知识点1：概述

１．基本概念

1）岩石的强度

岩石强度：在外荷载作用下，岩石抵抗破坏的能力。一般是指岩石试件的强度，它实际上代表岩体内岩块的强度。

2）岩石和岩体的重要区别

岩体是一个复杂的地质体，它的强度不仅与组成岩体的岩石性质有关，而且与岩体内的软弱结构面(节理、裂隙、层理、断层等)有关，此外还与岩体所受应力状态有关。

岩石和岩体的重要区别是岩体包含若干不连续面。由于不连续面的存在岩体强度远低于岩石强度，所以工程中所关心的岩体稳定问题起决定作用的是岩体强度而不是岩石强度。

3）软弱结构面(节理、裂隙、层理、断层等)

软弱结构面常常是岩体最薄弱的地方，几组软弱结构面可以将岩体分割成各种形状和大小不同的岩块。岩体的强度决定于这些岩块的强度和结构面的强度。

对于坚硬、新鲜(未风化的)岩体来说，其特点是岩体内岩石(岩块)的强度特别高，而岩体内软弱结构面的强度显得非常低，这种岩体的强度主要由软弱结构面的强度和产状特征所决定。对于岩性软弱的(风化的、破碎的)岩体来说，其岩石(岩块)的强度很低，软弱结构面的作用就显得不那么突出。因此，这种岩体的强度既决定于岩石，也决定于软弱结构面。

节理	裂隙	层理	断层

图7-1 软弱结构面

２．岩石的破坏形式

1) 脆性破坏——岩石在荷载作用下没有显著觉察的变形就突然破坏。

2) 塑性破坏——在两向或三向受力情况下，岩石在破坏之前的变形较大，没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏即为塑性破坏。

3) 弱面剪切破坏——由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱结构面，岩层的整体性受到破坏。在荷载作用下，这些软弱结构面上的剪应力大于该面上的强度时，岩体就产生沿着弱面的剪切破坏，从而使整个岩体滑动。岩基沿着软弱夹层的滑动、岩坡沿着裂隙和节理面的滑动以及小块试件沿着潜在破坏面的滑动，属于弱面剪切破坏的例子。

图7-2 岩石的几种破坏形式

知识点2-1：抗压强度

岩石的抗压强度指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值，它在数值上等于破坏时的最大压应力。岩石的抗压强度是衡量岩块基本力学性质的重要指标；是岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标；可用于大致估算其他强度参数 。

岩石的抗压强度一般在实验室内用压力机进行加压试验测定的。试件通常用圆柱形(钻探岩心)或立方柱状(用岩块加工)。试验结果按下式计算抗压强度：

式中：Rc-----岩石单轴抗压强度(MPa)；

P-----试件破坏时的荷载(MN)；

A-----试件的横断面面积(m2)。

岩石抗压强度的影响因素有很多，这些因素可分为两方面：一方面岩石本身，如颗粒大小、矿物成分、颗粒联结及胶结情况、块体密度、层理和裂隙的特性和方向、风化程度和含水情况等等；另一方面是试验方法，如试件大小、尺寸相对比例、形状、试件加工情况和加荷速率等。

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知识点2-2：抗拉强度

图7-4 岩石的直接抗拉试验的试件

岩石的抗拉强度是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值，它在数值上等于破坏时的最大拉应力 。和岩石的抗压强度相比较，抗拉强度的研究要少得多。这可能是直接进行抗拉强度试验比较困难，目前大多是进行各种各样的间接试验，再通过理论公式算出抗拉强度。

岩石的直接抗拉试验的试件如右图所示。在试验时将这种试样的两端固定的拉力机上。然后对试样施加轴向拉力直至破坏，算出试样的抗拉强度。

式中：Rt-----岩石的抗拉强度；

PT-----试件破坏时的最大拉力；

A-----试件中部的横截面面积。

该法的缺点是，试样制备困难，它不易与拉力机固定，而且在试件固定处附近往往有应力集中现象，同时难免在试件两端面有弯曲力矩。

劈裂法测定岩石的抗拉强度。试件的形状用得最多的是圆柱体和立方体。沿着圆柱体的直径方向施加集中荷载，这可以在试件与上、下承压板接触处各放一根钢丝来实现。

这样试件受力后就有可能沿着受力的直径裂开，如下图所示。

图7-5 岩石劈裂试验

抗拉强度公式为：

式中：Pmax为破裂时的最大荷载。

如果试样为立方体，则抗拉强度按下式计算：

式中：a为立方体试样的边长。

这个方法的优点是简便易行，不需特殊设备，只要有普通的压力机就可进行试验，因此，该法在生产实践中已经获得了广泛的应用。

一般而言，岩石的抗拉强度与抗压强度之间一般存在着线性关系，可以近似地表示为：

式中：Cm通常取值为4~10，依据岩石的类型而定。

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参数查询-砖砌体抗拉强度、抗压强度、抗剪强度.xls

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知识点：岩石的概述以及岩土的抗压强度和抗拉强度