[科普中国]-抗压强度

实例

下面就以岩石为例，详细向大家解释下什么是抗压强度

岩石的抗压强度是指在无侧束状态下（Unconfined）所能承受的最大压力，通常以

每平方公分多少公斤，或每平方英寸多少磅。换言之，它指把岩石的加压至破裂所需要的应力。

岩石的最大抗压强度的量测，通常是在固定的实验室中进行，并利用功率为十至一百吨以上的特殊水压机来把测试样本压碎。为测试岩石的抗压强度，其样品需制成立方体或圆柱体的形状，同时其尺寸还得视岩石的不同而异。对高强度的岩石而言，立方体形状的样品尺寸为5㎝×5㎝×5㎝，中等强度的岩石其样品尺寸为7㎝×7㎝×7㎝，而松软的岩石其样品尺寸为10㎝×10㎝×10㎝。对于矿物成份不均匀的岩石，其立方体形状的样品尺寸，应较矿物成份均匀的岩石为大。

为了避免获得意外的结果，应该采取同一石料的若干样品分别在干燥或潮湿的状况下进行试验。不过这种测试未必能够得到正确的数据，因为即使同一种的岩石，其抗压强度也不一定完全相同，还要看压缩方向和样品的构造等关系而定。此种具有方向的性质，以页岩特别显著。

下面介绍来自中国仪器超市最简单的抗压强度试验，将样品压碎的力以P来表示。

样品的剖面面积为2吋×2吋即4平方吋，同时已知岩石的抗压强度为每平方吋一万磅（10,000psi），如此对样品施以10,000×4=40,000磅压力时，样品将会被破坏。1

公式p=P/A

式中 p为抗压强度，以每平方吋多少磅（psi）、每平方公分多少公斤为单位，P为压力，以磅、公斤为单位，A为剖面面积，以平方公分、平方吋为单位。

大致说来，火成岩、石英岩和特别坚硬的硅质砂岩，具有最大的抗压强度。例如一些未风化之玄武岩，其无侧束抗压强度可达到60,000psi。影响岩石抗压强度的因素很多，其最重要的有三种因素：组织、胶结物的性质、压力的方向等。

结构以结晶粒子大小而言，一些细粒的岩石或隐晶质的岩石，其抗压强度往往要较粗粒为大。例如细粒的砂岩，其抗压强度便要较粗粒为大。以火成岩和变质岩而言，当中有些晶体彼此钩结得很牢固，其抗压强度自然要较一些钩结不良的为大。

胶结物在沉积岩方面其抗压强度，大多决定于胶结物的性质，特别以砂岩、砾岩和角砾岩为然。例如，假如岩石中的胶结物是黏土，则砂岩的抗压强度一定很低；假如岩石中的胶结物是石英的话，则砂岩的抗压强度一定变成最强，这些石英所胶结的岩石又称为硅化（Silicified）。

压力的方向岩石的抗压强度也决定于挤压应力作用的方向。以沉积岩而言，它们具有层面的，如果应力作用的方向和层面垂直，则岩石的抗压强度为最大。此外，某些岩石常常具有裂缝、矿脉或片理等类的构造，如果它们的方向和破裂面（Plane of Failure）的方向一致时，则对岩石的抗压强度自然影响很大。2

岩石例子岩石种类 抗压强度（Kg∕㎝2）

花岗岩（Granite） 1,000 ~ 2,500

正长岩（Syenite） 1,000 ~ 2,000

闪长岩（Diorite） 1,500 ~ 2,800

辉长岩（Gabbro） 1,000 ~ 2,800

辉绿岩（Diabase） 2,000 ~ 3,000

玄武岩（Basalt） 4,000

结晶质石灰岩（Crystalline Limestone） 1,000 ~ 2,000

石英砂岩（Quartzose Sandstone） 2,000

石英岩（Quartzite） 3,000

片麻岩（Gneiss） 1,000 ~ 2,000