| qyxmcad |
2007-12-07 03:02 |
岩石受力破坏模式之我见
有网友提出如下问题： h1^q};3!W\
[求助]岩石等脆性材料的几种抗压破坏形式的解释 XI~2Vzht
I!%T!B540
（由于图片容量过大，无法上传） [k ZvBd
z)='MKrEt-
其中，左图本质为受拉破坏，中图本质为受剪破坏，右图本质才是真正的受压破坏。但都是单轴抗压试验结果。 ^z-e"
请问： ZTfs&5
1、如果试件按照图示压缩模式进行抗压试验。 :<Yc V# !P
那么，出现了左图的破坏形式，那么测得结果算是抗压强度还是抗拉强度？这个抗拉强度值为多少？ `7zz&f9dDX
同样，出现了中图的破坏形式，那么测得结果算是否只能说明抗剪强度？并可按照土力学中的知识来确定c、φ？ ^,]'Ut
2、如果某材料围压0时出现了左图的破坏形式（如下图中大理岩），这个抗压强度与降低高径比（如采用立方体试件）测得的抗压强度是否会有差别？ \A zl6`Em
r Z/,^[T
补充图： Z$ {I 4a
.cdm@_Ls
（由于图片容量过大，无法上传） oe}nrkmb
K'+GK S7.
我的认识如下： qPK3"fzH
:vz _f$=
我认为目前的岩石破坏模式研究严重背离实际，因为这些研究把岩石视为一种理想化的物质，而没有从岩层形成的本质—沉积岩相和成岩后生作用（岩石形成的地质历史）去探求问题的答案，甚至出现了以石膏模型为样本去研究岩体破坏机理和规律的毫无价值的研究方法。我在一次有几位两院院士及诸多著名专家学者参加的全国学术会议上的学术报告中就不客气地批评了这种形而上学的研究方法。我认为对这些研究成果如果不加分析批判地去推广应用，只能产生误导作用和一些难以解释的问题。 AF g*
不难想象，岩体的破坏（暂不考虑地应力因素，因为样品试验已没有地应力因素）从本质上说取决于其结构构造特征，而岩体的结构构造特征又是取决于该岩层形成的沉积岩相和成岩后生作用；形成于不同的沉积岩相和成岩后生作用的岩层又具有不同的结构构造特征。相同或相似的岩体破坏模式，只存在于那些具有相同或相似的结构构造特征的岩体之间，所以没有适用于所有岩体的破坏模式和破坏特怔。 4\H:^U&
*y9 iuJ}
例如楼主列举的三种破坏模式中的中图那种貌似剪切破坏的模式，实际上是岩样在竖向压力下沿某个软弱结构面（例如节理裂隙、在后生期包气带形成的方解石脉等）的破坏，只是该结构面的抗剪强度，而这种软弱结构面在岩体中可以有很多不同成因的产物，所以他并不是岩石本身的抗剪强度；右图中所反映的则是构造应力在岩体中所形成的X形构造节理裂隙在竖向压力下的破坏模式。 >:%i,K*AM
QK DY:1]
这是我在工程实践研究中形成的观点，并将我在一份勘察报告中的有关内容录列于下，以进一步阐明和供大家讨论： 3/RmJ `c{
US A!N
由于沉积微相和成岩后生作用的不同，造成了岩体物理力学性质的明显差异，如岩石吸水率极差近33倍，变异系数高达0.77；饱和单轴抗压强度极差达15倍，变异性很高，表明岩体质量均一性差，即岩质地基的均匀性不良，再加上岩溶因素的影响，使岩质地基的稳定性成为场地的主要工程地质问题。下表说明，岩体质量与岩石容重和抗压强度呈正相关，而与吸水率呈负相关。 Yv\.QrxPm
XX大楼岩石物理力学性质统计表 ,i lVt
JhR XfIK>{
岩体单元 *
xdS <
指 rl qn39
项目 标 TBHIcX
B0 B1 B2 C W2G`K+p
区间值 平均值 区间值 平均值 区间值 平均值 区间值 平均值 L']EYK5
干容重(g/cm3) 2.72～2.79 2.76 2.31～2.73 2.52 2.38～2.83 2.62 2.56～2.71 2.66 55 )!cw4
饱和容重(g/cm3) 2.75～2.80 2.78 2.28～2.74 2.57 2.48～2.84 2.64 2.60～2.71 2.68 Va /LMw
吸水率(%) 0.24～1.08 0.54 0.46～3.02 1.98 0.12～3.92 1.05 0.18～2.72 0.77 Qctm"g|
饱和抗压强度(Mpa) 6.79～77.06 45.24 21.09～91.32 45.63 14.26～103.14 56.65 51.57～94.60 78.05 p&ytUT na
岩石样品饱和抗压强度试验，是反映场地岩质地基工程特性的重要指标，我们对其作了比较详细的分析研究，获得以下认识： hP LQ)c?
