一、岩石的强度
岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力。破坏前所能承受的载荷称为极限载荷,单位面积上的极限载荷称为极限强度
1、岩石的强度的类型
(1)根据受力条件,岩石的极强度可分为抗压强度(“1”)、抗剪强度( “1/6~1/11”)、抗拉强度(“1/10~1/15”)等;
(2)根据应力状态,岩石强度可分为单向、两向、、三向应力状态下的强度;
(3)根据加载速度,有静载强度和动载强度。
岩石单轴抗压试验
1-岩样;2-球座;3-钢垫板
岩石单轴拉伸试验
1-岩样;2-夹头;图中尺寸单位:cm
剪切试验
1-岩样; 2-上下剪切模具;3-模套;4-斜锲块;5-上下垫板; 6-钢滚子
2、影响岩石强度的因素
(1)一般情况下,造岩矿物强度越高,岩石的强度也越高。沉积岩的强度取决于胶结物所占的比例及其矿物成分。细粒岩石的强度大于同一矿物组成的粗粒岩石。
(2)岩石的孔隙度增加,密度降低,强度也降低。因此,一般岩石的强度随埋深的增大而增大。
(3)岩石的强度往往具有各向异性。垂直于层理方向的抗压强度,平行于层理的抗压强度*小,在与层理斜交方向上的抗压强度介于两者之间。
二、岩石的硬度
1、岩石的硬度的基本概念:岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入(侵入)其表面的能力。
2、硬度与抗压强度的区别与联系
(1)岩石的硬度与抗压强度一般存在正比例关系;
(2)抗压强度是物体抵抗整体破坏时的阻力,而硬度则是固体表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。
(3)硬度指标更接近于钻掘过程的实际情况。
1、影响岩石硬度的因素
(1)岩石中坚硬矿物愈多、胶结物的硬度越大、岩石的颗粒越细、结构越致密,岩石的硬度越大。而孔隙度高、密度低、裂隙发育的岩石硬度将会降低。
(2)岩石的硬度具有明显的各向异性。层理对岩石硬度的影响与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向,硬度值*小;平行于层理方向,硬度;两者之间可相差1.05~1.8倍。
(3)在各向均匀压力的条件下,岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石,随着围压增大,其硬度值增长越快。
(4)一般而言,随着加载速度增加,将导致岩石的塑性系数降低,硬度增加。但当冲击速度小于10m/s时,硬度变化不大。加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。