岩体力学-0绪论(成都理工大学)精品PPT课件
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岩体力学-绪论(成都理工大学)优秀PPT
• ▲岩体力学研究的变形和破坏是已经破坏的地质体的再 破坏变形和再破坏规律问题，其变形和破坏条件不能简单 地用一般材料的变形本构规律和破坏判据来判断。结构力 学分析是岩体力学分析的基本方法。
岩体力学
主讲：林 锋
理论学时：32（2.5个学分） 参考教材：岩体力学（第二版）,课件 教材编著：肖淑芳，杨淑碧 推荐阅读：岩体力学基础（孙广忠）
岩体结构012学年第一学期
1
岩体力学
0. 绪论
0.1 岩体及岩体力学 0.2 岩体力学的发展 0.3 岩体力学与生产实践 0.4 岩体力学研究的主要内容 0.5 新世纪中国岩体力学与工程发展的新
使命、新方向、新途径
2
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 1、岩石（rock）
• [岩石]是组成地壳及上地幔的基本物质，由各种造岩矿 物或岩屑在地质作用下按照一定规律组合而成的。
•
矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的天然元素
或化合物，称为矿物。或者，矿物是天然产出的均匀固体，
具有规则的原子构造和一定的化学成分或在规定的范围间变
4
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 2、地质体（geologic body ）
• [地质体] 是地质工作中经常使用的涵义不严格的一个术 语，通常是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分并可以
与周围物质相区别的地质作用的产物。不论其大小范围如何， 大到一个岩体，小到一个包裹体，都可称为地质体。
岩体力学（Rockmass Mechanics）：是研究岩体在各种 力场作用下变形和破坏规律的一门应用性学科（教材）。 • 可见： • （1）研究对象是岩体。岩体主要由岩石组成，是岩石改 造的结果。 “岩石力学” 的提法也很普遍。 • （2）研究内容：岩体在各种力场作用下变形和破坏规律。 （什么样的力场？力场如何形成及演化？ 什么样的变形破 坏规律？如何进行分析和描述？如何应用于工程？） • （3）定位：应用性学科；应用在何处？
岩体力学
主讲：林 锋
理论学时：32（2.5个学分） 参考教材：岩体力学（第二版）,课件 教材编著：肖淑芳，杨淑碧 推荐阅读：岩体力学基础（孙广忠）
岩体结构012学年第一学期
1
岩体力学
0. 绪论
0.1 岩体及岩体力学 0.2 岩体力学的发展 0.3 岩体力学与生产实践 0.4 岩体力学研究的主要内容 0.5 新世纪中国岩体力学与工程发展的新
使命、新方向、新途径
2
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 1、岩石（rock）
• [岩石]是组成地壳及上地幔的基本物质，由各种造岩矿 物或岩屑在地质作用下按照一定规律组合而成的。
•
矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的天然元素
或化合物，称为矿物。或者，矿物是天然产出的均匀固体，
具有规则的原子构造和一定的化学成分或在规定的范围间变
4
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 2、地质体（geologic body ）
• [地质体] 是地质工作中经常使用的涵义不严格的一个术 语，通常是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分并可以
与周围物质相区别的地质作用的产物。不论其大小范围如何， 大到一个岩体，小到一个包裹体，都可称为地质体。
岩体力学（Rockmass Mechanics）：是研究岩体在各种 力场作用下变形和破坏规律的一门应用性学科（教材）。 • 可见： • （1）研究对象是岩体。岩体主要由岩石组成，是岩石改 造的结果。 “岩石力学” 的提法也很普遍。 • （2）研究内容：岩体在各种力场作用下变形和破坏规律。 （什么样的力场？力场如何形成及演化？ 什么样的变形破 坏规律？如何进行分析和描述？如何应用于工程？） • （3）定位：应用性学科；应用在何处？
精品课程《岩石力学》ppt课件(全)
具体而言，研究岩石在荷载作用下的应力、变形和破坏 规律以及工程稳定性等问题。
上述定义是把“岩石”看成固体力学中的一种材料，然而
岩石材料不同于一般的人工制造的固体材料，它是
一种典型的“连续介质”，具有复杂的地质构造和赋
存条件的天然地质体。
.
