够承受的最大应力。

石灰岩的剪切强度通常较低，一般在2-10 MPa之间。

石灰岩强度测试方法为了准确评估石灰岩的强度特性，需要进行一系列实验测试。

以下是几种常见的石灰岩强度测试方法：压缩试验压缩试验是最常用的测试方法之一，通过将石灰岩样品置于压力机上，并施加垂直压力来测量其抗压强度。

拉伸试验拉伸试验用于测量石灰岩的抗拉强度，样品通常采用圆柱形或长方体形状，在拉伸机上施加拉力来测量其断裂点。

弯曲试验用于测量石灰岩的弯曲强度，样品采用梁或板形状，在测试机上施加横向载荷来测量其断裂点。

剪切试验剪切试验用于测量石灰岩的剪切强度，样品通常采用圆柱形或直角三棱柱形状，通过施加剪切力来测量其抗剪强度。

影响石灰岩强度的因素石灰岩的强度受多种因素的影响，以下是几个主要因素：成分和结构石灰岩的成分和结构对其强度具有重要影响。

含有较高比例的钙质和镁质成分的石灰岩通常具有较高的强度。

此外，结晶度、孔隙率和裂隙等也会对石灰岩的强度产生影响。

孔隙水孔隙水是指存在于石灰岩孔隙中的水。

当孔隙水被排除时，石灰岩的强度会增加。

因此，在进行石灰岩强度测试时，需要注意将样品充分干燥。

温度和湿度温度和湿度对石灰岩的强度也有一定影响。

岩石天然强度与饱和强度岩石是地壳中的常见构成物质，它们在地球漫长的演化过程中承受着巨大的压力和温度变化。

这些条件使得岩石具备了一定的天然强度，它们能够抵御外界的力量和变化。

然而，岩石的饱和强度也是一个重要的指标，它与岩石的孔隙结构和含水量有关。

下面将详细介绍岩石的天然强度和饱和强度，并探讨它们对地质工程和环境保护的意义。

一、岩石的天然强度岩石的天然强度是指岩石在没有外力作用下的抗压能力。

它与岩石的成分、结构、纹理和岩石形成过程有关。

一般来说，岩石的天然强度较高，能够承受较大的压力。

例如，花岗岩由于具有坚硬的矿物颗粒和致密的结构，其天然强度较高，适合用于建筑材料和路基工程等领域。

而泥岩由于含有较多的粘土矿物和孔隙，其天然强度较低，易于发生破坏。

岩石的天然强度对地质工程具有重要意义。

在隧道、地下开采和水利工程等施工中，需要对岩石进行钻探和爆破。

岩石的天然强度可以帮助工程师选择合适的施工方法和工具，确保施工的顺利进行。

此外，岩石的天然强度也对地下水资源的开发和保护起着重要作用。

如果岩石的天然强度较低，地下水可能会通过裂缝和孔隙进入地下水层，导致水质污染和地质灾害。

二、岩石的饱和强度岩石的饱和强度是指岩石在含水状态下的抗压能力。

它与岩石的孔隙结构、含水量和水分分布有关。

在自然界中，岩石往往存在着一定的孔隙和裂缝，这些孔隙可以储存水分。

当岩石中的孔隙充满水分时，岩石的饱和强度会下降，易于发生破坏。

例如，在地下水位上升或降低的地区，岩石的饱和强度可能会发生明显的变化。

岩石的饱和强度对地质工程和环境保护同样具有重要意义。

在岩土工程中，岩石的饱和强度是设计和施工的重要参数。

工程师需要根据岩石的饱和强度来选择合适的施工方法和材料，以确保工程的稳定和安全。

此外，岩石的饱和强度对地下水资源的保护也非常重要。

如果岩石的饱和强度较低，地下水可能会通过岩石中的孔隙和裂缝流失，导致地下水资源的浪费和水土流失。

岩石的天然强度和饱和强度是岩石力学性质的重要指标。