岩石力学4章资料.pptVIP

（三）现场岩体剪切实验 在采矿领域，目前测定现场岩体的抗剪强度，主要采用直接剪切法。 在平巷中割切出一凸形岩块，底部面积为1平方米，在岩石上安装千斤顶施加一定压力，其侧面也布置一倾斜的千斤顶，角度为 ＝15度逐渐增加载荷，直至岩块沿AB面剪断（如图4-19(a)所示）， AB面上的剪切应力(shear stress )与正应力(normal stress )分别为： 对岩石性质相同的岩块采用不同的垂直压力N重复上述实验，这样可以得到一组 、 值。在 坐标系中可以得到一条抗剪强度曲线。 ? 在没有考虑其它因素影响情况下，各种强度大小的顺序为： 三轴抗压强度＞单轴抗压强度＞抗剪强度＞单轴抗拉强度。 triaxial compressive strength ＞uniaxial compressive strength ＞shear strength ＞ uniaxial tensile strength . 岩石的三轴抗压强度最高，而单轴抗拉强度最低。单轴抗压强度为单轴抗拉强度的10-50倍，而为抗剪强度的3-10倍左右。 本章结束！ 用圆柱状岩石劈裂法进行岩石抗拉强度实验时，若同时采用电阻应变仪观察试件中心处的电阻应变片的纵向应变(vertical strain)及横向应变(horizontal strain) ，亦可求得岩石的弹性参数：弹性模量（Elastic modulus ）、泊松比（Poisson’s ratio ）。 圆柱试件中心处的横向拉应力和纵向压应力分别为： 上式中，Po为单位厚度的载荷，即P/l 根据平面应力状态广义虎克定律，中心处应变为： 进一步改写为： 若采用立方体试件，如图4-11 (a)所示，沿竖直线的水平拉应力分布如图4-11 (b)所示，在试件中心拉应力为0.98 ，所以抗拉强度近似为： 图4—11 劈裂法在立方体试件垂直中心线上水平应力的分布 页岩、砂岩等沉积岩，由于存在层理(bedding)，沿层理面(bedding plane)抗拉强度(tensile strength )最低。需要做如图4-12所示的三种实验，以确定层状岩石的抗拉强度。 设载荷与层面之间如图4-12 (a)、(b)、（c）所示，其抗拉强度为 、 、 则页岩三个方向的抗拉强度的比为： : : =100:83:68 岩石抗拉强度远远低于抗压强度，一般前者为后者的1/10-1/20，甚至为1/50。 其抗拉强度低的原因主要是由于岩石内部孔隙的影响，一般情况由于岩石内部微裂隙、孔隙较为发育，这种缺陷对抗拉强度降低尤为敏感，在拉应力作用下具有削弱岩石强度的效应。 岩石的抗拉强度还受到岩石本身内部组分的影响，例如矿物成份，颗粒间胶结物的强度都影响岩石的抗拉强度。 另外，岩石的抗拉强度一般随着加载速率的增加而增大。岩石的抗拉强度随着温度、湿度及孔隙度增加而降低。这个结论与抗压强度相同，但增加或减低的幅度却并不一样。 一、抗剪强度（shear strength ）的定义 抗剪强度一般有两种定义： 一种是指试件在法向载荷作用下，岩石剪切破坏面上的最大剪应力（shear force ）； 另一种定义为纯剪切时（即没有法向载荷），剪切破坏面上的最大剪应力。 第四节 岩石的抗剪强度及其影响因素 两种定义方法中，前者考虑到剪切破坏时岩石中包含着粘聚力和内摩擦力；后者仅仅取决于粘聚力。因此，亦有人称前者为抗剪强度，称后者为抗切强度。 目前采用第一种定义方法的比较多。本节所讲的抗剪强度，即指有法向载荷（normal force ）时岩石剪切破坏面上的最大剪应力。 二、岩石抗剪强度的实验方法 确定岩石抗剪强度的实验方法，分室内和现场两种，室内常采用直接剪切实验及三轴实验（triaxial test ）。 （一）直接剪切实验一倾斜压模剪切法 最广泛采用的是楔形简单剪切仪，主要装置如图4-13所示，将长方柱体（10×10×15cm )试件放置在剪切仪中，在压力机上施加压力进行剪切破坏试验