高等岩石力学岩石刚度理论ppt解析
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岩体力学-第一章 岩石的力学特性.PPT
第一章 岩石的力学特性
本章内容：
岩石的应力－应变关系(静力学瞬时和长期荷载荷载作用下); 岩石弹性参数确定;岩石的本构关系;岩石的破坏准则; 以及介绍影响岩石力学性质因素，常见岩石试验方法。
本章重点与难点：强度与变形特征 １.１ 静力学特性 １.２ 流变特性 １.３ 影响岩石力学性质的因素 １.４ 破坏判据
c c1 0.778 0.222 h
d
1
2
2.5
3
h/d
13
点荷载强度指标(point load strength index)：
P D2 c ——为h/d为2的试件单轴抗压强度
c 24 I s I s
I s ——点荷载强度指标，
普通材料试验机： 柔性试验机； 刚度较小； 不能控制荷载和变形； 只能做出岩石受力在达 到极限强度以前的变形 特征。
类型Ⅰ弹性的
类型Ⅱ 弹塑性的
类型Ⅲ 塑弹性的
类型Ⅳ 塑－弹－塑性的
类型Ⅴ 塑－弹－塑的
类型Ⅵ 弹－塑－蠕变的
4
类型Ⅰ：直线型； 包括玄武岩，石英岩，辉绿岩，白云岩和非常坚硬的石灰岩 类型Ⅱ：直线＋弯曲下降； 石灰岩，粉砂岩，凝灰岩等致密但岩性较软的岩石 类型Ⅲ：下凹＋直线 ； 花岗岩和砂岩等具有孔隙和微裂隙坚硬岩石 类型Ⅳ：Ｓ型直线陡且长，曲线较短 坚硬致密的变质岩，如大理岩，片麻岩等 类型Ⅴ：Ｓ型直线平且短，曲线长； 压缩性较高的岩石，片岩在垂直片理方向受压 类型Ⅵ：直线＋弯曲； 盐岩
2P d2 d 2a
0.8 0.7 0.6 0.5
抛物线型压力分布 均匀压力分布 常位移条件压力分布 光弹试验
t
2P dh
P t 0.3 0.2 A
本章内容：
岩石的应力－应变关系(静力学瞬时和长期荷载荷载作用下); 岩石弹性参数确定;岩石的本构关系;岩石的破坏准则; 以及介绍影响岩石力学性质因素，常见岩石试验方法。
本章重点与难点：强度与变形特征 １.１ 静力学特性 １.２ 流变特性 １.３ 影响岩石力学性质的因素 １.４ 破坏判据
c c1 0.778 0.222 h
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点荷载强度指标(point load strength index)：
P D2 c ——为h/d为2的试件单轴抗压强度
c 24 I s I s
I s ——点荷载强度指标，
普通材料试验机： 柔性试验机； 刚度较小； 不能控制荷载和变形； 只能做出岩石受力在达 到极限强度以前的变形 特征。
类型Ⅰ弹性的
类型Ⅱ 弹塑性的
类型Ⅲ 塑弹性的
类型Ⅳ 塑－弹－塑性的
类型Ⅴ 塑－弹－塑的
类型Ⅵ 弹－塑－蠕变的
4
类型Ⅰ：直线型； 包括玄武岩，石英岩，辉绿岩，白云岩和非常坚硬的石灰岩 类型Ⅱ：直线＋弯曲下降； 石灰岩，粉砂岩，凝灰岩等致密但岩性较软的岩石 类型Ⅲ：下凹＋直线 ； 花岗岩和砂岩等具有孔隙和微裂隙坚硬岩石 类型Ⅳ：Ｓ型直线陡且长，曲线较短 坚硬致密的变质岩，如大理岩，片麻岩等 类型Ⅴ：Ｓ型直线平且短，曲线长； 压缩性较高的岩石，片岩在垂直片理方向受压 类型Ⅵ：直线＋弯曲； 盐岩
2P d2 d 2a
0.8 0.7 0.6 0.5
抛物线型压力分布 均匀压力分布 常位移条件压力分布 光弹试验
t
2P dh
P t 0.3 0.2 A
岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
《高等岩石力学》课件