11
三、岩石力学理论的发展简史
1. 初始阶段(19世纪末~20世纪初)
.
8
（2）60年代初意大利Vajont大坝水库高边坡的崩溃 意大利Vajont拱坝，坝高262m，
于1959年建成，是当时世界上 最高的拱坝。1963年10月9日 夜，由于大坝上游山体突然滑 坡，约2.5亿立方的山体瞬时涌 入水库，涌浪摧毁上游及下游 一个小镇与邻近几个村庄，造 成约2500人死亡，整个灾害的 持续时间仅仅5分钟。
.
3
一、引言
1. 人类活动与岩石工程（Rock Engineering）
岩石圈是人类赖以生存的主要载体，人类的大部分活动都 是在岩石圈上进行的：
远古
约4700年前 公元1600年
19世纪
石器，穴居 金字塔（146.5m) 火药采矿 铁路隧道技术
20世纪 大型水电工程
岩基、边坡，地下 洞室，隧道工程等
普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论．
围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于 冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分．
太沙基(K．Terzahi)理论 围岩塌落成矩形，而不是抛物线型．
优点与缺点
上述理论在一定历史时期和一定条件下还是发挥了一定作用的， 但是围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有 的地下空间都存在塌落拱．围岩和支护之间并不完全是荷载和 结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载 系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作 用．
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。
岩体力学课件
岩体的应变包括弹性应变和塑性 应变，其分布和变化规律对于岩 体的稳定性至关重要。
强度理论
岩体的强度理论是研究岩体在各 种应力状态下的破坏机制和临界 应力的基础。
强度参数
岩体的强度参数包括单轴抗压强 度、抗拉强度和剪切强度等，这 些参数是评估岩体稳定性的关键 指标。
岩体的动力学性质
01
应变率效应
在快速变形或冲击加载条件下， 岩体的力学行为会表现出明显的 应变率效应。
型、剪切型和复合型等。
破裂判据
03
为了预测岩体的破裂或失稳，需要建立相应的破裂判据或稳定
性分析方法。
04
岩体的工程分类与评估
岩体的工程分类
坚硬完整岩体
岩体结构完整，强度高 ，变形量小，工程性质
好。
软弱破碎岩体
岩体结构破碎，强度低 ，变形量大，工程性质
差。
节理化岩体
岩体节理发育，强度和 稳定性受节理影响较大
岩体灾害的预测与防治
总结词
岩体灾害的预测与防治是岩体力学应用的另一个重要领域，旨在预防和减轻岩体灾害对 人类生命财产的损失。
详细描述
岩体灾害如滑坡、泥石流、崩塌等，是一种常见的自然灾害。岩体力学的理论和方法在 岩体灾害的预测和防治中发挥了重要作用。通过研究岩体的变形、失稳和破坏机制，可 以预测岩体灾害的发生，并采取相应的防治措施，如加固、排水、减载等，以降低灾害
岩体力学的应用领域
资源开发
环境工程
岩体力学在矿产资源开发、石油和天 然气勘探等领域中发挥着重要作用， 涉及岩石力学性质分析、地下工程设 计等方面。
岩体力学在环境工程中应用于地质灾 害防治、土壤侵蚀控制、废弃物处置 等方面，涉及岩土体稳定性评估和环 境保护等方面。
强度理论
岩体的强度理论是研究岩体在各 种应力状态下的破坏机制和临界 应力的基础。
强度参数
岩体的强度参数包括单轴抗压强 度、抗拉强度和剪切强度等，这 些参数是评估岩体稳定性的关键 指标。
岩体的动力学性质
01
应变率效应
在快速变形或冲击加载条件下， 岩体的力学行为会表现出明显的 应变率效应。
型、剪切型和复合型等。
破裂判据
03
为了预测岩体的破裂或失稳，需要建立相应的破裂判据或稳定
性分析方法。
04
岩体的工程分类与评估
岩体的工程分类
坚硬完整岩体
岩体结构完整，强度高 ，变形量小，工程性质
好。
软弱破碎岩体
岩体结构破碎，强度低 ，变形量大，工程性质
差。
节理化岩体
岩体节理发育，强度和 稳定性受节理影响较大
