a.抗剪断试验 b.抗切断试验 c.弱面抗剪试验
3. 室内试验（抗剪断试验）
①试验 楔形剪切仪，加载装置
②计算公式
N Pcos f sin Q Psin f cos
式中： p——压力机施加的极限荷载 α——试件倾角 f ——滚珠排与上下压板的摩擦系数
剪切破坏面上的正应力σ和剪应力τ为：
要求
①荷载沿轴向均匀分布 ②破坏面必须通过试件的直径
（3）点荷载试验法
是20世纪70年代发展起来的一种简便的现场试验方法。 试件：任何形状，尺寸大致5cm，不做任何加工。 试验：在直接带到现场的点荷载仪上，加载劈裂破坏。
计算点荷载强度指数： I s P / De2
式中：P ——试件破坏时的极限荷载
3.单向压缩试件的破坏形态
破坏形态是表现破坏机理的重要特征；
其主要影响因素：①应力状态 ②试验条件
破坏形态有两类： （1）圆锥形破坏
原因：压板两端存在摩擦力，箍作用（又称端 部效应），在工程中也会出现。
3.单向压缩试件的破坏形态
破坏形态有两类： （2）柱状劈裂破坏
是岩石单向压缩破坏的真实反 映（消除了端部效应） 消除试件端部约束的方法
（2）劈裂法（巴西法），径向压裂法 由巴西人Hondros提出
试件：实心圆柱直径4.8~5.4cm；厚度=0.5~1.0直径 试验：径向压缩破坏（张开） 计算公式：由弹性力学布辛奈斯克Boursinesq公式
Rt 2P /Dt
式中： Rt ——试件中心的最大拉应力 P ——试件破坏时的极限压力 D ——试件的直径 t ——试件的厚度
二 岩石的抗拉强度
1. 定义：岩石试件在受到轴向拉应力后其试件发生破坏 时的单位面积上所受的拉力。 由于试件不易加工，除研究直接的拉伸的夹具外， 研究了大量的间接试验方法。
(1) 直接拉伸法
抗拉强度 Rt Pt / A
①试件和夹具之间的连接 关键技术
②加力P与试件同轴心
(2) 间接方法
①抗弯法（梁的三点或四点弯曲试验）
润滑试件端部（如垫云母片； 涂黄油在端部）
加长试件
4.影响单轴抗压强度的主要因素
（1）承压板端部的摩擦力及其刚度（加垫块的依据） （2）试件的形状和尺寸
形状：圆形试件不易产生应力集中，好加工 尺寸：大于矿物颗粒的10倍；4.8~5.4cm 高径比：研究表明；h/d=(2~3)较合理(见图2－4) （3）加载速度 加载速度越大，表现强度越高(见图2－5) 我国规定加载速度为0.5~1.0MPa/s （4）环境 含水率：含水量越大强度越低；岩石越软越明显，对泥岩、 粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度的2~3倍。 温度：180℃以下不明显：大于180℃，温度越高强度越小。
用破坏时单位面积上承受的荷载。
Rc P / A
式中：P——无侧限条件下的轴向破坏荷载 ； A——试件截面面积
2.试件方法： （1）试件标准：
圆柱形试件：直径φ=4.8－5.4cm ，高H=（2－2.5)φ 长方体试件：边长L= 4.8－5.4cm , 高H=（2－2.5)L
试件两端不平度0.05mm；尺寸误差±0.3mm; 两端面垂直于轴线±0.25o
2. 三向压缩试验简介
（1） 真三轴 （2） 假三轴
1 2 3 见图 1 2 3 见图
3.三轴压缩试验的破坏类型
4.岩石三向压缩强度的影响因素
（1）侧压力的影响
围压越大，最大主应力极限值越大
• （2）试件尺寸与加载速率的影响
（3）加载途径对岩石三向压缩强度影响
A、B、C三条虚线是三个不同的加载途径，加载途径 对岩石的最终三向压缩强度影响不大。
De ——试验时，两个加载点之间的距离
统计公式：
Rt 0.96Is
要求:（由于离散性大），每组15个，取均值，即
1 15
Rt
15
0.96 Ii
i 1
建议：用φ5cm的钻孔岩芯为试件。
三 岩石的抗剪强度
1. 定义 指一定的应力条件下（主要指压应力），所能抵抗的
最大剪应力，常用τ表示 2. 类型：
第三节 岩石的强度特性
工程师对材料提出两个问题
1 最大承载力——允许应力[ ] ？
2 最大允许变形——允许应变[ ]？
本节讨论[ ]问题
强度：材料在载荷作用，单位面积上所能承受的最大的力。
强度
单轴抗压强度 单轴抗拉强度 剪切强度
真三轴 三轴压缩强度
假三轴
一 岩石的单轴抗压强度
1.定义：指岩石试件在无侧限的条件下，受轴向压力作
的σ ，τ值；由该组值作曲线近似直线得方 程
tan c
式中 tanφ－岩石抗剪切内摩擦系数
c －岩石的粘结力（内聚力）
不足：强制规定破坏面
剪切作用时破坏面上的应力状体极为复杂
四 岩石在三向压缩应力作用下的强度
1. 定义
指在不同三向压缩应力作用下岩石抵抗外荷 载的最大应力
1 f 2 , 3 f 1， 2， 3
抗拉强度 t MC / I
t ——三点或四点弯曲梁内的最大拉应力；梁发生破
坏时的 t 就是 Rt
M ——作用在试件截面上的最大弯矩 C ——梁边缘到中性轴的距离 I ——梁截面绕中性轴的惯性矩
①梁的截面严格保持为平面 假设条件： ②岩石是各向同性的线弹性材料
③弯曲发生在梁的对称面平面内 ④拉伸和压缩的应力—应变特征相同
N Pcos f sin Q Psin f cos
N P cos f sin
AA
Q P sin f cos
AA
岩石的抗剪断σ~τ曲线（强度曲线）
岩石的抗剪断σ~τ曲线（强度曲线）
• 改变夹具倾角α；α在30度到70度之间 • 做一组（大于5次）不同α的试验，记录所得
（4）孔隙水压力对岩石三向压缩强度的影响
孔隙水压力使有效应力（围压）减小
强度降低Biblioteka 返回