【正文】 用下的強(qiáng)度特性。 2 巖石在單軸抗壓試驗(yàn)破壞后的形態(tài)特征 在外荷載作用下巖石試件破壞后的形態(tài)是表現(xiàn)巖石破壞機(jī)理的重要特征，它不僅表現(xiàn)出巖石受力過程中的應(yīng)力分布狀況，還反映了不同試驗(yàn)條件中對(duì)它的影響。由于拉應(yīng)力的作用使得這部分巖石被剝離而形成圓錐體。應(yīng)該說柱狀劈裂破壞是真正反映巖石單軸壓縮破壞的形態(tài)。 A. 圓錐形破壞 B. 柱狀劈裂破壞 C. 三角形破壞 答案： A 3 巖石單軸抗壓強(qiáng)度的影響因素 1)承壓板給予單軸抗壓強(qiáng)度的影響 除了上述試件端面與承壓板之間的摩擦力影響試件的破壞形態(tài)以外，還 有承壓板的剛度也將影響試件端面的應(yīng)力分布狀態(tài)。 2)試件尺寸及形狀對(duì)單向軸抗壓強(qiáng)度的影響 巖石力學(xué)試驗(yàn)最早采用邊長(zhǎng)為 5cm 的立方體試件 。 此外，從另外一個(gè)角度來說方柱體的試件加工要比圓柱形試件困難得多，不易達(dá)到有關(guān)加工精度的要求。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，試件的尺寸對(duì)其強(qiáng)度的影響在很大程度上取決于組成巖石的礦物顆粒的大小。從曲線的特征中， 明顯地看出了高徑比在 2～ 3時(shí)，巖石單軸抗壓強(qiáng)度值已趨勢(shì)穩(wěn)定的特性。 3)加載速率對(duì)單軸抗壓強(qiáng)度的影響 巖石的單軸抗壓強(qiáng)度通常隨加載速率的提高而增大，如圖 1516 所示。我國(guó)有關(guān)巖石力學(xué)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，其加載速率應(yīng)控制在 ～ 10MPa／ s之間，且按巖石的軟硬不同可取其不同的加載速率，這一加載速率與國(guó)外的許多試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中所提出 的要求是一致的。見公式 (15l16)。表 1512 列出了各種不同巖性的軟化系數(shù)。 地?zé)岬睦靡约霸诤穗姽こ讨泻藦U料處置等具體問題中，溫度對(duì)巖石力學(xué)力學(xué)性質(zhì) 的影響成為非常重要的、急于解決的研究課題之一。當(dāng)加溫高達(dá) 380℃ 左右時(shí)，石英等礦物會(huì)發(fā)生晶變而使強(qiáng)度急劇下降。因此，這還是一個(gè)有待于進(jìn) — 步深入研究的課題。 A. 承壓板 B. 試件的尺寸和形狀 C. 加載速度 D. 荷載大小答案： D 【例題 13】總體而言，溫度的增加會(huì)使巖石強(qiáng)度 ( )。 由于巖石是一種具有許多微裂隙的介質(zhì)。通過試驗(yàn)可按下式求得其抗拉強(qiáng)度值： Rt =P／ A(MPa) (15116b) 進(jìn)行直接拉伸法試驗(yàn)的關(guān)鍵在于：一是巖石試件與夾具間必須有足夠的粘結(jié)力或者摩擦 力；二是所施加的拉力必須與巖石試件同軸心。 ② 材料是均質(zhì)的，服從虎克定律。因此，利用抗彎法求得的抗拉強(qiáng)度也存在著一定的偏差。這種試驗(yàn)方法是：用一個(gè)實(shí)心圓柱形試件，使它承受徑向壓縮線荷載直至破壞，求出巖石的抗拉強(qiáng)度。 4 點(diǎn)荷載試驗(yàn)法 點(diǎn)荷載試驗(yàn)法是一種簡(jiǎn)便的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法。最近，由于許多 巖體工程分類中都采用了荷載強(qiáng)度指數(shù)作為一個(gè)定量的指標(biāo)。 A. Mpa B. Mpa C. Mpa D. Mpa 答案： B 【例題 18】當(dāng)利用點(diǎn)荷載試驗(yàn)確定巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)，由于點(diǎn)荷載試驗(yàn)的結(jié)果離散性較大，通常進(jìn)行 15個(gè)試件的試驗(yàn)，最終按其 ( )求得其強(qiáng)度指數(shù)并推算出巖石的抗拉強(qiáng)度。 室內(nèi) 的巖石剪切強(qiáng)度測(cè)定，最常用的是測(cè)定巖石的抗剪斷強(qiáng)度。( 以采用較大的角度為好 )，分別按上式求出相應(yīng)的 及 值，就可以在 坐標(biāo)紙上作出它們的關(guān)系曲線，如圖 l13(a)所示。 三向壓縮應(yīng)力作用下的強(qiáng)度是指在不同的側(cè)壓力作用下的三向壓縮強(qiáng)度。由于巖石三向壓縮強(qiáng)度是根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果而建立，從目前的研究成果來說，很難用一個(gè)具體的顯式函數(shù)形式給予精確的描述。前者兩個(gè)水平方向施加的壓力不等，而后者相等。