级硕士岩石力学
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26
• Mohr’s stress circle
1 2
1
2
1 2
1
2 cos2
1 2
1
2 sin
2
1
2
2
1
27
习题
1、下图所示的矩形板边缘上均匀地分布着给定载荷， 板厚50mm， AB长500mm，BC长400mm。
（a）确定BC、DA边上为保持板的平衡必须有用的剪 力。
（b）相对于xy参考轴，确定板内任一点p的应力状态。
第五类：距地表>20Km，围压大于50MPa，温度大于 500°，岩石处于完全延性状态，永久应变量大于10%。
49
图4-2 石灰岩及大理石的破坏特征
50
4.2 岩石抗压强度及其影响因素
一、抗压强度
岩石强度的含义是指岩石不致产生破坏而能抵抗的最 大应力，岩石力学中常将破坏应力定义为岩石强度。
单轴强度是指岩石试件在单轴载荷下达到破坏时 的最大应力，一般分成抗压、抗拉、抗剪强度等等。
1962年国际岩石力学学会成立。
美国1965年成立了联邦岩石力学委员会。
1981年成立了中国岩石力学与工程学会筹备组，随后成 立了国际岩石力学学会中国小组。1985年正式成立中国 岩石力学与工程学会。
专业委员会、省级委员会成立。
3
1.5 应用领域
采矿（表面开采与地下开采） 能源开发（水电与核电、油气储存、核废料储存、地
n
11
p l X
p m Y
p n Z
p l m n
x
x
yx
zx
p l m n
y
xy
y
zy
p l m n
z
xz
yz
z
l l m n
X
YX
ZX
m l m n
xy
y
zy
n l m n
xz
yz
z
l2 m2 n2 1
x xy xz
yx
（c）对于所示的lm轴，确定应力分量ll、mm、lm。 （d）确定最大主应力值和最大应力轴相对x轴的方向。
（e）对于GH面，其外法线与x轴的夹角为，请确定作 用在该面上的作为xx、yy、xy和函数的牵引力分量 表达式，并分别给出=0、60、90时的tx、ty值。给出 =60时的平面合应力。
28
400kN
=(s- w)h2
当h1发生变化时，A点总应力变 化，有效应力不变。
43
主要结论： （1）在一定围压下，由于孔隙压力增大， 强度及延性随之降低。若孔隙压力逐渐提 高，则岩石强度随之下降，且由延性逐渐 转化为脆性。 （2）当孔隙压力等于围压时，则相当于单 轴压缩的应力-应变曲线及强度。
44
四、岩石的强度与室内实验
二、岩石的破坏类型 岩石的破坏取决于物理环境，在低温、低围压 及高应变速率下，表现为脆性破坏；在高温、 高围压及低应变速率下，表现为延性破坏。 根据岩石破坏前应变的百分数可以将岩石破坏 分为5种类型。
47
48
根据岩石破坏前的应变量分为五类：
第一类：近地表岩石，破坏前变形量1%，岩石垂直于 最小主应力方向产生张性破裂。
zx z
yz x
zx y
2
2
xx
yz
x
yz x
zx y
xy z
2
2
yy
zx
y
zx y
xy z
yz x
21
物理方程：
1
E x
x
y
z
1
E y
y
x
z
1
E z
z
x
y
1
xy
G xy
1
yz
G yz
1
zx
G zx
剪切弹性模量
G
38
3.3 温度对岩石力学性质的影响
25° C 100 ° C 300 ° C
图1-4 温度对岩石力学性质的影响
39
40
主要结论： （1）岩石在一定围压下，随着温度的升高， 无论是拉伸或压缩，其屈服应力与强度均要降 低，加速了由脆性向延性转化。其影响程度随 着岩石种类及受力状态的不同而各异。 （2）随着温度的升高，弹性模量值逐渐降低。
热） 交通运输 建筑 军事 石油工程 地质构造分析 地震预测
4
1 .6 石油工程岩石力学研究特点
特点
深度大
看不见摸不着
固液耦合
钻遇地层的种类繁杂
研究领域
岩石破碎机理及地层可钻性
地层防斜
井壁不稳定问题
水力压裂
出砂与防砂
套管损坏
油藏变形
地面下沉
5
二、弹性力学基础
2.1 基本概念 • 外力: 表面力（集中力、分布力）、体力 • 内力：外力的反作用力：单位：N • 应力:单位面积上的内力。单位：MPa • 应变:长度的变化，角度的变化。无量纲
•岩石的破坏与破坏类型 •岩石的抗压强度及其影响因素 •岩石抗拉强度及其影响因素 •岩石抗剪强度及其影响因素 •不连续结构面的强度及其影响因素
45
4.1 岩石的破坏与破坏类型
一、岩样的制备 圆柱形试件：直径 1“、1.5”、2“三种H/D比： 抗压强度实验2.5-3.0 弯曲实验3.0-7.0 巴西实验0.5-1.0 冲压实验0.2-0.25 加工精度： 端面磨平到0.02mm；端面与轴线的垂直度误差在0.001 弧度；周边的不平度直径差不超过0.3mm. 岩芯的代表性：大理石2-3块，页岩5块，砂岩5-10块 46
250kN
300kN ty
H
p
m
l
30 x
tx G
y
250kN
x 400kN
29
三、岩石的基本力学性质
• 常温常压下岩石的力学性质 • 围压对岩石力学性质的影响 • 温度对岩石力学性质的影响 • 孔隙压力对对岩石力学性质的影响
30
3.1 常温常压下岩石的力学性质
• 实验条件：圆柱形试件，高径比2-2.5。 加载速率5-8x105Pa/S.
