岩石的力学性质.ppt

感谢大家观看第53页,共53页，2024年2月25日，星期天2-6第21页,共53页，2024年2月25日，星期天3．岩石的容重和孔隙度同一种岩石，其孔隙度增加，容重降低，从而岩石强度也降低，反之亦然。例如石灰岩容重由1.5x104N／m3增加到2.7x104N／m3时，其抗压强度就由5MPa增至180MPa。又如砂岩的容重由1.87x104N／m3增加到2.57x104N／m3时，其抗压强度也由15MPa增加到90MPa。

一般来说，岩石的孔隙度随其埋藏深度的增加而减小。因此，岩石的强度随其埋藏深度的增加而增大。例如，埋藏在深部的粘土的强度比靠近地表处的粘土的强度大。

第22页,共53页，2024年2月25日，星期天4．加载方式

岩石的抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度有很大的差别。在单向应力状态下，岩石的抗压强度最大，而抗拉强度最小，抗剪和抗弯强度介于抗压和抗拉强度之间。根据岩石岩石的强度特性，选择有效的破碎方法，是提高碎岩效率的重要途径。原因：因为岩石受压缩的颗粒之间的距离缩小，颗粒间相互作用力增加，所以强度增加；而受拉伸时颗粒之间的距离增大，颗粒间相互作用力减弱，所以强度下降。

从表中数据可知，岩石的抗剪强度约为其抗压强度的1／5～1／11；岩石的抗弯强度约为抗压强度的1／5～1／12，而岩石的抗拉强度仅为岩石抗压强度的1／10～1／50。利用岩石抗剪、抗弯和抗拉强度小的特点，寻求相应的破碎方法，对提高碎岩效率非常有利。第23页,共53页，2024年2月25日，星期天2-72-8第24页,共53页，2024年2月25日，星期天5．应力状态岩石在两向应力和三向应力状态下，其抗压强度比单向应力状态下要高出许多倍。从图中可以看出，岩石的强度极限随着围压的增加而明显增大。例如当围压从零增加到165MPa时，大理岩的抗压强度从136增加到490MPa，，当围压从零增加到155MPa时，砂岩的强度从69增至330MPa。

岩石强度随围压增加而增大的原因是：岩石的围压增大，各向压缩增强，岩石的体积产生压缩，使颗粒间的距离缩短，甚至使矿物颗粒内部体积减小，结果颗粒之间、甚至颗粒内部质点间的相互作用力增强，从而表现为对外载的抗力增大。第25页,共53页，2024年2月25日，星期天6．载荷速度

实验证明，岩石的强度与外载作用的速度、或者说与其内部应力增长的速度有密切的关系。载荷速度越快，则岩石强度越高。

在动载条件下岩石强度增大主要原因：岩石的变形和破坏在一定程度上依赖于时间。如果加载速度太快，则在应力波的作用时间内破碎变形难以得到充分的发展，因而表现出较大的抗力。表2—10列出一些岩石的动载和静载抗拉强度的比较数据。第26页,共53页，2024年2月25日，星期天2-92--9第27页,共53页，2024年2月25日，星期天7．岩样的线性尺寸

大量岩块试验的结果说明，随着岩样线性尺寸的增加，岩石的强度降低。这主要是由于岩石的组成和结构的不均一性，以及裂隙和孔洞存在机率增加的缘故。因此，测定和对比岩石强度时，必须有线性尺寸的规定，否则就不能进行比较。通常作岩石的抗压强度试验时，要求采用5*5*5cm的立方体试样，或者采用长度等于直径的圆柱体岩样。

8．湿度

水对岩石的强度起着显著的影响。当水侵入岩石时，水就顺着裂隙进入，润湿岩石全部自由面上的每个矿物颗粒。由于水分子的加入改变了岩石的物理状态，削弱了颗粒间的联系，使岩石强度降低。其降低程度决定于岩石内孔隙和裂隙的状况、组成矿物的亲水性和水的物理化学性质。

表2—11列出几种岩石在干燥状态下和被水饱和时的抗压强度。第28页,共53页，2024年2月25日，星期天9.温度

温度对岩石的单向抗压强度

产生一定的影响。例如花岗岩，

其抗压强度与试验温度的关系如

图2—10所示。从曲线可以看出，

随着温度上升，抗压强度下降。

在小于500℃时下降幅度较大，

而大于500℃后，下降幅度较小。2-102-10第29页,共53页，2024年2月25日，星期天三、岩石的表面特性岩石的表面特性包括岩石的硬度和岩石的研磨性（一）岩石的硬度1.概念岩石硬度定义为岩石表面抵抗工具压入的能力。根据测定方法的不同，岩石硬度分为压入硬度、研磨硬度、冲击回弹硬度等。采用不同的硬度目的在于更准确的反映岩石抵抗不同形式载荷的能力。石油工程上多采用压入硬度，在多数情况下工程上所指的岩石硬度即为压入硬度。2.意义岩石的硬度是岩石综合力学性能的反映，与岩石的强度特性、变形特