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1、第三章巖石/巖體的強(qiáng)度Chapter3Rock/RockMassStrength目的：學(xué)習(xí)巖石強(qiáng)度概念及其工程實(shí)際意義；概述巖石破壞的幾種主要形式及特點(diǎn)和巖石材料特性。要求：掌握巖石的破壞形式與巖石材料之間的關(guān)系，巖石強(qiáng)度的測試方法與計(jì)算公式。重點(diǎn)：影響巖石抗壓強(qiáng)度的因素分析、補(bǔ)充的非標(biāo)準(zhǔn)巖樣的抗壓強(qiáng)度換算及測試方法。用劈裂法測定抗拉強(qiáng)度的理論解釋。難點(diǎn)：牢記并理解和掌握各種計(jì)算強(qiáng)度的公式、參數(shù)含義及單位。。學(xué)習(xí)提示LearningHints§3.1概述強(qiáng)度的概念中文：強(qiáng)度英文：strength定義：材料或結(jié)構(gòu)
2、在不同的環(huán)境條件下承受外載荷的能力，也可定義為材料在經(jīng)受外力或其他作用時(shí)抵抗破壞的能力。巖石的強(qiáng)度：~§3.1概述重要性（涉及工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性）高壩等水工建筑物造在巖基上，巖基受到很大荷載，巖基是否能承受這么大的荷載呢?高邊坡陡峻矗立，它會(huì)不會(huì)發(fā)生坍滑呢?在巖體內(nèi)開挖地下洞室，例如開挖水工隧洞、修建地下電站，洞周圍巖石(圍巖)的應(yīng)力增大，圍巖會(huì)不會(huì)破壞呢?這一系列問題都與巖石的強(qiáng)度有密切關(guān)系。因此，研究巖石的破壞形式以及巖石抵抗外力破壞的能力——巖石的強(qiáng)度，具有重要意義。大崗山水電站高邊坡§3.1概述巖體邊
3、坡→穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，加固處理（錨固、澆注、抗滑樁設(shè)計(jì)）重要性（涉及工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性）地下洞室開挖和運(yùn)行過程中的圍巖穩(wěn)定壩基穩(wěn)定（拱壩壩肩、重力壩壩基）節(jié)點(diǎn)數(shù)16240單元數(shù)14702武都重力壩壩基§3.1概述復(fù)雜性巖塊(完整巖石)轉(zhuǎn)化為多節(jié)理巖體的過渡，突出表明了決定巖體強(qiáng)度的難度。顯然，巖體的強(qiáng)度不僅與組成巖體的巖石的性質(zhì)有關(guān)，而且與巖體內(nèi)的結(jié)構(gòu)面(節(jié)理、裂隙、層理、斷層等)有關(guān)；此外，還與其所受的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)?！?.1概述結(jié)構(gòu)面特別是軟弱結(jié)構(gòu)面是巖體最薄弱的地方，幾組軟弱結(jié)構(gòu)面將巖體分割成各種形狀和大小不同
4、的巖塊。巖體的強(qiáng)度決定于這些巖塊的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度。當(dāng)然，巖塊本身也有一些微結(jié)構(gòu)面，但這些微結(jié)構(gòu)面甚小，肉眼不易覺察，一般不影響供室內(nèi)外試驗(yàn)用的完整巖石的試件。復(fù)雜性§3.1概述復(fù)雜性巖石的強(qiáng)度包括巖塊的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，以及耦合效應(yīng)＋地質(zhì)環(huán)境因素影響（地應(yīng)力、地下水等）。§3.2巖石的破壞形式巖石發(fā)生破壞時(shí)，變形很小，明顯聲響，一般發(fā)生在單軸或低圍壓堅(jiān)硬巖石（巖爆）。脆性破壞破壞時(shí)，變形較大，有明顯的“剪脹”效應(yīng)，一般發(fā)生在較軟弱巖石或高圍壓堅(jiān)硬巖石。塑性破壞由于巖層中存在節(jié)理、裂隙、層理、軟弱夾層等軟弱
5、結(jié)構(gòu)面，巖層整體性受到破壞；在外荷載作用下，當(dāng)結(jié)構(gòu)面上的剪應(yīng)力大于該面上的強(qiáng)度時(shí)，巖體發(fā)生沿弱面的剪切破壞。沿軟弱結(jié)構(gòu)面（原生）剪切破壞§3.2巖石的破壞形式沿軟弱結(jié)構(gòu)面（原生）剪切破壞脆性破壞塑性破壞返回§3.3巖石的單軸抗壓強(qiáng)度概念：巖石試件在單軸壓力（無圍壓而軸向加壓力）下抵抗破壞的極限能力或極限強(qiáng)度，數(shù)值上等于破壞時(shí)的最大壓應(yīng)力。意義：衡量巖塊基本力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)；巖體工程分類、建立巖體破壞判據(jù)的重要指標(biāo)；用來大致估算其他強(qiáng)度參數(shù)。§3.3巖石的單軸抗壓強(qiáng)度3.3.1單軸抗壓實(shí)驗(yàn)裝置普通巖石三軸壓力機(jī)
6、長江500型最大軸壓500T，圍壓1250K/cm缺點(diǎn)：系統(tǒng)剛度低，試驗(yàn)中自身變形大，吸收大量能量，在巖樣屈服，承載力下降時(shí)，系統(tǒng)釋放大量能量，巖樣急速破壞，使巖樣在瞬間破壞（0.1-0.5s），這種失穩(wěn)破壞造成試驗(yàn)的不完整性，很難獲得理想的全應(yīng)力～應(yīng)變曲線。MTS815巖石與混凝土高溫高壓試驗(yàn)系統(tǒng)（美國）§3.3巖石的單軸抗壓強(qiáng)度剛性壓力機(jī)MTS－MaterialsTestingSolution提高試驗(yàn)機(jī)的系統(tǒng)剛度配置先進(jìn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)3.3.1單軸抗壓實(shí)驗(yàn)裝置3.3.2單軸抗壓強(qiáng)度根據(jù)《水利水電工程巖石試驗(yàn)
7、規(guī)程》：§3.3巖石的單軸抗壓強(qiáng)度破裂角＝點(diǎn)荷載試驗(yàn)§3.3巖石的單軸抗壓強(qiáng)度3.3.2單軸抗壓強(qiáng)度3.3.2單軸抗壓強(qiáng)度§3.3巖石的單軸抗壓強(qiáng)度常見巖石的抗壓強(qiáng)度巖石名稱抗壓強(qiáng)度（MPa）巖石名稱抗壓強(qiáng)度（MPa）巖石名稱抗壓強(qiáng)度（MPa）輝長巖180~300輝綠巖200~350頁巖10~100花崗巖100~250玄武巖150~300砂巖20~200流紋巖180~300石英巖150~350礫巖10~150閃長巖100~250大理巖100~250板巖60~200安山巖100~250片麻巖50~200千枚巖、片
8、巖10~100白云巖80~250灰?guī)r20~2003.3.2巖石的單軸抗壓強(qiáng)度§3.3巖石的單軸抗壓強(qiáng)度礦物成分結(jié)晶程度及顆粒大小膠結(jié)情況生成條件風(fēng)化作用密度試件形狀和尺寸水的作用加載速率影響巖石抗壓強(qiáng)度的因素§3.4巖石的抗拉強(qiáng)度概念：巖石的抗拉強(qiáng)度是指巖石試件在單向拉伸條件下試件達(dá)到破壞的極限值，它在數(shù)值上等于破壞時(shí)的最大拉應(yīng)力。意義：衡量巖體力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)；用來建立巖石強(qiáng)度判據(jù)