用于模拟岩石在三轴压力下的力学行为，包括应力应变关系、破裂模式等。
岩石声波测试仪
用于测量岩石的声波速度，评估岩石的完整性、孔隙 度和弹性参数。
岩石CT扫描仪
通过X射线扫描岩石，获取岩石内部的结构和孔隙分 布信息。
岩石力学实验方法
直接拉伸试验
测量岩石在拉伸载荷下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗拉强度和变形 特性。
《高等岩石力学》ppt课件
目 录
• 岩石力学基础 • 岩石力学性质 • 岩石力学实验 • 岩石工程稳定性分析 • 岩石工程防护与加固 • 高等岩石力学应用案例
01
岩石力学基础
岩石力学定义
总结词：基本概念
详细描述：岩石力学是一门研究岩石在各种外力作用下的变形、破裂、破坏和流 动等行为的科学。它涉及到岩石的物理性质、力学行为和地质环境等多个方面。
单轴压缩试验
测量岩石在单轴压缩下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗压强度和变形 特性。
三轴压缩试验
模拟岩石在实际地质环 境中的受力状态，测量 岩石在三轴压力下的应 力-应变关系。
岩石力学实验结果分析
强度分析
根据实验结果，分析岩石的抗压、抗拉和抗剪 强度，评估岩石的稳定性。
变形特性分析
分析岩石的应力-应变曲线，了解岩石的弹性、 塑性 Nhomakorabea破裂特性。
地下水监测
通过监测地下水的变化情况，评估地下水对岩体的影响和破坏程 度。
06
高等岩石力学应用案 例
岩石工程设计案例
总结词 详细描述 详细描述 详细描述
通过实际案例分析，展示高等岩石力学在岩石工程设计中的应 用。
介绍某大型水电站岩石高边坡设计，如何运用高等岩石力学的 理论和方法，对边坡稳定性进行评估，并设计出合理的支护结
岩石声波测试仪
用于测量岩石的声波速度，评估岩石的完整性、孔隙 度和弹性参数。
岩石CT扫描仪
通过X射线扫描岩石，获取岩石内部的结构和孔隙分 布信息。
岩石力学实验方法
直接拉伸试验
测量岩石在拉伸载荷下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗拉强度和变形 特性。
《高等岩石力学》ppt课件
目 录
• 岩石力学基础 • 岩石力学性质 • 岩石力学实验 • 岩石工程稳定性分析 • 岩石工程防护与加固 • 高等岩石力学应用案例
01
岩石力学基础
岩石力学定义
总结词：基本概念
详细描述：岩石力学是一门研究岩石在各种外力作用下的变形、破裂、破坏和流 动等行为的科学。它涉及到岩石的物理性质、力学行为和地质环境等多个方面。
单轴压缩试验
测量岩石在单轴压缩下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗压强度和变形 特性。
三轴压缩试验
模拟岩石在实际地质环 境中的受力状态，测量 岩石在三轴压力下的应 力-应变关系。
岩石力学实验结果分析
强度分析
根据实验结果，分析岩石的抗压、抗拉和抗剪 强度，评估岩石的稳定性。
变形特性分析
分析岩石的应力-应变曲线，了解岩石的弹性、 塑性 Nhomakorabea破裂特性。
地下水监测
通过监测地下水的变化情况，评估地下水对岩体的影响和破坏程 度。
06
高等岩石力学应用案 例
岩石工程设计案例
总结词 详细描述 详细描述 详细描述
通过实际案例分析，展示高等岩石力学在岩石工程设计中的应 用。
介绍某大型水电站岩石高边坡设计，如何运用高等岩石力学的 理论和方法，对边坡稳定性进行评估，并设计出合理的支护结
岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件
岩石的强度和破坏
强度
岩石抵抗外力破坏的能力， 通常分为抗压、抗拉和抗 剪强度。
破裂准则
描述岩石在不同应力状态 下从弹性到破坏的过渡规 律。
破裂模式
岩石破坏时的形态和方式， 如脆性、延性、剪切等。
04
岩石的物理力学性质与岩体力学应用
岩石的物理力学性质在岩体工程设计中的应用
岩石的物理性质在岩体工程设计中具有重要影响， 如密度、孔隙率、含水率等参数，决定了岩体的承 载能力和稳定性。
岩石的物理力学性质在岩体工程治理中的应用
在岩体工程治理中，需要根据岩石的 物理力学性质制定相应的治理方案。
在治理过程中，还需要根据岩石的变形和 破坏模式，采取相应的监测和预警措施， 以确保工程治理的有效性和安全性。
如对于软弱岩体，可以采用加固、注浆等措 施提高其承载能力和稳定性；对于破碎岩体 ，可以采用锚固、支撑等措施防止其崩塌和 滑移。
弹性波速
表示岩石中弹性波传播速度， 与岩石的密度和弹性模量等有 关。
岩石的塑性和流变
01
02
03
塑性
当应力超过岩石的屈服点 时，岩石会发生塑性变形， 不再完全恢复到原始状态。
流变
在长期应力作用下，岩石 的变形不仅与当前应力状 态有关，还与应力历史有 关。
蠕变
在恒定应力作用下，岩石 变形随时间逐渐增加的现 象。
岩体力学第二章岩石的基本物 理力学性质ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 岩石的物理性质 • 岩石的力学性质 • 岩石的物理力学性质与岩体力学应
用 • 结论
01
引言
岩石的基本物理力学性质在岩体力学中的重要性
岩石的基本物理力学性质是岩体力学研究的基础，对于理解岩体 的变形、破坏和稳定性至关重要。
岩石力学课件
岩石力学课件 第一节岩石力学试验机一、试验机及岩样变形分析 1．刚度刚度：产生单位位移需要的力。
lP K ∆=l∆——沿P 方向的位移。
岩石试件的刚度：设其高度为l r 、横截面为F r 、弹模为E r ，则岩石试件刚度为:rr r rr rr l F E l Pl P K ===∆=......ε；通常：标准的岩石试件K r >0.5MN/mm 。
试验机的刚度：等效为类似于岩石试件的金属构件：设其高度为l m 、横截面为F m 、弹模为E m ，则试验机刚度为：mm m mm mm l F E l Pl P K ===∆=......ε。
通常：普通试验机K m =0.15~0.20MN/m ；K m <K r岩石强度试验中，荷载达到峰值后岩石突然全面崩溃，峰值后岩石应力应变曲线不容易得到（采矿工程中，峰后岩石承载普遍存在）。
1943年，惠特尼Whithey 首次正确解释了岩石试件达到峰值后突然崩溃的机理。
破裂原因：岩石材料刚度大于试验机刚度。
当岩石达到强度极限后，因刚度下降无法再抵抗极限荷载，导致试验机中积聚的弹性变形能急剧释放，使岩石失控而立即崩溃。
2．岩石加载过程能量积聚试验机蓄积的变形能：m m m m K PK P P P E 2212121===μ；试件蓄积的变形能：rrr r K PK P PP E 2212121===μ。
试验过程中试验机与岩石试件变形能之比：m r r m K K E E ：：=显然，试验机刚度越低，其积聚的变形能越多。
3．岩石弱化过程能量释放峰值后岩石试件的能量释放：峰值后，试件将发生破裂，岩石试件刚度降低，试件中的应变能将转化为各种能量（裂缝扩展、声响、震动、热能）而释放。
