岩石力学复习要点

1、岩石力学:固体力学的一个新分支,用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。

岩石：岩石是组成地壳的基本物质,它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。

岩体：岩体是指一定工程范围内的自然地质体,由岩块和各种不连续面组成的。

岩体具有如下三大特征:

(1)它的边界是根据工程情况确定的。

(2)岩体经历了漫长的自然地质作用过程,并在地应力的长期作用下,在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹。

(3)至今还受到地应力,以及水、温度等因素的影响。

结构面：结构面是指在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带,即强度低、易变形的面或带,即弱面。

结构体：结构体是指由结构面在岩体中切割而成的几何体。

2、岩石的密度：岩石的比重就是岩石的干重量除以岩石的实体积(不包括岩石中孔隙体积),所得的量与一个标准大气压下4℃纯水容重的比值,又称相对密度。

重度：岩石在天然状态下岩石单位体积的重量。

干重度：岩石在105℃~110℃烘至恒重后，测定的岩石单位体积的重量。

饱和重度：岩石在吸水饱和状态下测定的重度。

碎胀系数：岩石的碎胀系数Kp是指岩石破碎后的体积与破碎前实体积的比。

残余碎胀系数：破碎岩石压实后体积与岩石破碎前体积V之比，用Kp’表示。（取决于岩石性质、载荷大小、载荷作用时间、含水状况等）

孔隙度率：岩石的孔隙率是指岩石中孔隙体积Vv(孔洞和裂隙之和)占岩石总体积V的百分比。

孔隙比：岩石的孔隙比是指岩石中孔隙的总体积Vv与固体(颗粒)实体积Vs之比。

吸水率：岩石的吸水率(自然吸水率的简称)指干燥后的岩石(样品)在一个大气压力和室温条件下,浸入水中定时间(48hr)吸入水分的质量与其干质量百分比。

饱水率：岩石的饱和吸水率(简称饱水率)又称强制吸水率,是指干燥后的岩样在强制状态下吸入水分的质量与其固体矿物质量的百分比。

膨胀性：岩石浸水后体积增大或体积不变时相应地引起应力增大的性能。

侧向约束膨胀率：处于径向约束的岩石试件，浸水膨胀后测得的轴向变形率。

饱和系数：岩石的饱和系数指岩石吸水率和饱和吸水率之比。

渗透系数：岩石的透水性是指水在一定压力作用下通过岩石的性能,岩石的透水性指标为渗透系数。K＝v/I＝Q/IA

软化性：岩石浸水后强度降低的性能。

软化系数：是岩石单轴饱和状态下的抗压强度与烘干状态的单轴抗压强度的比值。

崩解性：岩石浸水后发生的解体现象。

耐崩解指数：即指岩样在遭受干燥和湿润两个标准循环后,残留固体质量与试验前固体质量百分比。

3、岩石主要有哪些类型？脆性岩石和塑性岩石

弹性模量：弹模分为切线模量和割线模量，切线模量是指岩石应力应变关系为S 型时,该曲线上直线段的切线斜率。割线模量是指应力应变关系为S 曲线时,该曲线原点到某一特殊应力点连线的斜率。

泊松比：是指岩石试件在单轴压缩条件下横向(径向)应变εd和轴向应变εz的比值,又称为横向变形系数。

体积应变：是指岩石在压缩时,体积的缩小量与原体积的比值。

弹模获取的常用方法：巴西劈裂法

4、脆性岩石是指在外力作用下,岩石在破坏前变形很小(总变形小于3%),破坏面明显的岩石。

塑性岩石,通常是指在外力作用下,岩石在破坏前变形明显(总变形大于5%),而破裂面不明显的岩石,即延性。

刚性压力机是指试验机的刚度Km比岩石刚度Kr大。

全应力应变曲线是岩石应力应变全过程曲线的简称,是指在刚性压力机上获得的应力应变曲线,即包括峰前区和峰后区两部分。

典型全应力应变曲线由哪些阶段组成？

①孔隙裂隙压密阶段OA②弹性变形阶段AB③微裂纹扩展阶段BD④破坏阶段

为什么说普通力学试验机不能获得应力应变全过程曲线？

普通材料实验机整体刚度相对较小，对试件施加载荷产生的反作用力将使实验机构件产生较大变形（弹性能储存），当岩石试件被压坏时，试件抗压能力急剧下降，致使实验机弹性变形迅速恢复（弹性能释放）摧毁岩石试件，而得