单位。
6
应力的概念
应力符号说明：
v上覆岩层压力； H最大水平主应力； h最小水平主应力 x y z r 正应力； xy yz zx r rz z切向应力； r 径向应力； 周向应力；
7
– 一点的应力状态
分正应力、剪应力两大类。
由六个独立的应力分量描述：
[]={x,y,z,xy,yz,zx}
x
z
y xyzx
抗拉强度 岩石的抗拉强度远低于抗压强度
地下水的影响 孔隙压力的影响，通过有效应力原理起作用
风化 岩体外载 原地应力状态的确定
2
1.3 研究方法
科学实验、理论分析和现场验证
1.4 发展史
1951年奥地利J. Stini 和 L. Muller等人联合地质、力学、 工程等学科专家学者在奥地利的Salzburg发起和举行了 以岩石力学为主题的第一次国际岩石力学研讨会。
第二类：离地表一定深度，岩石表现少量延性，破坏前 应变量在1-5%。 第三类：离地表2-5Km，破坏面为单一剪切面，破裂面 与最大主应力方向的夹角小于45°，破坏前的应变在28%。
第四类：离开地表10-20Km，处于较高的温度和围压下， 破坏时剪切破碎带较宽，且有一定的相互错动，断层面 与最大主应力方向夹角略小于45°，破坏前应变量在510%。
• R.P. Miller将单轴压缩下应力应变曲线分 为6大类型。
• 全应力应变曲线 • 弹性参数的确定
31
6大类型 •弹性变形 •弹-塑性变形 •塑弹性变形 •塑-弹-塑性变形 •弹-塑-蠕变变形
32
弹性
弹-塑
塑-弹
塑-弹-塑
塑-弹-塑
屈服 33
全应力应变曲线
OA微裂缝闭合 AB弹性变形 BC弹塑性变形 CD参与变形
E
21
体积弹性模量
E
K 31 2
22
2.4 平面问题
• 平面应力问题 • 平面应变问题 • 厚壁筒分析
23
平面应变问题
24
平面应力问题
25
岩土力学中关于位移、应变和应力的 规定：
（1）沿坐标轴正方向作用的力和位移分量 为正；
（2）收缩正应变取为正； （3）压缩正应力取为正； （4）若截面内法线相对于坐标原点向内指 ，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向 内为正，反之亦然。
54
二、岩石抗拉强度影响因素
岩石抗拉强度远远低于抗压强度，一般前者为 后者的1/10—1/20，甚至为1/50。其抗拉强度低 的原因主要是由于岩石内部孔隙的影响，一般 情况由于岩石内部微裂隙、孔隙较为发育，这 种缺陷对抗拉强度降低尤为敏感，在拉应力作 用下具有削弱岩石强度的效应。
52
1
1.5
2
2.5 3
端面压力分布图 高径比对强度的影响
53
4.3 岩石的单轴抗拉强度及其影响因素
一、抗拉强度
岩石的抗拉强度是指试件在单轴拉伸条件下达 到破坏时的极限应力。可采用直接或间接方法 来测定岩石的抗拉强度。 直接法：
t=P/A 间接法即巴西实验法(Brazilian test)
σt=2P/πdl
R
=R/A
8
应力状态：一点应力的总和。 z zx zy
z
y yx yz
x xy xz x
9
2.2 主应力与主应变
• 主应力 • 应力不变量 • 偏应力 • 主应变
10
可以证明：通过一点总存在着三个相互垂直其剪应力 为零的特殊截面，该截面称为主面，其外法线方向称 为该点的主方向。作用在主面上的正应力称为主应力。
o
C B
A
D
34
k
k
切线模量 Et=d/d 割线模量 Es= k/ k
35
3.2 围压对岩石力学性质的影响
Pc=100MPa
50MPa 30MPa
0MPa
图1-1 Carrara大理岩在不同围压下应力-应变曲线
36
石灰石
37
主要结论： (1) 随着围压的增加，其破坏强度、屈服应力 及延性都增加。 (2) 在三轴不等压情况下，随着中间主应力σ2 的增加，其破坏强度、屈服应力增加，但延性 减小。 (3) 在三轴不等压情况下，随着最小主应力σ3 增加，其破坏强度及延性增加，但屈服应力保 持不变。
x y z
y xy zy Y 0
y x z
z xz yz Z 0
z x y
20
变形协调方程：
2
xx
2 yy
2 xy
y 2 x 2 xy
2
xx
2 zz
2 yz
z 2 y 2 xz
2 2 2
zz
xx
zx
x 2 z 2 zx
2
2
zz
xy
z
y
yz
zx
0 zy
z
12
3 I2 I I 0
1
2
3
根据上述方程可求得三个实根：1〉2〉3称为最 大、中间及最小主应力。I1、I2、I3分别称为应力张 量的第一、第二、第三不变量。