注意：岩石继续变形仍需能量，试件平稳变形所需能量（r K '为峰值后弱化段刚度，图中梯形面积）：r r K u u P E '∆-∆=∆221峰值后试验机的能量释放：mm K u u P E 221∆-∆=∆由于普通试验机：rmE E ∆>∆，试验机释放的能量超过试件平稳变形所需能量，因此，试件必然瞬间崩溃。
高等岩石力学岩石刚度理论ppt解析
边坡稳定系数：边坡稳定性的一个定量评价概念，从数值上讲是抗滑 力和下滑力的比值，当稳定性系数为1时，边坡抗滑力等于下滑力，此 时的边坡处于临滑极限状态。
设边坡的高为H，展宽为B，边坡系数=B/H，如果这个边坡稳定了， 就是这个系数为此点边坡稳定系数
通过对岩石强度理论的分类及其各种强度理论适用的不同条件和范围的阐 述和分析，认识到不同的岩体必须采用与之相匹配的岩石强度理论去计算 其强度，方能对工程实践起到科学的指导意义 ，例如脆性岩石就可以选择 格里菲斯强度准则来计算其强度。 只要在工作中将岩石强度理论与工程实 践紧密的结合起 ，采取认真、严格的态度对不同岩性的岩体进行强度计算， 并对其稳定性进行认真分析，那么就会最大限度地降低安全事故的发生。
其他岩石强度理论
格里菲斯认为脆性材料的断裂由分布
格里菲斯强度理论 在材料中的微小裂纹尖端有拉应力集
中导致
德鲁克-普拉格强度理论
莫尔-库仑准则反映了岩土材料压剪破坏的 实质，压 力下也能屈服破坏的现象。
德鲁克-普拉格准则是在Mises准则基础上推 广得到的
von Mises于1913年提出了一个屈服准则，这个屈服准则被称为von Mises屈服准则。它的内容是：当某 一点应力应变状态的等效应力应变达到某一与应力应变状态无关的定值时，材料就屈服；或者说材料 处于塑性状态时，等效应力始终是一不变的定值。
岩体强度理论在岩土工程中的应用
岩石强度理论在岩土工程中的应用 露天矿边坡稳定性分析方法大体上可分为岩体结构分析法 、数学模型分析法和
工程参数类比法等几个种类。结合岩石强度理论采用了露天矿边坡平面滑动的稳定 性极限平衡法来进行分析。
极限平衡法极限平衡法是一种基于平衡理论的数学模型计算分析方法 ，主要根 据边坡破坏面上抵抗破坏的阻力(即破坏面上的剪切强度与破坏面面积的乘积 )与 破坏力的比值来表示 ，这里主要是用到了库仑准则（τ=σtanφ+c）。
设边坡的高为H，展宽为B，边坡系数=B/H，如果这个边坡稳定了， 就是这个系数为此点边坡稳定系数
通过对岩石强度理论的分类及其各种强度理论适用的不同条件和范围的阐 述和分析，认识到不同的岩体必须采用与之相匹配的岩石强度理论去计算 其强度，方能对工程实践起到科学的指导意义 ，例如脆性岩石就可以选择 格里菲斯强度准则来计算其强度。 只要在工作中将岩石强度理论与工程实 践紧密的结合起 ，采取认真、严格的态度对不同岩性的岩体进行强度计算， 并对其稳定性进行认真分析，那么就会最大限度地降低安全事故的发生。
其他岩石强度理论
格里菲斯认为脆性材料的断裂由分布
格里菲斯强度理论 在材料中的微小裂纹尖端有拉应力集
中导致
德鲁克-普拉格强度理论
莫尔-库仑准则反映了岩土材料压剪破坏的 实质，压 力下也能屈服破坏的现象。
德鲁克-普拉格准则是在Mises准则基础上推 广得到的
von Mises于1913年提出了一个屈服准则，这个屈服准则被称为von Mises屈服准则。它的内容是：当某 一点应力应变状态的等效应力应变达到某一与应力应变状态无关的定值时，材料就屈服；或者说材料 处于塑性状态时，等效应力始终是一不变的定值。
岩体强度理论在岩土工程中的应用
岩石强度理论在岩土工程中的应用 露天矿边坡稳定性分析方法大体上可分为岩体结构分析法 、数学模型分析法和