1. 试验样品沿节理裂隙破坏者占51%，沿方解石脉尤其是方解石条带破坏者占20%，无明显循迹破坏者占29%。说明岩石主要沿节理裂隙破坏，但成岩期形成的微裂隙经后期压实作用，对岩石强度不构成明显影响。 Z;M]^?
破坏后有残余强度者占22.4%，无残余强度者占77.6%，表明大部分岩石破坏后无残余强度。沿裂隙破坏者有残余强度的较多，沿方解石脉破坏者有残余强度的较少。 Y
O;N9wu3f
2. 岩石饱和容重似与抗压强度有正相关关系，饱和容重小于2.6者，其饱和抗压强度仅为平均值的65%。 NWd% Za5K;
3. 沿节理裂隙破坏者其抗压强度为平均值的80～90%，为标准强度的73%，而沿方解石脉破坏或既有方解石脉又有裂隙的样品，其抗压强度仅为平均值的60～70%，为标准强度的60%，含方解石脉及条带的岩石主要沿方解石破坏，且其强度也较低。同时与方解石脉的数量，宽度，充填结晶强度等有关，晚成岩期中形成的方解脉对岩石强度基本无影响，影响岩石强度的主要是表生期沿构造节理和溶蚀裂隙充填的方解石。方解石团块对岩石强度的影响不明显。 h~ )oiT2v
4. 无论沿节理还是沿方解石脉破坏，大多呈高角度破坏，表明影响岩石强度的主要是高角度构造节理。 n&Bolt(tO
5. 岩石样 品受压后呈碎裂、破裂、劈裂三种型式破坏。碎裂破坏者其破坏强度小于30Mpa，破裂破坏者其抗压强度一般为30～60Mpa，劈裂破坏者其抗压强度大于60Mpa。 w'oP{=y[
试验样品中呈碎裂破坏者为11%，呈破裂和劈裂破者各占44.5%。 fEf ",{I
沿方解石破坏的样品其中碎裂占11%，破裂占67%，劈裂占22%；沿节理裂隙破坏的样品中劈裂占62.5%，破裂占37.5%，无碎裂破坏者。 ^UHt1[
有研究资料表明：碳酸盐岩石中平行于微褶曲轴的微破劈理，缝合线，微节理裂隙等结构面的存在和发育，可使岩石抗压强度降低至10～30Mpa，甚至更低，同时使岩石的变形增大，故细观构造是影响岩石地基力学性质的控制因素。各岩体单元的岩样试验破坏情况见下表。 JG @bl
%B5.zs]Of
XX大楼各岩体单元破坏类型统计表 ;|Id g"2
[h SE^
m
比 单 m:CiXM
例 元 D[ U[ D
破坏型式 B0 B1 B2 C "vQ$RW
-
碎 裂 14.2% 30.8% 7.9% 0 "v@$CR9<T
破 裂 42.9% 46.2% 49% 20% ES p)%
劈 裂 42.9% 23% 43% 80% VRurn>y0
FZ'|z8Dm
很明显，质量差的岩体单元强度低，以碎裂破坏为主，质量好的岩体单元强度高，以劈裂破坏为主。岩石样品试验的破坏型式大体反映了岩体质量状况，碎裂、破裂、劈裂的破坏型式序列是岩体质量由差到好的表征。 (NK$2A/p
6．一件角砾岩样品，其吸水率为2.77，饱和抗压强度为21.09Mpa，仅为同组对照样品强度的49%，而后者的吸水率为3.92，其孔隙率大于前者，但强度反而较高，原因是角砾岩主要由铁泥质和方解石“胶结”，所以孔隙虽小但强度仍较低。 iD+Q\l;%
另一件具有5%溶孔的样品，其强度仅为对照样品的64%。说明溶蚀作用对岩体强度的影响明显。 E,&B P$B
综上所述：真正由于岩性因素造成岩石破坏的不多，构造节理裂隙是影响岩石强度的重要因素，在钻探岩芯中即可常见沿节理裂隙破损的情况。后生期包气带形成的白色方解石是引起岩石破坏的另一个重要因素，由于其成因所致，对岩石强度的影响较大而且明显。地基持力层应尽可能选择节理裂隙不发育岩体，特别是白色后生方解石脉不发育的岩体。 Rs,\{#
角砾状构造和溶蚀孔洞对岩体强度也有明显影响，在局部岩体中集中发育，形成一定规模，在选择地基持力层时应予注意。 p t .0%3
埋藏成岩期形成的结构构造对岩体强度无明显影响，而在后生构造期形成的结构构造等产物则是影响岩体强度的主要和重要因素。基础施工时应根据上述特点并结合岩体的风化、溶蚀程度来具体判断和选择地基持力层。 -L>xVF-|:1
)_N|r$i\
注：文中图片由于容量过大，无法上传，如欲查看原图，请到以下地址： N+%E=D>
http://www.eswnman.com/dzcn/viewthread.php?tid=10085&pid=72561&page=1&extra=page%3D1#pid72561 |
|
