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發(fā)布時間:2022-04-13 13:30:22
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造價工程師土建計量講義:巖石主要力學(xué)性質(zhì)

震源是深部巖石破裂產(chǎn)生地殼震動的發(fā)源地。震源在地面上的垂直投影稱為震中。地震所引起的震動以彈性波的形式向各個方向傳播,其強度隨距離的增加而減小。地震波首先傳達到震中,震中區(qū)受破壞最大,距震中越遠破壞程度越小。地面上受震動破壞程度相同點的外包線稱為等震線。地震波通過地球內(nèi)部介質(zhì)傳播的稱為體波。體波分為縱波和橫波,縱波的質(zhì)點振動方向與震波傳播方向一致,周期短、振幅小、傳播速度快;橫波的質(zhì)點振動方向與震波傳播方向垂直,周期長、振幅大、傳播速度較慢。體波經(jīng)過反射、折射而沿地面附近傳播的波稱為面波,面波的傳播速度最慢。

①土的含水量。

②土的飽和度。土的飽和度是土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比,飽和度Sr越大,表明土孔隙中充水愈多。Sr<50%是稍濕狀態(tài),Sr在50%~80%之間是很濕狀態(tài),Sr>80%是飽水狀態(tài)。

③土的孔隙比。是土中孔隙體積與土粒體積之比,反映天然土層的密實程度,一般孔隙比小于0.6的土是密實的低壓縮性土,大于1.0的土是疏松的高壓縮性土。

④土的孔隙率。

⑤土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)

碎石土和砂土為無黏性土,緊密狀態(tài)是判定其工程性質(zhì)的重要指標。顆粒小于粉砂的是黏性土,黏性土的工程性質(zhì)受含水量的影響特別大。

黏性土的界限含水量,有縮限、塑限和液限。液限和塑限的差值稱為塑性指數(shù),它表示黏性土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。塑性指數(shù)愈大,可塑性就愈強。黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比,稱為液限指數(shù)。液限指數(shù)愈大,土質(zhì)愈軟。

①巖石的變形

巖石受力作用會產(chǎn)生變形,在彈性變形范圍內(nèi)用彈性模量和泊桑(松)比兩個指標表示。彈性模量是應(yīng)力與應(yīng)變之比,以帕斯卡為單位,用符號Pa表示。相同受力條件下,巖石的彈性模量越大,變形越小。即彈性模量越大,巖石抵抗變形的能力越強。泊松比是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比。泊桑(松)比越大,表示巖石受力作用后的橫向變形越大。

巖石并不是理想的彈性體,巖石變形特性的物理量也不是一個常數(shù)。通常所提供的彈性模量和泊桑(松)比,只是在一定條件下的平均值。

②巖石的強度

巖石的強度是巖石抵抗外力破壞的能力,也以帕斯卡為單位,用符號Pa表示。巖石受力作用破壞,表現(xiàn)為壓碎、拉斷和剪切等,故有抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度等。

a.抗壓強度。抗壓強度是巖石在單向壓力作用下抵抗壓碎破壞的能力,是巖石最基本最常用的力學(xué)指標。在數(shù)值上等于巖石受壓達到破壞時的極限應(yīng)力。抗壓強度主要與巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、風(fēng)化程度和含水情況等有關(guān),也受巖石的礦物成分和生成條件的影響。

所以,巖石的抗壓強度相差很大,膠結(jié)不良的礫巖和軟弱頁巖小于20MPa,堅硬巖漿巖大于245MPa.

b.抗拉強度。抗拉強度是巖石抵抗拉伸破壞的能力,在數(shù)值上等于巖石單向拉伸破壞時的最大張應(yīng)力。巖石的抗拉強度遠小于抗壓強度,故當(dāng)巖層受到擠壓形成褶皺時,常在彎曲變形較大的部位受拉破壞,產(chǎn)生張性裂隙。

c.抗剪強度。抗剪強度是指巖石抵抗剪切破壞的能力,在數(shù)值上等于巖石受剪破壞時的極限剪應(yīng)力。在一定壓應(yīng)力下巖石剪斷時,剪破面上的最大剪應(yīng)力,稱為抗剪斷強度,其值一般都比較高。抗剪強度是沿巖石裂隙或軟弱面等發(fā)生剪切滑動時的指標,其強度遠遠低于抗剪斷強度。

三項強度中,巖石的抗壓強度最高,抗剪強度居中,抗拉強度最小。抗剪強度約為抗壓強度的10%~40%,抗拉強度僅是抗壓強度的2%~16%.巖石越堅硬,其值相差越大,軟弱巖石的差別較小。巖石的抗壓強度和抗剪強度,是評價巖石(巖體)穩(wěn)定性的主要指標,是對巖石(巖體)的穩(wěn)定性進行定量分析的依據(jù)之一。

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