工程参数类比法等几个种类。结合岩石强度理论采用了露天矿边坡平面滑动的稳定 性极限平衡法来进行分析。
极限平衡法极限平衡法是一种基于平衡理论的数学模型计算分析方法 ，主要根 据边坡破坏面上抵抗破坏的阻力(即破坏面上的剪切强度与破坏面面积的乘积 )与 破坏力的比值来表示 ，这里主要是用到了库仑准则（τ=σtanφ+c）。
岩石力学第四章岩石本构关系与强度理论PPT课件
介绍了岩石本构关系的定义、分类和特点 ，以及不同类型本构关系的适用范围和局 限性。
介绍了岩石强度理论的定义、分类和特点 ，以及不同类型强度理论的适用范围和局 限性。
岩石本构关系与强度理论的实验 研究
介绍了实验研究在岩石本构关系与强度理 论中的重要性，以及实验研究的方法和步 骤。
岩石本构关系与强度理论的应用 实例
岩石力学第四章：岩石本构关系与 强度理论
目录
• 引言 • 岩石本构关系 • 岩石强度理论 • 岩石破坏准则 • 本章总结与展望
01 引言
课程背景
01
岩石力学是一门研究岩石材料在 各种力场作用下的行为和性能的 科学。
02
本章重点介绍岩石的本构关系和 强度理论，为后续章节的学习奠 定基础。
本章目标
探索新的应用领域
将岩石本构关系与强度理论应用到更广泛的领域，如环境工程、地质 工程和地震工程等，为解决实际问题提供更多帮助。
结合数值计算方法
将岩石本构关系与强度理论结合数值计算方法，实现更加高效、精确 的数值模拟和分析，为工程设计和优化提供更多支持。
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3
该准则适用于分析简单应力状态下的岩石破坏， 但在复杂应力状态下需要考虑其他因素。
应变能密度准则
应变能密度准则是基于岩石在受力过 程中储存的应变能密度来描述其应力 状态。
当应变能密度达到一定阈值时，岩石 会发生破坏。该准则适用于分析岩石 在复杂应力状态下的破坏机制。
莫尔-库仑强度理论
01
莫尔-库仑强度理论是岩石力学中最常用的强度理论之一。
弹性本构关系
描述
弹性本构关系描述了岩石在受力后立即发生的弹性变形阶段的应力应变关系。
岩石力学教案PPT课件
岩石的应力-应变关系
应力
指作用在岩石上的外力，包括压、 拉、剪等。
应变
指岩石在应力作用下发生的形变。
应力-应变曲线
描述岩石在受力过程中应力与应变 的关系曲线，通常呈现非线性的特 点。
岩石的破裂机制与强度准则
破裂机制
描述岩石在受力过程中如何达到破坏 状态的过程。
强度准则
用于预测岩石在不同应力状态下是否 会发生破坏的准则，如莫尔圆准则等 。
岩土体加固、滑坡治理等。
岩石力学的发展历程
19世纪初
20世纪80年代以来
岩石力学作为一门独立的学科开始形 成，最初的研究主要集中在岩石的强 度和变形特性方面。
数值计算和计算机技术的快速发展为岩 石力学提供了新的研究手段，推动了岩 石力学在理论和应用方面的深入研究。
20世纪50年代
随着工程建设的快速发展，岩石力学的 研究范围不断扩大，开始涉及到岩体的 稳定性分析、岩土工程设计等方面。
总结词
介绍岩石的变形和弹性模量，以及它们 对岩石力学性质的影响。
VS
详细描述
岩石的变形是指在外力作用下岩石发生的 形状变化，而弹性模量则表示岩石在受到 外力作用时抵抗变形的能力。变形和弹性 模量是衡量岩石力学性质的重要参数。一 般来说，变形较小、弹性模量较大的岩石 具有更好的承载能力和稳定性。
03 岩石的力学性质
岩石的强度准则是指岩石在 不同受力状态下的破坏准则 ，如库仑-纳维准则、莫尔库仑准则等。
能量守恒定律是自然界的基 本定律之一，它指出能量不 能凭空产生也不能凭空消失 ，只能从一种形式转化为另 一种形式。在岩石力学中， 能量守恒定律可以用来分析 岩石的破裂和变形过程。
