1、关于岩石单轴抗压强度影响因素的分析摘要：作为论述工程地质条件中不可缺少的资料之一，岩石单轴抗压强度值的测试看似简单，其影响因素却非常复杂，除试件本身性质外，还包含了从采样到加工和试验一系列的影 响因素。重点讨论了岩石结构构造及试验条件方面的因素，并提出了一些控制措施，使岩石单轴抗压强度值在实际工程应用中更真实可靠。 关键词：单轴抗压强度；结构构造；几何形状；加荷速率；端面条件 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号： 随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，越来多的岩石力学问题呈现在我们面前，诸如高坝坝基岩变形及高层建筑地基岩体变形等等，要正确分析与评价就这些工程问题，需要我们对岩
2、石的力学性质进行研究，而岩石的单轴抗压强度作为岩石最基本的力学性质之一，其研究意义也是不容忽视的。主要从两个方面探讨了影响岩石单轴抗压强度这一重要力学参数的因素。 1、岩石本身性质方面的因素 （1）岩石的结构构造 岩石结构的影响，表现在颗粒大小、空隙率与空隙分布特点等方面。岩石的结构特征尤其是矿物颗粒间连结及微结构面的发育特征对岩石的力学性质影响很大。 一般来说，等粒结构的岩石抗压强度比非等粒结构高。在等粒结构中，细粒结构岩石抗压强度比粗粒结构的高，这是因为细晶颗粒间接接触面积大，连结力增强。在斑状结构中，具细粒基质的岩石抗压强度比玻璃质基质的高，总之，结晶愈细愈均匀，非晶质成分愈少，岩石抗压
3、强度愈高。 岩石空隙率的大小，反映岩石的密实程度，一般空隙率愈大的岩石，抗压强度愈低。通常存在岩石抗压强度随着密度减小而降低的规律，就是空隙率增大对抗压强度影响的具体表现，如果空隙(主要是各种微结构面)具有定向分布的特性时，必将导致岩石抗压强度呈现各 向异性。通常，受压方向平行微结构面方向的抗压强度低于垂直微结构面方向的，抗压强度因为微结构面连结差，平行施加压力时容易沿微结构面裂开。 岩石的构造是指矿物集合体之问及其与其它组分之间的排列组合方式，如岩浆岩中的流线、流面结构，沉积岩中的微层状构造，变质岩中的片状构造及其定向构造等，这些都会影响岩石的抗压强度。 （2）岩石矿物组成 一般而言，岩石的
4、矿物成分及其相对含量对岩石的抗压强度有很大的影响。含硬度大的粒柱状矿物(如石英、长石、角闪石、辉石等)愈多时，岩块抗压强度愈高；含硬度小的片状矿物(如云母、绿泥石、蒙脱石和高岭石等)愈多时，则岩块抗压强度愈低。对于胶结连结的岩石，其抗压强度取决于胶结物成分及胶结类型，一般来说，硅质胶结的岩块抗压强度最高；铁质、钙质胶结的次之；泥质胶结的岩块强度最低，且抗水性差。从胶结类型来看，常以基底式胶结的岩块抗压强度最高，孔隙式胶结次之，接触式胶结最低。 （3）风化程度与温湿度 岩石的风化程度愈强，其空隙率和变形也愈大，抗压强度也就愈低。温度对岩石抗压强度的影响，一般而言，随温度升高，岩石的脆性降低，粘性
5、增强，岩石抗压强度也随之降 低。 岩石湿度对抗压强度有显著影响，一般岩石的强度随含水率的增加而降低，但岩性不同其降低程度也不同主要取决于岩石中亲水性矿物和易溶性矿物的含量以及空隙发育情况。因为当水侵入岩石时，将顺着裂隙进入并润湿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，削弱了颗粒间的连结力，降低了岩石的强度。 2、试验条件方面的因素 （1）试件的几何形状 试件的形状影响表现在当试件断面积和高径比相同的情况下，断面为圆形的试件强度大于多边形试件强度，在多边形试件中，棱角处易产生应力集中，棱角越尖应力集中越强烈，试件越易破坏，岩块抗压强度也就越低。因此，边数增多，试件强度增
6、大。 试件尺寸越大，岩块强度越低，这被称为尺寸效应。尺寸效应的核心是结构效应。大尺寸的试件包含的细微结构面较小尺寸的多，结构也复杂一些，试件的破坏概率也就大些。 试件的高径比对岩块强度也有明显影响。一般而言，随高径比增大，岩块强度降低，因为高径比增大导致试件内应力分布及弹性稳定状态不同所致，高径比很小时，试件内部的应力分布趋于三向应力状态，试件具有很高的抗压强度；相反，试验会由于弹性不稳定而易破 坏，降低岩块的强度。 （2）加荷速率 岩块的单轴抗压强度随加荷速率的增大而增高。当岩块的加荷速率增大到超过了岩石的变形速率，即岩石变形未达稳定就继续加荷，试件内将出现变形滞后于应力的现象，使塑性变形来
7、不及发生和发展，增大了岩块强度。 3、控制措施 影响岩石单轴抗压强度的因素很多，而其自身性质的影响是不可避免的，我们要努力提高试验人员的素质，做好试件结构特征和矿物组成等方面的描述。在试验条件方面，严格按相关规程制样，一般尽量选用圆柱形试件，高径比为 225 之间，此时试件内应力分布较 均匀，易处于弹性稳定状态。对尺寸不标准的试件要采用可靠的经验公式进行较正，试验中的加荷速率严格按规范执行，一般控制在050 8MPas，同时要引进精密的加工设备提高试件两端面的平整度和平行度，并可在试件与压板之间插入刚度与试件相匹配、断面尺寸与试件相同的垫块来消除或减少端面摩擦。 4、结论 岩石单轴抗压强度值是反映岩块基本力学性质的一个重要参数指标，它在岩体工程分类、建立岩体破坏判据中都是不可少的。通过了解岩石单轴抗压强度的影响因素，采取有效的控制措施，力求试验数据准确可靠，为合理的工程设计提供岩体力学依据。 参考文献： 1刘佑荣，唐辉明岩体力学M武汉：中国地质大学出版社，1999 2J 唐大雄，孙愫文工程岩士学M北京地质出版社，1987
