岩石点载荷强度检测 抗拉强度 单轴抗压强度检测

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Zui大载荷称为极限载荷，单位面积上的极限载荷称为极限强度等

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。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Zui大，平行于层理的抗压强度Zui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垂直于层理方向，硬度值Zui小；平行于层理方向，硬度Zui大；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。

2、岩石硬度的测定

（1）静压入法：以1~5mm2的压头压入岩样表面，岩石破碎时的载荷Pmax 除以接触面积S，则为岩石的硬度值Hy（通常称为压入硬度）。

静压法

（2）冲击回弹法：利用重物落在岩石表面后回弹高度或回弹角度和回弹次数来确定岩石的硬度。

静压法

(3)研磨法：以岩样线性磨损量来衡量岩石的硬度。

静压法

将岩样(10mm×10mm×30mm)夹持在杠杆一端，转筒表面蒙有6号金刚砂纸，压力24.5N，转速23r／min旋转一定时间后，测定岩样重量并计算岩样磨耗量A。

三、岩石的弹性和塑性

岩石弹性、塑性的概念 岩石在外力作用下经历应力应变过程。当外力撤除后岩石的外形和尺寸完全恢复原状，这种变形称为弹性变形；当外力撤除后岩石的外形和尺寸不能完全恢复而产生残留变形，这种变形称为塑性变形。

1、岩石破坏的形式

（1）脆性破坏：破坏前不存在塑性变形。呈脆性破坏的岩石称为脆性岩石；

（2）塑性破坏：破坏前发生大量的塑性变形。呈塑性破坏的岩石称为塑性岩石；

（3）塑脆性破坏：先经历弹性变形，塑性变形，Zui终导致破坏。呈塑脆性破坏的岩石称为塑脆性岩石。