岩石力学知识要点(打印)

矿山岩石力学知识要点

1 Rock mechanics and mining engineering

（1）岩石力学定义/definition of rock mechanics：（P1）

（2）岩石力学固有复杂性/inherent complexities in rock mechanics：（P2-4）rock structure/岩石内部普遍存在岩石结构面，size effect，tensile strength，effect of groundwater，weathering （3）岩石力学项目实施过程/implementation of a rock mechanics program：（P7-9）（Fig.1.3）通常按照下列五个方面依次进行，即Site characterization/，mine model formulation，design analysis，rock performance monitoring，retrospective analysis，而基于现场实测的反分析结果又进一步指导进行必要的、新的Site characterisation，mine model formulation和design analysis，改善实施效果。

2 Stress and infinitesimal strain

（1）应力/stress：（P10）the intensity of internal forces set up in a body under the influence of a set of applied surface forces.

（2）正应力/normal stress component：（P11）应力在其作用截面的法线方向的分量。

（3）剪应力/shear stress component：（P11）应力在其作用截面的切线方向的分量。

（4）体力：分布在物体体积内的力。

（5）面力：分布在物体表面上的力。

（6）内力：物体本身不同部分之间相互作用的力。

（7）正面：外法线沿着坐标轴的正方向的截面。正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正，反之为负。

（8）负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正，反之为负。

（9）应力变换公式/stress transformation equation：（P15）

（9）主平面/principle plane：（P15）单元体剪应力等于零的截面。

（10）主应力/principle stress：（P15）主平面上的正应力。

（11）三维主应力方程与应力不变量：（P16）

σ1，σ2，σ3, in order of decreasing magnitude, and are identified respectively as the

major, intermediate and minor principal stresses/最大主应力、中间主应力和最小主应力.

（12）主应力之间相互正交条件：0212121=++z z y y x x λλλλλλ

（13）静水应力分量与主偏应力分量/hydraulic component and major principle deviator stress ：（P17-18）

1

3

m I σ=

m S σσ-=11，m S σσ-=22，m S σσ-=33

：（P19）

（15）平面问题的主应力及其方向计算：（P21）

（16）应变-位移关系方程：（P27）

z

u y u x u z z y y x x ∂∂=∂∂=∂∂=

εεε;; 1;

2y

y x x xy z u u u u y x

x y γ∂∂⎛⎫

∂∂=+

Ω=- ⎪∂∂∂∂⎝⎭

1;21;

2y y z

z yz x x

x z z zx y u u u u z

y

y z u u u u x z

z x γγ∂∂⎛⎫∂∂=+

Ω=- ⎪

∂∂∂∂⎝⎭

∂∂∂∂⎛⎫=

+Ω=- ⎪

∂∂∂∂⎝⎭

（17）体积应变/volumetric strain ：（P27）xx yy zz εεε∆=++

（18）变形协调方程/strain compatibility equations ：（P28）22

222yy xy

xx y x x y

εγε∂∂∂+=

∂∂∂∂ （19）虎克定律/Hook`s law ：（P29）

（20）岩土理性关于位移、应力、应变正负的规定 （i ）沿坐标轴正向作用的力和位移分量为正； （ii ）收缩正应变为正； （iii ）压缩正应力为正；

（iv ）若截面内法线相对于坐标的原点向内指，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向内为正，反之亦然。

3 Rock strength and deformability

（1）强度（峰值强度）/strength or peak strength ：（P42） （2）残余强度/residual strength ：（P42）

（3）应变软化/strain-softening or strain-weakening behavior ：（P42）指岩石达到峰值强度以后继续变形，其强度随变形量增加而降低/减少的特性。

（4）塑性变形/ductile deformation ：（P42） （5）屈服/yield ：（P42）

（6）有效应力/effective stress ：（P42）ij

ij ij u σσδ'=- （7）Tangent Yong`s modulus E t ，average Yong`s modulus E av ，secant Yong`s modulus E s ：（P43-44）

（8）岩石单轴压缩与三轴压缩典型特性：（P42）（P50-51）（Fig. 3.2）（Fig. 3.11）（Fig.3.12） 岩石单轴压缩特性：从变形的四个阶段理解：弹性变形、塑性变形、（峰值强度以后）应变软化、残余变形。

岩石三轴压缩特性：与单轴压缩特性，比较不同围压下的强度、变形性能，脆-塑性转变等。

（9）扩容/dilation ：（P51）

（10）Coulomb`s shear strength criterion

：（P54-55）tan n s c σφ=+

42πφ

β=+ （11）Griffith crack theory ：（P57） （12）岩石结构面强度：（P64）