n
1
2
3
13
剪应力
Ap l.A
x
1
Ap m.A
y
2
Ap n.A
z
3
斜面上的正应力和剪应力为：
p l p m p n
n
x
y
z
2 p2 p2 p2 2
n
x
y
z
n
最大剪应力：
1
1
22
3
1
2
23
1
1
3
21
2
14
球应力张量、偏应力张量、八面体应力及应力强度
x
xy
xz
ij
yx
y
y
z
zx
zy
y
分成球应力张量和偏应力张量
1
41
3.4 孔隙压力对岩石力学性质的影响
Pp=0MPa
30MPa
50MPa
图1-6 围压50MPa孔隙压力对石灰岩力学性质的影响
42
有效应力的基本原理
有效应力为:σ′=σ-Pp A点的总应力
h1
σ =wh1+ sh2
A点的孔隙压力
h2
Pp= w(h1+h2)
A点的有效应力
σ′=σ-Pp= wh1+ sh2- w(h1+h2)
x x y y z z
u v , v w
xy y x yz z y
u w
zx z x
某点某方向上剪应变为零，该方向称为应变 主方向，其上的正应变称为主应变。
17
2.3物理方程
18
• 静力平衡方程
z y
y x
y
y
y
dy
19
x yx zx X 0
单轴抗压强度简称抗压强度，通常将圆柱体(如 φ5.4×11cm3)的岩石试件放置在压力机上进行单轴加 压试验，当压力达到破坏时，则试件破坏应力称为岩 石抗压强度。即
σc=Pc/A
上式Pc为破坏载荷， A为试件原始横截面面积。 51
二、影响因素 1、岩石的内在因素 矿物成分、颗粒大小、胶结物及孔隙度是控制强度的 内在因素。 硅质胶结〉铁质、钙质胶结〉泥质胶结 水的渗入促进交接软化，强度大幅降低。 2、实验方法与物理环境 试件直接放在压机上加载，端面产生不均匀分布力； 高径比的影响
一、 岩石力学概述
1.1 概念
岩石力学是研究岩石和岩体力学性能的理论
和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其周围物
理环境的力场的反应的力学分支。
岩石力学=应力+强度
1.2 特点
岩石的破裂
结构特征
抗拉强度
孔隙流体
风化
岩体外载
1
岩石的破裂特性 岩石一般处于压应力状态，破坏具有局部性。
尺寸效应 岩石的强度和变形特征受岩石材料的性质和各种地 质结构面的共同影响。
3 m
x
y
z
x
m
SS
ij
yx
zx
xy
y
m
zy
xz
yz
z
m
S
m
15
偏应力不变量：
J S S S
1
1
2
3
J SS S S S S
2
12
23
31
J SS S
3
123
八面体是一组特殊的斜截面，其上的应力为：
8
m
2 I 2 3I
1 2
8
31
2
16
几何方程：
u , v , w
• Mohr’s stress circle
1 2
1
2
1 2
1
2 cos2
1 2
1
2 sin
2
1
2
2
1
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习题
1、下图所示的矩形板边缘上均匀地分布着给定载荷， 板厚50mm， AB长500mm，BC长400mm。
（a）确定BC、DA边上为保持板的平衡必须有用的剪 力。
（b）相对于xy参考轴，确定板内任一点p的应力状态。
第五类：距地表>20Km，围压大于50MPa，温度大于 500°，岩石处于完全延性状态，永久应变量大于10%。
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图4-2 石灰岩及大理石的破坏特征
50
4.2 岩石抗压强度及其影响因素
一、抗压强度
岩石强度的含义是指岩石不致产生破坏而能抵抗的最 大应力，岩石力学中常将破坏应力定义为岩石强度。
单轴强度是指岩石试件在单轴载荷下达到破坏时 的最大应力，一般分成抗压、抗拉、抗剪强度等等。
1962年国际岩石力学学会成立。
美国1965年成立了联邦岩石力学委员会。
1981年成立了中国岩石力学与工程学会筹备组，随后成 立了国际岩石力学学会中国小组。1985年正式成立中国 岩石力学与工程学会。
专业委员会、省级委员会成立。
3
1.5 应用领域
采矿（表面开采与地下开采） 能源开发（水电与核电、油气储存、核废料储存、地
n
11
p l X
p m Y
p n Z
p l m n
x
x
yx
zx
p l m n
y
xy
y
zy
p l m n
z
xz
yz
z
l l m n
