常见岩石的强度性质

当前位置：课程学习/第四章岩块的变形与强度性质/第三节岩块的强度性质第三节岩块的强度性质岩块的强度是指岩块抵抗外力破坏的能力。根据受力状态不同，岩块的强度可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度等。一、单轴抗压强度σc1、定义在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，简称抗压强度（MPa）。2、研究意义（1）衡量岩块基本力学性质的重要指标。（2）岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标。（3）用来估算其他强度参数。3、测定方法抗压强度试验点荷载试验4、常见岩石的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、片岩10~100白云岩80~250灰岩20~200二、单轴抗拉强度σt1、定义单向拉伸条件下，岩块能承受的最大拉应力，简称抗拉强度。2、研究意义（1）衡量岩体力学性质的重要指标（2）用来建立岩石强度判据，确定强度包络线（3）选择建筑石材不可缺少的参数3、测定方法直接拉伸法间接法（劈裂法、点荷载法）4、常见岩石的抗拉强度常见岩石的抗拉强度岩石名称抗拉强度（MPa）岩石名称抗拉强度（MPa）岩石名称抗拉强度（MPa）辉长岩15~36花岗岩7~25页岩2~10辉绿岩15~35流纹岩15~30砂岩4~25玄武岩10~30闪长岩10~25砾岩2~15石英岩10~30安山岩10~20灰岩5~20大理岩7~20片麻岩5~20千枚岩、片岩1~10白云岩15~25板岩7~155、抗拉强度与抗压强度的比较岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，岩块抗拉强度受其影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因此，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用以表征岩石的脆性程度。岩块的几种强度与抗压强度比值岩石名称与抗压强度的比值抗拉强度抗剪强度抗弯强度煤0.009~0.060.25~0.5页岩0.06~0.3250.25~0.480.22~0.51砂质页岩0.09~0.180.33~0.5450.1~0.24砂岩0.02~0.170.06~0.440.06~0.19石灰岩0.01~0.0670.08~0.100.15大理岩0.08~0.2260.272花岗岩0.02~0.080.080.09石英岩0.06~0.110.176三、剪切强度1、定义在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度。2、类型（1）抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。（2）抗切强度：指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。（3）摩擦强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪切破坏时的最大剪应力。3、研究意义反映岩块的力学性质的重要指标。用来估算岩体力学参数及建立强度判据。4、抗剪断强度的测试方法直剪试验变角板剪切试验三轴试验5、常见岩石的剪切强度常见岩石的剪切强度岩石名称内摩擦角（°）内聚力（MPa）岩石名称内摩擦角（°）内聚力（MPa）辉长岩50~5510~50花岗岩45~6014~50辉绿岩55~6025~60流纹岩45~6010~50玄武岩48~5520~60闪长岩53~5510~50石英岩50~6020~60安山岩45~5010~40大理岩35~5015~30片麻岩30~503~5页岩15~303~20灰岩35~5010~50砂岩35~508~40白云岩35~5020~50砾岩35~508~50千枚岩、片岩26~651~20板岩45~602~20四、三轴压缩强度1、定义试件在三向压应力作用下能抵抗的最大的轴向应力。2、测定方法三轴试验3、利用三轴试验确定抗剪强度根据一组试件(4个以上)试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的σ3以及单轴抗拉强度σt。在σ-τ坐标系中可绘制出岩块的强度包络线。除顶点外，包络线上所有点的切线与σ轴的夹角及其在τ轴上的截距分别代表相应破坏面的内摩擦角(φ)和内聚力(C)。4、几种强度之间的换算根据应力摩尔圆可以进行几种强度之间的换算,已知其中某些强度，可以计算其他的强度值。假设强度包络线为直线（在σ310MPa的情况下，往往这样。），如下图，可以得到下面的公式：由此可以根据岩石的内摩擦角、内聚力和σ3计算岩石的三轴强度。同样，也可以得到下式：由此可以计算岩石的抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦角。