岩石力学重点

岩石力学

岩石岩体：岩石是自然界中各种矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体。岩体是由岩石结构体和结构面组成的地质体。岩石是岩体的基本组成部分。岩石的力学性质对岩体的力学性质有很大影响，在某种情况下，岩石对岩体力学性质和力学作用具有控制作用。在岩石强度很高时，主要结构面的力学性质决定了岩体的力学性质。

岩石力学: 岩石力学是以工程地质研究为基础，运用工程力学的知识解决地质工程问题。

岩石水理性岩石遇水后会引起某些物理、化学和力学性质的改变，岩石的这种性质称为岩石的水理性。软化性吸水性渗透性抗冻性

变形参数初始模量反映了岩石中微裂隙的多少，切线模量反映了岩石的弹性变形特征，割线模量反映了岩石的总体变形特征;

变形

弹性变形、塑性变形与时间无关，只从变形能否恢复的角度。粘性流动与变形速率有关，与时间有关

流变现象：

材料应力- 应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。

蠕变应力不变，应变随时间增加而增长

松弛应变不变，应力随时间增加而减小

弹性后效加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象

莫尔强度包络线：

指各极限应力圆的破坏点所组成的轨迹线。T f = f( (T )在T f〜C坐标中

是一条曲线，称为莫尔包络线，表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，滑动面上的法向应力T与剪应力T f的关系。极限应力圆上的某点与强度包络线相切，即表示在该应力状态下材料发生破坏。

强度理论研究岩体破坏原因和破坏条件的理论。

强度准则在外荷载作用下岩石发生破坏时，其应力（应变）所必须满足的条件。强度准则也称破坏准则或破坏判据。

1773 年库伦提出了一个重要的准则（“摩擦”准则）。库伦认为，材料的破坏主要是剪切破坏，当材料某一斜面上的剪应力达到或超过该破坏面上的粘结力和摩擦阻力之和，便会造成材料沿该斜面产生剪切滑移破坏。

应力Mohr 圆是一种用作图法来理解岩石破坏准则的直观方法。岩石内部一点的应

力状态可用应力Mohr 圆表示，当它与抗剪强度直线相切时，岩石处于临界剪切破坏状态。应力圆与直线相交时岩石破坏，应力圆未与直线相交、相切时，岩石没有破坏。

格里菲斯强度理论在脆性材料内部存在着许多杂乱无章的扁平微小张开裂纹。在外力作用下，这些裂纹尖端附近产生很大的拉应力集中，导致新裂纹产生，原有裂纹扩展、贯通，从而使材料产生宏观破坏。

影响岩石强度的主要因素：不良成分越多，强度硬度越低矿物成分与构造试件的尺寸效应与形状含水率及水的作用结合水（连结、润滑、水楔作用）自由水（孔隙压力、溶蚀及潜蚀作用）。温度的影响一般而言，随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低。

结构面定义岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面。它包括物质的分界面和不连续面。岩体强度很高时，结构面的力学性质控制了岩体的力学性质，岩体中的结构面，变化非常复杂。结构面的存在，使岩体造成在构造上不连续和不均质，以及性质上的不连续和各向异性。

原生结构面构造结构面次生结构面

节理：岩体沿断裂面没有明显位移或仅有微量位移的断裂构造称为节理。

断层：岩体沿破裂面两侧发生了明显位移或较大错动的断裂结构称为断层。

层理构造：层理是沉积岩在形成过程中，由于沉积环境的改变所引起沉积物质的成分、颗粒大小、形状或颜色沿垂直方向发生变化而显示出成层的现象。

层：

连续不断沉积形成的单元岩层简称为层

层面：

相邻两个层之间的界面称为层面。

结构面的空间分布包括四个方面：

（1）结构面的产状（即方位）及其变化结构面与水平面相交线的方向称为走向；

（2）结构面的延展性；结构面在某一方向上的连续性或结构面连续段长短的程度。

（3）结构面密集的程度

（4）结构面空间组合关系。

分类：

方法：通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。

目的：通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力

学问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。

1、岩石的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。

2、岩体的完整性。岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。

3、结构面条件。包括结构面产状、粗糙度和充填情况。

4、岩体及结构面的风化程度。

5、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，水压力等。

6、地应力。地应力难于测定，它对工程的影响程度也难于确定，因此，其影响一般在综合因素中反映。

1、普氏分类法

以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据，根据普氏坚固性系数f将岩石

分为十级。f值越大，岩体越稳定。

式中：R 岩石单轴抗压强度，Mpa

f >20为1级，最坚固；f <0.3为第10级，最软弱。

优点：形式简单，使用方便。

缺点：未考虑岩体的完整性、岩体结构特征对稳定性影响，故不能准确评价岩体的稳定性。

2简易分类任现场凭经验和观察就可以确定的，大致可以分为三类。

3.按岩体完整性系数Kv （龟裂系数）分类

4、按岩芯质量指标（RQD分类

笛尔（Deere,1968）提出根据钻探时岩芯完好程度来判断岩体的质量，对岩体分类。

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5宾尼奥夫斯基（1976）提出的分类指标RMR（Rock Mass Rating）,由下列6

（1）岩块强度（R1）（2）RQDS（R2）

（3）节理间距（R3）（4）节理条件（R4）

（5）地下水（R5）

（6）节理方向对工程的影响的修正参数（R6）

6、巴顿岩体质量（Q）分类

挪威巴顿等人提出一个用6个参数表达的岩体质量指标Q

按照国家《工程岩体分级标准》（GB50218-94）的方法，工程岩体分级分两步进行。

首先从定性判别与定量测试两个方面分别确定岩石的坚硬程度和岩体的完整性，并计算出岩体基本质量指标BQ;