X
YX
ZX
m l m n
xy
y
zy
n l m n
xz
yz
z
l2 m2 n2 1
x xy xz
yx
（c）对于所示的lm轴，确定应力分量ll、mm、lm。 （d）确定最大主应力值和最大应力轴相对x轴的方向。
（e）对于GH面，其外法线与x轴的夹角为，请确定作 用在该面上的作为xx、yy、xy和函数的牵引力分量 表达式，并分别给出=0、60、90时的tx、ty值。给出 =60时的平面合应力。
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400kN
=(s- w)h2
当h1发生变化时，A点总应力变 化，有效应力不变。
43
主要结论： （1）在一定围压下，由于孔隙压力增大， 强度及延性随之降低。若孔隙压力逐渐提 高，则岩石强度随之下降，且由延性逐渐 转化为脆性。 （2）当孔隙压力等于围压时，则相当于单 轴压缩的应力-应变曲线及强度。
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四、岩石的强度与室内实验
二、岩石的破坏类型 岩石的破坏取决于物理环境，在低温、低围压 及高应变速率下，表现为脆性破坏；在高温、 高围压及低应变速率下，表现为延性破坏。 根据岩石破坏前应变的百分数可以将岩石破坏 分为5种类型。
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48
根据岩石破坏前的应变量分为五类：
第一类：近地表岩石，破坏前变形量1%，岩石垂直于 最小主应力方向产生张性破裂。
zx z
yz x
zx y
2
2
xx
yz
x
yz x
zx y
xy z
2
2
yy
zx
y
zx y
xy z
yz x
21
物理方程：
1
E x
x
y
z
1
E y
y
x
z
1
E z
z
x
y
1
xy
G xy
1
yz
G yz
1
zx
G zx
剪切弹性模量
G
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3.3 温度对岩石力学性质的影响
25° C 100 ° C 300 ° C
图1-4 温度对岩石力学性质的影响
39
40
主要结论： （1）岩石在一定围压下，随着温度的升高， 无论是拉伸或压缩，其屈服应力与强度均要降 低，加速了由脆性向延性转化。其影响程度随 着岩石种类及受力状态的不同而各异。 （2）随着温度的升高，弹性模量值逐渐降低。
热） 交通运输 建筑 军事 石油工程 地质构造分析 地震预测
4
1 .6 石油工程岩石力学研究特点
特点
深度大
看不见摸不着
固液耦合
钻遇地层的种类繁杂
研究领域
岩石破碎机理及地层可钻性
地层防斜
井壁不稳定问题
水力压裂
出砂与防砂
套管损坏
油藏变形
地面下沉
5
二、弹性力学基础
2.1 基本概念 • 外力: 表面力（集中力、分布力）、体力 • 内力：外力的反作用力：单位：N • 应力:单位面积上的内力。单位：MPa • 应变:长度的变化，角度的变化。无量纲
•岩石的破坏与破坏类型 •岩石的抗压强度及其影响因素 •岩石抗拉强度及其影响因素 •岩石抗剪强度及其影响因素 •不连续结构面的强度及其影响因素
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4.1 岩石的破坏与破坏类型
一、岩样的制备 圆柱形试件：直径 1“、1.5”、2“三种H/D比： 抗压强度实验2.5-3.0 弯曲实验3.0-7.0 巴西实验0.5-1.0 冲压实验0.2-0.25 加工精度： 端面磨平到0.02mm；端面与轴线的垂直度误差在0.001 弧度；周边的不平度直径差不超过0.3mm. 岩芯的代表性：大理石2-3块，页岩5块，砂岩5-10块 46
250kN
300kN ty
H
p
m
l
30 x
tx G
y
250kN
x 400kN
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三、岩石的基本力学性质
• 常温常压下岩石的力学性质 • 围压对岩石力学性质的影响 • 温度对岩石力学性质的影响 • 孔隙压力对对岩石力学性质的影响
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3.1 常温常压下岩石的力学性质
• 实验条件：圆柱形试件，高径比2-2.5。 加载速率5-8x105Pa/S.
