岩石力学

1、岩石力学的定义：是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科

学。

2、岩石质量指标:即将长度在10cm以上的岩芯累计长度站钻孔总长的百分

比。。

3、岩石:岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，是构成岩

体的基本组成单元。

4、岩体：它是地质体的一部分，由结构面和结构体组合而成。

5、结构面：在岩体内存在各种地质界面，它包括物质分异面和不连续面，如家

整合，不整合，褶皱，断层，层理，节理和片理等，不同特性的地址界面统称为结构面。

6、结构体：被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。

7、岩体结构：结构体和结构面称为岩体结构单元，不同类型的岩体结构单元在

掩体内的组合，排列形式称为岩体结构。

8、峰值强度：指全应力—应变曲线中，在岩石的变形非稳定期破裂发展阶段的

上界应力。

9、弹性模量：应力与应变的比率被称为岩石的弹性模量。

10、变形模量：正应力与总应变的比值。

11、剪切模量：G=E/(2+2V),V为泊松比。

12、泊松比：指岩石的横向应变与纵向应变的比值。

13、扩容：当外力继续增加，岩石试件的体积不是减小，而是大幅度增加且增长

速度越来越大，最终将导致岩石试件的破坏，这种体积明显扩大的现象称为扩容。

14、刚性压力机：指可以减少在实验过程中压力机的弹性变形及贮存在其中的变

性能，并且具有足够刚度的压力机。

15、应变强化（硬化）：指试承载力随围压稳定增长的现象。

16、滞回环：加载曲线与卸载曲线所组成的环。

17、蠕变：当应力不足时，变形随时间的增加而增加的现象

18、松弛：当应变不变时，应力随时间的增加而减小的现象

19、流变：指材料的应力应变关系与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有

时间效应的现象

20、弹性后效：指加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象

21、极限长期强度：通常把作用时间趋于无穷大的强度称之为岩石的长期强度

22、弹性变形：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而除去外力后又能立

即恢复其原有形状和尺寸的现象

23、塑性变形：物体受外力产生变形，在外力去除后变形不能完全恢复的性质，

称之为塑性，不能恢复的那部分变形称为塑性变形

24、剪胀：对于凸凹不平的结构面，在剪应力的作用下，模型上半部分沿凸台斜

面滑动，除有切向运动外，还有向上的移动，这种剪切过程中产生的法向移动分量称之为剪胀

25、粘结力：直线型强度包络线与T轴的截距

26、内摩擦角：直线型强度包络线与应力轴的夹角

27、围岩：在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体

28、应力重分布：从原始地下应力场变化到新的平衡力，成为场的过程

29、次生应力：从原始地下应力场变化到新的平衡力，称为次生应力

30、原始应力：是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力

31、应力集中系数：应力集中系数=开巷后应力/开巷前应力或次生应力/原生应力3．常见岩石的结构连结类型有那几种？

答：岩石中结构连结的类型主要有两种：

1.结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。

2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。

7、岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。

答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式:

(1)X状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏

(2)单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。

(3)拉伸破坏，破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度，导致岩石受拉伸破坏。

9、什么是全应力-应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力-应变曲

线？

答：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质

的变化规律。由于材料试验机的刚度小，在试件压缩时，其支柱上存在很大的变形和变形能，在试件快要破坏时，该变形能突然释放，加速试件破坏，从而得不出极限压力后的应力应变关系曲线。

10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、蠕变和在反复加载、卸载作用下

的破坏？

答：(a)预测岩爆：左半部分OEC 代表达到峰值强度时,积累在岩石试件中的应变能，右边CED 代表试件从破坏到破坏整个过程所消耗的能量。如果A>B,可能产生岩爆，如果A

(b)预测蠕变破坏：如图1-24 。当岩石应力小于H 点的应力值,岩石不会发生蠕变,当岩石应力大于H 点而小于I点,岩石会发生蠕变,但蠕变为稳定蠕变,岩石不会破坏,当岩石应力大于I 点,则岩石会发生不稳定蠕变,岩石最终会破坏. (c)预测循环加载条件下岩石的破坏。当岩石在低应力条件下,进行反复加载卸载,岩石破坏时的循环次数比高应力条件下进行反复加载卸载的循环次数要多。当反复加载卸载曲线与全应力应变曲线相交，则岩石破坏。

11.在三轴压缩试验条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？

答：三轴压缩条件下，应力应变曲线如图1-31、1-32所示，围压对岩石变形的影响主要有：

(1)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石的抗压强度显著增加；

(2)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石破坏时，岩石的变形显著增加；

(3)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石的弹性极限显著增加；

(4)随着围压(σ2= σ3) 的增大，岩石的应力应变曲线形态发生明显的改变，岩石的性质发生了变化，由弹脆性---弹塑性---应变硬化。抗压强度显著增加；12.什么是莫尔强度包络线？如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？

答：三轴抗压强度实验得出：对于同一种岩石的不同试件或不同实验条件（不同的围压时的最大轴向压力值）给出了几乎恒定的强度指标值（直线性强度曲线时