*第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日岩石的力学性质--强度特性强度单向抗压强度单向抗拉强度剪切强度三轴压缩真三轴假三轴PPPP上次课内容*第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日一岩石的单轴抗压强度1.定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度式中：P——无侧限的条件下的轴向破坏荷载 A——试件截面积σc=P/APPA*第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日二.岩石的抗拉强度定义：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度(Tensilestrength)。直接试验间接试验试验方法间接试验直接试验*第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日三.岩石的抗剪强度定义:岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（Shearstrength）。所能抵抗的最大剪应力常用表示非限制性剪切强度试验限制性剪切强度试验试验方法非限制性限制性*第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日四.三轴抗压强度1)定义：岩石在三向压缩荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力称为岩石的三轴抗压强度(Triaxialcompressivestrength)。与单轴压缩试验相比，试件除受轴向压力外，还受侧向压力。侧向压力限制试件的横向变形，因而三轴试验是限制性抗压强度(confinedcompressivestrength)试验。*第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日2)实验加载方式：a.真三轴加载:试件为立方体，如图所示。应力状态：σ1σ2σ3这种加载方式试验装置繁杂，且六个面均可受到由加压铁板所引起的摩擦力，对试验结果有很大影响，因而实用意义不大。故极少有人做这样的三轴试验。b.假三轴试验:，试件为圆柱体，试件直径25~150mm，长度与直径之比为2：1或3：1。轴向压力的加载方式与单轴压缩试验时相同。但由于有了侧向压力，其加载上时的端部效应比单轴加载时要轻微得多。应力状态：σ1σ2=σ3*第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日3)假三轴试验装置图：由于试件侧表面已被加压油缸的橡皮套包住，液压油不会在试件表面造成摩擦力，因而侧向压力可以均匀施加到试件中。其试验装置示意图如下。*第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日4)第一个经典三轴试验a.试验者和时间：意大利人冯·卡门(Von·Karman)于1911年完成的。b.试验岩石：白色圆柱体大理石试件，该大理石具有很细的颗粒并且是非常均质的。c.试验发现：①在围压为零或较低时，大理石试件以脆性方式破坏，沿一组倾斜的裂隙破坏。②随着围压的增加，试件的延性变形和强度都不断增加，直至出现完全延性或塑性流动变形，并伴随硬化现象，试件也变成粗腰桶形的。③在试验开始阶段，试件体积减小，当达到抗压强度一半时，出现扩容，泊松比迅速增大。*第9页，共26页，星期日，2025年，2月5日5)三轴试验与莫尔强度包络线a.三轴压缩试验的最重要的成果：就是对于同一种岩石的不同试件或不同的试验条件给出几乎恒定的强度指标值。这一强度指标值以莫尔强度包络线（Mohr’sstrengthenvelop）的形式给出。b.莫尔强度包络线的绘制：须对该岩石的5~6个试件做三轴压缩试验，每次试验的围压值不等，由小到大，得出每次试件破坏时的应力莫尔圆，通常也将单轴压缩试验和拉伸试验破坏时的应力莫尔圆，用于绘制应力莫尔强度包络线。曲线形直线形*第10页，共26页，星期日，2025年，2月5日6)三轴试验岩石强度参数的确定a.直线型：τ轴的截距称为岩石的粘结力（或称内聚力），记为C（MPa），与σ轴的夹角称为岩石的内摩擦角，记为φ（度）。b.曲线型：①一种方法是将包络线和τ轴的截距定为C，将包络线与τ轴相交点的包络线外切线与σ轴夹角定为内摩擦角。②另一种方法建议根据实际应力状态在莫尔包络线上找到相应点，在该点作包络线外切线，外切线与σ轴夹角为内摩擦角，外切线及其延长线与τ轴相交之截距即为C。曲线型直线型*第11页，共26页，星期日，2025年，2月5日