单位。
6
应力的概念
应力符号说明：
v上覆岩层压力； H最大水平主应力； h最小水平主应力 x y z r 正应力； xy yz zx r rz z切向应力； r 径向应力； 周向应力；
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– 一点的应力状态
分正应力、剪应力两大类。
由六个独立的应力分量描述：
[]={x,y,z,xy,yz,zx}
x
z
y xyzx
抗拉强度 岩石的抗拉强度远低于抗压强度
地下水的影响 孔隙压力的影响，通过有效应力原理起作用
风化 岩体外载 原地应力状态的确定
2
1.3 研究方法
科学实验、理论分析和现场验证
1.4 发展史
1951年奥地利J. Stini 和 L. Muller等人联合地质、力学、 工程等学科专家学者在奥地利的Salzburg发起和举行了 以岩石力学为主题的第一次国际岩石力学研讨会。
第二类：离地表一定深度，岩石表现少量延性，破坏前 应变量在1-5%。 第三类：离地表2-5Km，破坏面为单一剪切面，破裂面 与最大主应力方向的夹角小于45°，破坏前的应变在28%。
第四类：离开地表10-20Km，处于较高的温度和围压下， 破坏时剪切破碎带较宽，且有一定的相互错动，断层面 与最大主应力方向夹角略小于45°，破坏前应变量在510%。
• R.P. Miller将单轴压缩下应力应变曲线分 为6大类型。
• 全应力应变曲线 • 弹性参数的确定
31
6大类型 •弹性变形 •弹-塑性变形 •塑弹性变形 •塑-弹-塑性变形 •弹-塑-蠕变变形
32
弹性
弹-塑
塑-弹
塑-弹-塑
塑-弹-塑
屈服 33
全应力应变曲线
OA微裂缝闭合 AB弹性变形 BC弹塑性变形 CD参与变形
E
21
体积弹性模量
E
K 31 2
22
2.4 平面问题
• 平面应力问题 • 平面应变问题 • 厚壁筒分析
23
平面应变问题
24
平面应力问题
25
岩土力学中关于位移、应变和应力的 规定：
（1）沿坐标轴正方向作用的力和位移分量 为正；
（2）收缩正应变取为正； （3）压缩正应力取为正； （4）若截面内法线相对于坐标原点向内指 ，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向 内为正，反之亦然。
54
二、岩石抗拉强度影响因素
岩石抗拉强度远远低于抗压强度，一般前者为 后者的1/10—1/20，甚至为1/50。其抗拉强度低 的原因主要是由于岩石内部孔隙的影响，一般 情况由于岩石内部微裂隙、孔隙较为发育，这 种缺陷对抗拉强度降低尤为敏感，在拉应力作 用下具有削弱岩石强度的效应。
52
1
1.5
2
2.5 3
端面压力分布图 高径比对强度的影响
53
4.3 岩石的单轴抗拉强度及其影响因素
一、抗拉强度
岩石的抗拉强度是指试件在单轴拉伸条件下达 到破坏时的极限应力。可采用直接或间接方法 来测定岩石的抗拉强度。 直接法：
t=P/A 间接法即巴西实验法(Brazilian test)
σt=2P/πdl
R
=R/A
8
应力状态：一点应力的总和。 z zx zy
z
y yx yz
x xy xz x
9
2.2 主应力与主应变
• 主应力 • 应力不变量 • 偏应力 • 主应变
10
可以证明：通过一点总存在着三个相互垂直其剪应力 为零的特殊截面，该截面称为主面，其外法线方向称 为该点的主方向。作用在主面上的正应力称为主应力。
o
C B
A
D
34
k
k
切线模量 Et=d/d 割线模量 Es= k/ k
35
3.2 围压对岩石力学性质的影响
Pc=100MPa
50MPa 30MPa
0MPa
图1-1 Carrara大理岩在不同围压下应力-应变曲线
36
石灰石
37
主要结论： (1) 随着围压的增加，其破坏强度、屈服应力 及延性都增加。 (2) 在三轴不等压情况下，随着中间主应力σ2 的增加，其破坏强度、屈服应力增加，但延性 减小。 (3) 在三轴不等压情况下，随着最小主应力σ3 增加，其破坏强度及延性增加，但屈服应力保 持不变。