通常假三軸試驗(yàn)先施加按一定要求設(shè)定的圍壓值，并保持不變，隨后施加豎向荷載直至破壞。這一破壞形式與單軸壓縮破壞很接近，說明圍壓對(duì)其破壞形態(tài)影響并非很大。而當(dāng)在高圍壓作用下，試件則會(huì)出現(xiàn)塑性流動(dòng)破壞，試件不出現(xiàn)宏觀上的破壞斷裂面而呈腰鼓形。 1)側(cè)向壓力的影響 圖 15115顯示了側(cè)向壓力對(duì)三軸強(qiáng)度的影響規(guī)律。當(dāng)然，對(duì)不同的巖性來說，這一特性并不是完全一致的，但是隨圍壓的增大而最大主應(yīng)力也變大，這一特性則是一個(gè)普遍的規(guī)律。 3)孔隙壓力對(duì)巖石三向壓縮強(qiáng)度的影響 對(duì)于一些具有較大孔隙的巖石來說，孔隙水壓力將對(duì)巖石的強(qiáng)度給予很大的影響。 【例題 25】對(duì)于假三軸試驗(yàn)，圍壓的增大改變了巖石試件在三向壓縮應(yīng)力作用下的破壞形態(tài)。 A. 增大 B. 減小 C. 不變 D. 以上三種均有可能產(chǎn)生 答案： A 。 A. 脆性破壞；塑性流動(dòng) B. 塑性流動(dòng)；脆性破壞 C. 斜面剪切；塑性流動(dòng) D. 斜面剪切；脆性破壞 答案： A 【例題 26】由于巖石當(dāng)中孔隙水壓力的存在，對(duì)巖石極 限應(yīng)力的影響為 ( )。由于巖石中存在著孔隙水壓力，而使得真正作用在巖石上的圍壓值減少了，因而降低了與其相對(duì)應(yīng)的極限應(yīng)力值 (峰值應(yīng)力 )。根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果可知，三種不同的加載途徑對(duì)巖石的三向壓縮強(qiáng)度影響并不大。 且顯示出增大應(yīng)力的變化率隨圍壓的增大而減小的變化規(guī)律。若從變形特性的角度分析，圍壓的增大使試件從脆性破壞向塑性流動(dòng)過渡。其剪切破壞角與最大應(yīng)力的夾角通常約為 45176。 2 三向壓 縮試驗(yàn)的破壞類型 表 1513例示了假三軸試驗(yàn)在不同圍壓作用下的破壞類型。而假三軸試驗(yàn)要比真三軸試驗(yàn)容易得多，成為巖石力學(xué)中最常用的試驗(yàn)方法之一。因此，從總體上來說，它是一個(gè)單調(diào)函數(shù)。從公式 (15l23)可知，巖石的三向壓縮應(yīng)力的強(qiáng)度可用兩種不同的表達(dá)式。這樣，巖石的抗剪斷強(qiáng)度 與壓應(yīng)力 之間 【例題 19】下列各項(xiàng)中不屬于巖石的剪切強(qiáng)度的是 ( )。 把巖石試件置于楔形剪切儀中，并放在壓力機(jī)上進(jìn)行加壓試驗(yàn)，則作用于剪切平面上的法向壓力 N 與切向力 Q可按下式計(jì)算： 試件剪切面積 F 除上式，即可得到受剪面上的法向應(yīng)力 和剪應(yīng)力 (試件受剪破壞時(shí)，即為巖石的抗剪斷強(qiáng)度 )： 一般采用 角度為 30176。 巖石的剪切強(qiáng)度有三種：抗剪斷強(qiáng)度、抗切強(qiáng)度和弱面抗剪強(qiáng)度 (包括摩擦試驗(yàn) )。 【例題 16】利用點(diǎn)荷載試驗(yàn)可以求得巖石的 ( )。該試驗(yàn)裝置是一個(gè)極為小巧的設(shè)備，其加載原 理類于劈裂法，不同的是劈裂法所施加的是線荷載，而點(diǎn)荷載法是施加的點(diǎn)荷載，點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù) I可按下式求得： I=P／ D2 (MPa) (15118) 經(jīng)過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，提出了表示點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)與巖石抗拉強(qiáng)度之間的近似的關(guān)系式，其式如下： Rt==／ D2 (15l19) 由于點(diǎn)荷載試驗(yàn)的結(jié)果離散性較大。根據(jù)布辛奈斯克 (Bousinesq)半無限體上作用著集中力的解析解，求得試件破壞時(shí)作用在試件中心的最大拉應(yīng)力為 根據(jù)解析解分析的結(jié)果，要求試驗(yàn)時(shí)所施加的線荷載必須通過試件的直徑，并在破壞寸其破裂面亦通過該試件的直徑。故此方法應(yīng)用 要比直接拉伸法相對(duì)少些。 ④ 拉伸和壓縮的應(yīng)力 — 應(yīng)變特性相同。 2 抗彎法 抗彎法是利用結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中梁的三點(diǎn)或四點(diǎn)加載的方法，使梁的下沿產(chǎn)生純拉應(yīng)力，使巖石試件產(chǎn)生斷裂破壞的原理，間接地求出巖石的抗拉強(qiáng)度值。以下就目前常用的四種方法作一介紹。 A. 1/4~3/4 B. 1~2 C. 2~3 D. 3~4 答案： C 【例題 15】當(dāng)巖石的軟化系數(shù)等于或