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巖石的抗壓強度是指在無側束狀態(tài)下(Unconfined)所能承受的zui大壓力 ,通常以每平方公分多少公斤,或每平方英寸多少磅。換言之,它指把巖石的加壓至破裂所需要的應力。
巖石的zui大抗壓強度的量測,通常是在固定的實驗室中進行,并利用功率為十至一百噸以上的特殊水壓機來把測試樣本壓碎。為測試巖石的抗壓強度,其樣品需制成立方體或圓柱體的形狀,同時其尺寸還得視巖石的不同而異。對高強度的巖石而言,立方體形狀的樣品尺寸為5㎝×5㎝×5㎝,中等強度的巖石其樣品尺寸為7㎝×7㎝×7㎝,而松軟的巖石其樣品尺寸為10㎝×10㎝×10㎝。對于礦物成份不均勻的巖石,其立方體形狀的樣品尺寸,應較礦物成份均勻的巖石為大。
為了避免獲得不準確的結果,應該采取同一石料的若干樣品分別在干燥或潮濕的狀況下進行試驗。不過這種測試未必能夠得到正確的數(shù)據(jù),因為即使同一種的巖石,其抗壓強度也不一定*相同,還要看壓縮方向和樣品的構造等關系而定。此種具有方向的性質,以頁巖特別顯著。
下面介紹來自中國儀器超市zui簡單的抗壓強度試驗,將樣品壓碎的力以P來表示。
樣品的剖面面積為2吋×2吋即4平方吋,同時已知巖石的抗壓強度為每平方吋一萬磅(10,000psi),如此對樣品施以10,000×4=40,000磅壓力時,樣品將會被破壞。
折疊公式
p=P/A
式中 p為抗壓強度,以每平方吋多少磅(psi)、每平方公分多少公斤為單位,P為壓力,以磅、公斤為單位,A為剖面面積,以平方公分、平方吋為單位。
大致說來,火成巖、石英巖和特別堅硬的硅質砂巖,具有zui大的抗壓強度。例如一些未風化之玄武巖,其無側束抗壓強度可達到60,000psi。影響巖石抗壓強度的因素很多,其zui重要的有三種因素:組織、膠結物的性質、壓力的方向等。
折疊組織
以結晶粒子大小而言,一些細粒的巖石或隱晶質的巖石,其抗壓強度往往要較粗粒為大。例如細粒的砂巖,其抗壓強度便要較粗粒為大。以火成巖和變質巖而言,當中有些晶體彼此鉤結得很牢固,其抗壓強度自然要較一些鉤結不良的為大。
折疊膠結物的性質
在沉積巖方面其抗壓強度,大多決定于膠結物的性質,特別以砂巖、礫巖和角礫巖為然。例如,假如巖石中的膠結物是黏土,則砂巖的抗壓強度一定很低;假如巖石中的膠結物是石英的話,則砂巖的抗壓強度一定變成zui強,這些石英所膠結的巖石又稱為硅化。
折疊壓力的方向
巖石的抗壓強度也決定于擠壓應力作用的方向。以沉積巖而言,它們具有層面的,如果應力作用的方向和層面垂直,則巖石的抗壓強度為zui大。此外,某些巖石常常具有裂縫、礦脈或片理等類的構造,如果它們的方向和破裂面的方向一致時,則對巖石的抗壓強度自然影響很大。
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