x y z
y xy zy Y 0
y x z
z xz yz Z 0
z x y
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变形协调方程：
2
xx
2 yy
2 xy
y 2 x 2 xy
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2 zz
2 yz
z 2 y 2 xz
2 2 2
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x 2 z 2 zx
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xy
z
y
yz
zx
0 zy
z
12
3 I2 I I 0
1
2
3
根据上述方程可求得三个实根：1〉2〉3称为最 大、中间及最小主应力。I1、I2、I3分别称为应力张 量的第一、第二、第三不变量。
n
1
2
3
13
剪应力
Ap l.A
x
1
Ap m.A
y
2
Ap n.A
z
3
斜面上的正应力和剪应力为：
p l p m p n
n
x
y
z
2 p2 p2 p2 2
n
x
y
z
n
最大剪应力：
1
1
22
3
1
2
23
1
1
3
21
2
14
球应力张量、偏应力张量、八面体应力及应力强度
x
xy
xz
ij
yx
y
y
z
zx
zy
y
分成球应力张量和偏应力张量
1
41
3.4 孔隙压力对岩石力学性质的影响
Pp=0MPa
30MPa
50MPa
图1-6 围压50MPa孔隙压力对石灰岩力学性质的影响
42
有效应力的基本原理
有效应力为:σ′=σ-Pp A点的总应力
h1
σ =wh1+ sh2
A点的孔隙压力
h2
Pp= w(h1+h2)
A点的有效应力
σ′=σ-Pp= wh1+ sh2- w(h1+h2)
x x y y z z
u v , v w
xy y x yz z y
u w
zx z x
某点某方向上剪应变为零，该方向称为应变 主方向，其上的正应变称为主应变。
17
2.3物理方程
18
• 静力平衡方程
z y
y x
y
y
y
dy
19
x yx zx X 0
单轴抗压强度简称抗压强度，通常将圆柱体(如 φ5.4×11cm3)的岩石试件放置在压力机上进行单轴加 压试验，当压力达到破坏时，则试件破坏应力称为岩 石抗压强度。即
σc=Pc/A
上式Pc为破坏载荷， A为试件原始横截面面积。 51
二、影响因素 1、岩石的内在因素 矿物成分、颗粒大小、胶结物及孔隙度是控制强度的 内在因素。 硅质胶结〉铁质、钙质胶结〉泥质胶结 水的渗入促进交接软化，强度大幅降低。 2、实验方法与物理环境 试件直接放在压机上加载，端面产生不均匀分布力； 高径比的影响
一、 岩石力学概述
1.1 概念
岩石力学是研究岩石和岩体力学性能的理论
和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其周围物
理环境的力场的反应的力学分支。
岩石力学=应力+强度
1.2 特点
岩石的破裂
结构特征
抗拉强度
孔隙流体
风化
岩体外载
1
岩石的破裂特性 岩石一般处于压应力状态，破坏具有局部性。
尺寸效应 岩石的强度和变形特征受岩石材料的性质和各种地 质结构面的共同影响。
3 m
x
y
z
x
m
SS
ij
yx
zx
xy
y
m
zy
xz
yz
z
m
S
m
15
偏应力不变量：
J S S S
1
1
2
3
J SS S S S S
2
12
23
31
J SS S
3
123
八面体是一组特殊的斜截面，其上的应力为：
8
m
2 I 2 3I
1 2
8
31
2
16
几何方程：
u , v , w