不到岩石破坏后的应力应变曲线。刚性实验机在施加载荷时，自身变形极小，储存的弹性能不足以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线。

岩石体积应变的三个阶段①体积变形阶段:当轴向应力小于弹性极限时,体积缩小,体积应变为正,且呈线性增长。②体积不变阶段:当轴向应力位于弹性极限和屈服极限之间时,体积应变不再是线性增长,其增量趋近于0。③扩容阶段:当轴向应力超过屈服极限时,岩石体积开始大幅度增加,增长速率越来越大,最终导致岩石的破坏。

岩石扩容的意义：对于岩石工程,当发生岩石扩容时,能够及时采取有效措施,可防止工程的失稳——预告岩体破坏。岩石弹、塑、粘性共存：当外力作用停止后,岩石恢复的变形有三部分组成:即立刻消失的弹性变形)永不消失的残余变形(塑性变形)和随时间而缓慢消失的变形(后效弹性变形)岩石不像橡胶、塑料等材料那样弹性后效明显,般岩石的弹性后效仅占弹性变形的百分之几。

5、岩石在常三轴增大围压后，力学性质有什么变化？

随围压增大，岩石的抗压强度呈非线性增大。

6、岩石的流变性:是指岩石应力-应变关系与时间因素有关的性质。它主要包括岩石的蠕变

、弹性后效、松弛等

蠕变：岩石在不变载荷长期作用下,变形随时间而增长的现象。

松弛：当应变保持不变时,其应力随着时间增长而减小的现象。

弹性后效：它是指在加载或卸载时弹性应变滞后于应力的现象。

岩石的长时强度：在长期恒定载荷作用下岩石发生破坏时的强度值称谓岩石的长时强度,又称长期强度。

蠕变的类型：稳定蠕变、不稳定蠕变

影响因素：岩性、压力、温度、湿度

7、岩石力学模型模拟的基本原件：弹性原件（虎克体）、塑性原件（圣维南体）、粘性原件（牛顿体）

8、何为岩石的单轴抗压强度？

岩石单轴抗压强度则是岩石在单向压缩时能承受的最大压应力。

岩石抗拉强度的含义：岩石试件在单向拉伸时能承受的最大拉应力,称为岩石的单轴抗拉强度,习惯称岩石的抗拉强度。间接测定方法：劈裂法

9、岩石的三轴抗压强度是指岩石试件在三向压应力作用下所能抵抗的最大压应力。

10、岩石的抗剪强度岩石的抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力,即岩石能承受的最大剪应力。

岩石抗切强度是指剪切面上的正应力等于0时的抗剪强度,又称纯剪强度。

当在岩石试件的剪切面上施加一定正应力时的抗剪强度称为抗剪断强度,简称抗剪强度。(τ＝C+σtanΦ)

岩石试件上有一定载荷时,沿已破断面进行的剪切试验所测得的抗剪强度就是摩擦强度。（τ＝σtanΦ

11、岩石各种强度间关系：岩石的三向等压抗压强度>岩石三向不等压抗压强度>双向抗压强度>单向抗压强度>抗剪强度>抗弯强度>抗拉强度。

12、单轴压缩常见破坏形态：1）压裂破坏2）锥形压剪破坏3）单斜面压剪破坏

岩石破坏机理(原因)：一般是指岩石受力后是由于什么或哪些应力(或应变)引起的破坏,即讨论这些应力(或应变)与岩石破坏的关系。

13、莫尔强度理论（剪切破坏强度理论）认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到一定的限度，而这个