岩石三轴压缩实验的强度特性和应用.pdf

第 卷 第 期 26 4 华 南 地 震 Vol.26,No.4 年 月 2006 12 SOUTHCHINAJOURNALOFSELSMOLOGY Dec.,2006 岩石三轴压缩实验的强度特性及应用 李亚林，高 雷，郭德顺，颜玉定 （广东省地震局，广东 广州 510070） 摘要：结合实例对岩石三轴实验数据的一些主要特点和适合应用的领域进行了探讨。结果 为： 岩石的三轴抗压、抗剪强度随围压 （或深度）的增大而增大。低围压时，呈线性增 ① 大；当围压超过某一值后，变为增长率逐渐下降的非线性增大；至更高围压后，抗压强度与 围压的应力差、抗剪强度将趋于某一常数。 岩石的单轴强度是强度中的极小值。工程应用 ② 中应采用三轴强度，以降低造价、避免浪费。 在现有的各种岩石力学实验方法中，三轴实 ③ 验得出的凝聚力 和内摩擦角 相对最准确。 岩石三轴实验数据在与地学相关的领域内 C Φ ④ 有着广泛的用途。 关键词：岩石；压缩实验；三轴强度；凝聚力；内摩擦角；破裂角 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） P315.8 A 1001-8662 2006 04-0074-05 前言 岩石三轴压缩实验 （简称三轴实验），实质是对处于三向受压环境中的地壳岩体的力学 性状的一种模拟。相对于其它一些所谓的常规实验，三轴实验属较复杂的高级实验，它可 以获取相应于岩体不同围压 （或深度）的抗压强度、抗剪强度、弹性模量、泊松比以及准 确的凝聚力 和内摩擦角等数据。若使用三轴侍服压力机，还能得到应力—应变 （ — ） C σ ε 的全程曲线，进而获得岩石的残余应力、永久变形数据等。这些都是一些重大工程建设、 岩石力学和某些地学项目研究及应用中必不可少的重要参数。 本文结合实例，对三轴压缩实验的岩石强度 （下称三轴强度）等数据的特性及其在工 程中的应用作一些探讨。 1岩石三轴强度 虽然目前已有着多个力学强度理论，但尚无适用于各种材料的力学强度理论。实用中， 通常根据不同的材料选择不同的强度理论。实践证明，在诸多强度理论中，摩尔强度理论 比较适用于拉伸与压缩强度不相等的岩石之类的脆性物质。因此在工程和岩石力学实验中 被广泛应用。通常在岩石实验中把摩尔强度称为三轴强度。 收稿日期：2006-11-20 作者简介：李亚林 （ ），男，助理工程师 主要从事地震监测 1979- . . 4期 李亚林等：岩石三轴压缩实验的强度特性及应用 75 1.1摩尔强度理论简介 年，由德国工程师摩尔 （ ）创立的强度理论，被后人称为摩尔强度理论。 1900 Mohr 以广州某重大工程基底中风化泥质粉砂岩的三轴强度包络线图 （图 ）为例，对摩尔强 1 度理论的一些具体内容作一简述：图中横坐标 为正应力、纵坐标 为剪应力。曲线CAB σ τ 为强度包络线。与包络线相切的每个应力圆均表示一种围压下的极限应力状态。圆与横坐 标的左侧交点为围压 ，右侧交点为该围压下的抗压强度 （ ）