05 岩石力学实验与案例分析
岩石力学课件第二章 岩体力学性质.ppt
结构体有块状、柱状、板状及菱形、楔形 和锥形体等，如果风化强烈或挤压破碎严重， 也可形成碎屑状、颗粒状和鳞片状等。
岩石力学
二、结构体
岩石力学
二、结构体
岩石力学
三、岩体结构单元
结构体和结构面称为岩体结构单元或岩体
结构要素。不同类型的岩体结构单元在岩体
内的组合、排列形式称为岩体结构。
岩体结构单元可划分为两类四种，四种结
构单元在岩体内组合、排列形式不同，构成
不同的岩体结构。
结构面
坚硬结构面(干净的) 软弱结构面(夹泥的夹层)
岩体结构单元
结构体
块状结构体(短轴的) 板状结构体(长厚比大于15）
岩石力学
四、结构体的作用
结构体(岩石) 对岩体力学性质的影响， 通过结构体的力学性质来表征。
在某种情况下结构体对岩体力学性质和力 学作用具有控制作用，在结构体强度很高时 主要是结构面的力学性质决定岩体的力学性 质。
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系
岩石力学
一、岩石与岩体的概念
岩浆岩：强度高、均质性好
岩石分类 沉积岩：强度不稳定，各向异性
变质岩：不稳定与变质程度和原
岩性质有关
岩体=岩块+结构面
岩体
结构面
岩块
结构面：断 面、节理、 层理、、片 理、不整合 面等。
岩石力学
一、岩石与岩ห้องสมุดไป่ตู้的概念
岩体是地质体，它经历过多次反复地质作用，经受 过变形，遭受过破坏，形成一定的岩石成分和结构， 赋存于一定的地质环境中。
Ⅱ 1
完整 结构
无显结构面切割
Ⅱ
Ⅱ 2
断续 结构
显结构面断续切割
Ⅱ3
岩石力学
二、结构体
岩石力学
二、结构体
岩石力学
三、岩体结构单元
结构体和结构面称为岩体结构单元或岩体
结构要素。不同类型的岩体结构单元在岩体
内的组合、排列形式称为岩体结构。
岩体结构单元可划分为两类四种，四种结
构单元在岩体内组合、排列形式不同，构成
不同的岩体结构。
结构面
坚硬结构面(干净的) 软弱结构面(夹泥的夹层)
岩体结构单元
结构体
块状结构体(短轴的) 板状结构体(长厚比大于15）
岩石力学
四、结构体的作用
结构体(岩石) 对岩体力学性质的影响， 通过结构体的力学性质来表征。
在某种情况下结构体对岩体力学性质和力 学作用具有控制作用，在结构体强度很高时 主要是结构面的力学性质决定岩体的力学性 质。
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系
岩石力学
一、岩石与岩体的概念
岩浆岩：强度高、均质性好
岩石分类 沉积岩：强度不稳定，各向异性
变质岩：不稳定与变质程度和原
岩性质有关
岩体=岩块+结构面
岩体
结构面
岩块
结构面：断 面、节理、 层理、、片 理、不整合 面等。
岩石力学
一、岩石与岩ห้องสมุดไป่ตู้的概念
岩体是地质体，它经历过多次反复地质作用，经受 过变形，遭受过破坏，形成一定的岩石成分和结构， 赋存于一定的地质环境中。
Ⅱ 1
完整 结构
无显结构面切割
Ⅱ
Ⅱ 2
断续 结构
显结构面断续切割
Ⅱ3
《岩石力学》(完整版)PPT课件
1.平行层面纵波波速大于垂直层面波速
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
.
43
表3－6
.
44
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
VP0.3 51.88
.
34
.
