1、岩石在外力作用下达到破坏时的极限剪应力。

2、抗剪强度试验方法包括室内试验和现场试验两类。

3、 室内抗剪强度试验常用的方法有直接剪力试验、 扭转试验和三轴试验三种。

(资料图)

4、①直接剪力试验：这种试验特别适用于岩石结构面和软弱夹层抗剪强度的测定，装置如图2a。

5、取一组试件分别在不同的正应力下进行试验，试验结果如图2b。

6、图中C称为岩石的凝聚力,ф 称为岩石的内摩擦角。

7、 ②扭转试验：将圆柱状试件或两端为方形的柱状试件夹紧在扭转试验机上，施加扭力，最大剪应力发生在试件最外圈。

8、③三轴试验：天然岩体是处于三向应力状态下。

9、在三向应力状态下的岩石强度，对于岩基承载力的计算、地下建筑物和坝工设计、褶皱和断层机理研究以及深孔钻探研究都很重要。

10、三轴试验方法包括轴对称应力状态的普通三轴试验(σ1>σ2=σ3),真三轴试验(σ1厵σ2厵σ3),空心圆筒的压缩或扭转三轴试验。

11、试验受力状态如图3所示。

12、 图中粗箭头表示通过物体各个端面的压力或扭力；细箭头表示液压的压力。

13、三轴试验需要一套专用加载装置、三轴压力室、稳压装置和变形测量设备。

14、为了测定岩石应力达到峰值以后的应力与应变关系，必须采用伺服控制刚性压力机。

15、现代岩石力学已逐步向地学领域发展。

16、地壳岩石常处于高温高压状态，因而发展出高温高压三轴试验。

17、目前国际上进行的高温高压三轴试验，侧压可达数万巴（1巴=105帕）,温度高达1000℃。

18、实验证明，随着围压的增大，岩石的强度增加并由脆性向韧性转化。

19、图4为高压三轴试验结果（曲线上的数字为围压）。

20、 图5为花岗岩在加载期间相对体积变化和平均压力的关系（曲线上的数字为围压）。

21、在地壳下，温度随深度而增加，而温度对岩石强度也有很大影响。

22、 图6是地壳中最常见的花岗岩和玄武岩的强度和温度的关系，所有曲线都是在相同的围压条件下获得的。

23、可以看出，随着温度的增高，岩石强度下降，并由脆性向韧性转化。

24、地壳的应变速率极低,约为10-14～1020秒-1。

25、应变速率对岩石强度也有较大影响。

26、 图7为岩盐在300℃、 2000巴围压下强度与应变速率的关系曲线。

27、从图上可以看出，在高的应变速率下有明显的硬化阶段，且强度较高。

28、随着应变速率的降低，岩石逐渐向韧性转化，强度也降低。

29、 a 普通三轴试验 b 三个实心活塞加压 c 空心圆筒的压缩或扭转 d 双轴实心活塞和侧限液压组成的三轴试验 这个准则假定对破坏面起作用的法向应力会增加材料的抗剪强度，其增加量与法向应力的大小成正比。

30、 就二向情况而论（图8），若σ和τ是作用在破坏面上的法向应力和剪应力，则根据这个准则，作用在这个面上的剪应力达到下列数值时将发生破坏：|τθ|=τt+μσθ，式中τt为材料的抗剪强度；σθ为破坏面上的法向应力。

31、μσθ类似斜面上的摩擦力，故μ可称为内摩擦系数。

32、在三轴或双轴试验中，这个准则用法向应力和剪应力来表示则为： 用岩石材料的抗压强度σc和抗拉强度σ1来表示则为： 此即图9中AB线的关系式。

33、材料不发生破坏的σσ3值必定在AB和AC两线之间的范围内。

34、在AB和AB两线范围以外的σσ3值，将使材料发生破坏。

35、岩石的μ 值的变化范围为1.0～2.5。

36、据此，岩石的抗剪强度约为抗压强度的0.1～0.2倍。

37、 这个准则是以岩石材料中存在细微裂纹为前提的。

38、当材料受到应力时，裂纹尖端产生拉应力集中；当尖端或其附近的拉应力达到某一临界值时，裂纹开始扩张，最后导致破坏。

39、这个理论首先为对玻璃的试验所证实。

40、格里菲思准则可以用下述抛物线形的莫尔包线来表示： 虽然某些沉积岩具有非线性的莫尔包线，但就更多的脆性岩石来说，在压缩时普遍具有线性的莫尔包线。

41、此外，格里菲思裂纹周围的应力集中是根据弹性理论计算出来的，因此破坏机理与时间无关，没考虑强度随应力速率或应变速率而变化的因素。

42、F.A.麦克林托克、J.B.沃尔什和W.F.布雷斯遂加以修改，称为修正的格里菲思理论，使适用于压应力很高的双轴条件，其压应力足以使裂纹闭合，因此在裂纹表面上有摩擦力的作用。

43、经过修改的格里菲思准则包括两个临界值：以抗拉强度表示的裂纹尖端处的临界应力；裂纹表面之间的摩擦系数。

44、这个准则的表达式为： 式中μ为裂纹表面的摩擦系数；σcr 为垂直于裂纹并使裂纹闭合所需的应力。

45、库仑－纳维和莫尔准则规定了破坏时作用的应力之间的相互关系，并可通过各类岩石试验来检验这种关系。

46、但这两个准则并没有假定任何导致破坏的内在机理，因而不能使最终破坏同它的物理数据联系起来。

47、格里菲思准则指出了内在机理并提出数学模型。

48、但对岩石来说，因为这些数据难以测量，所以须采取经验方法，即根据抗压和抗拉强度以及裂纹面上的摩擦系数来评价这个准则。

49、应补充胡克-布朗准则。

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