35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
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29
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30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
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31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
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12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
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43
表3－6
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44
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
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4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
VP0.3 51.88
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二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
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根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
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动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
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（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
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von Mises于1913年提出了一个屈服准则，这个屈服准则被称为von Mises屈服准则。它的内容是：当某 一点应力应变状态的等效应力应变达到某一与应力应变状态无关的定值时，材料就屈服；或者说材料 处于塑性状态时，等效应力始终是一不变的定值。
岩体强度理论在岩土工程中的应用
岩石强度理论在岩土工程中的应用 露天矿边坡稳定性分析方法大体上可分为岩体结构分析法 、数学模型分析法和
边坡稳定系数：边坡稳定性的一个定量评价概念，从数值上讲是抗滑 力和下滑力的比值，当稳定性系数为1时，边坡抗滑力等于下滑力，此 时的边坡处于临滑极限状态。
设边坡的高为H，展宽为B，边坡系数=B/H，如果这个边坡稳定了， 就是这个系数为此点边坡稳定系数
通过对岩石强度理论的分类及其各种强度理论适用的不同条件和范围的阐 述和分析，认识到不同的岩体必须采用与之相匹配的岩石强度理论去计算 其强度，方能对工程实践起到科学的指导意义 ，例如脆性岩石就可以选择 格里菲斯强度准则来计算其强度。 只要在工作中将岩石强度理论与工程实 践紧密的结合起 ，采取认真、严格的态度对不同岩性的岩体进行强度计算， 并对其稳定性进行认真分析，那么就会最大限度地降低安全事故的发生。
[1]吕则欣。陈华兴.《岩石强度理论》
库伦ห้องสมุดไป่ตู้度理论
理论基础：岩石的破坏主要是剪切破坏，岩石的强度等于岩石本身抗剪切摩 擦的粘结力和法向力产生的摩擦力
按照库伦—莫尔强度理论，当代表某一应力状态的最大应力圆与强度曲 线相切时，岩石发生剪切破坏，破裂面与最大主应力作用面的夹角为 （45°+ϐ/2），该理论没有考虑中主应力σ2的影响。此强度理论广泛应 用于矿山工程稳定性分析。
《高等岩石力学》 专题讨论——岩石强度理论
岩石强度理论是研究岩石在各种应力状况下的强度准则的理论,它表征岩石 在极限应力状态下的应力状态和岩石强度参数之间的关系。由于强度理论 在解决岩体工程实际问题的重要作用,所以,强度理论或强度准则是工程力 学界的一个热门课题。数百年来,尽管提出了各式各样的岩石强度准则及其 修正理论,但是,由于岩石材料力学性质的复杂性和非确定性,仍有许多问题 没有很好地解决,各种观点之间的争鸣一直没有停止过。对于各种各样的强 度理论,重要的不是公式的形式和计算,重要的是强度准则的基本思想和解 决什么样的工程问题,即这个强度准则用于何处;如何应用强度准则更准确 地解决工程实际问题。
莫尔强度理论
理论基础：莫尔强度理论是库仑准则的推广，也认为岩石的破坏主要是 剪切破坏。莫尔强度曲线是破坏莫尔圆的外公切线(莫尔包络线)
莫尔包络的形式有： 1、斜直线型 2、二次抛物线型：岩性较坚硬至较软弱的岩石，如泥灰岩、砂岩、 泥页岩等岩石的强度包络线近似于二次抛物线型 3、双曲线型 ：砂岩、灰岩、花岗岩等坚硬、较坚硬岩石的强度包络 线近似于双曲线型
工程参数类比法等几个种类。结合岩石强度理论采用了露天矿边坡平面滑动的稳定 性极限平衡法来进行分析。
极限平衡法极限平衡法是一种基于平衡理论的数学模型计算分析方法 ，主要根 据边坡破坏面上抵抗破坏的阻力(即破坏面上的剪切强度与破坏面面积的乘积 )与 破坏力的比值来表示 ，这里主要是用到了库仑准则（τ=σtanφ+c）。
其他岩石强度理论
格里菲斯认为脆性材料的断裂由分布
格里菲斯强度理论 在材料中的微小裂纹尖端有拉应力集
中导致
德鲁克-普拉格强度理论
莫尔-库仑准则反映了岩土材料压剪破坏的 实质，得到了广泛的应用，但没有反映中间
主应力的影响，不能解释岩土材料在静水压 力下也能屈服破坏的现象。
德鲁克-普拉格准则是在Mises准则基础上推 广得到的
根据库仑准则以及边坡稳定系数公式可看出：在这类边坡稳定性评价中，滑动破 坏面的长度影响不大，而与滑动岩体高度、滑动岩体的破坏面倾角关系 较大，即滑动岩体高度和滑动体破坏面倾角值越大，边坡 的稳定性越低，除此 之外，滑动破坏面的性质也有影响，若滑动破坏面越弱，或为泥质层 、泥化夹 层，且光滑平整，结构面的内聚力很小或接近于零，则滑动岩体的稳定性主要取 决于内摩擦角的大小。 在此情况下，当滑动破坏面的倾角大于内摩擦角时，边 坡不稳定。凡能降低内摩擦角值的因素，如地下水的作用、爆破震动等，都会促 使露天矿的失稳 。
[2]张鹏飞.《岩石强度理论分类及在岩土工程中的应用》
谢谢