岩体灾害的预测与防治
总结词
岩体灾害的预测与防治是岩体力学应用的另一个重要领域，旨在预防和减轻岩体灾害对 人类生命财产的损失。
详细描述
岩体灾害如滑坡、泥石流、崩塌等，是一种常见的自然灾害。岩体力学的理论和方法在 岩体灾害的预测和防治中发挥了重要作用。通过研究岩体的变形、失稳和破坏机制，可 以预测岩体灾害的发生，并采取相应的防治措施，如加固、排水、减载等，以降低灾害
岩体力学的应用领域
资源开发
环境工程
岩体力学在矿产资源开发、石油和天 然气勘探等领域中发挥着重要作用， 涉及岩石力学性质分析、地下工程设 计等方面。
岩体力学在环境工程中应用于地质灾 害防治、土壤侵蚀控制、废弃物处置 等方面，涉及岩土体稳定性评估和环 境保护等方面。
岩体力学课件第1章 岩体的地质特征
1 结构体特征 结构体(structural element)指岩体中被结构面切割 围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结构 体的规模愈大,与结构面对应,划分为四级。 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或 结构体体积来表示结构体规模。 结构体常见的形状有： 柱状、板状、楔形及菱形等。 形状不同，稳定性不同。
岩浆结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面， 包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆岩之间的接 触面和原生冷凝节理等。 变质结构面在变质过程中形成，残留结构面和重结 晶结构面
2.构造结构面 是岩体在构造应力作用下形成的各种破 裂面，包括断层、节理、劈理和层间错动面等。
3.次生结构面 是岩体形成后在外营力作用下产生的结 构面，包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化 夹层等。
定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。
风化空隙率指标(Iw)是快速浸水后风化岩块吸入
水的质量与干燥岩块质量之比。
波速指标
纵波波速（cp）
波速比
kv
v cp v rp
风化系数
kf
' cw
cw
硬质岩石按波速指标的风化分级表
《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）
第1章 岩体地质与结构特征
Ⅴ级 又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩 块的物理力学性质。控制岩块的力学性质；
三、 产状
走向、倾向、倾角
结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。
据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的极限强度 与结构面倾角间的关系为：
1
3
2 (C
岩石力学-全部课件
பைடு நூலகம்
1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
由于岩石力学是一门边缘交叉学科，研究的内容
广泛，对象复杂，这就决定了岩石力学研究方法 的多样性。
根据所采用的研究手段或所依据的基础理论所属
学科领域的不同，岩石力学的研究方法大概可 归纳为以下四种：
●工程地质研究方法；
●科学实验方法； ●数学力学分析方法； ●整体综合分析方法。
下诞生的：
●二战后，各国急于医治战争
创伤，大力发展经济建设； ●水电、矿山等能源、资源的 开发，导致工程规模越来越大； ●工程条件却越来越差，经常 发生滑坡、顶板冒落等严重 事故； ●迫使人们研究失事原因，开始 从岩石力学着手探索。 ●特别是两起震惊世界的特大工 程灾害， 给人们敲响了警钟， 从而催化了岩石力学的萌芽。
同时，第一次开展了水 压法测定隧洞围岩抗力 系数的大型现场试验和 抗剪强度现场试验。
19
1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
起步阶段
（1958年～70年代初）
1958年10月成立三峡岩基专题研究组。
此期间我国开始具体建立机构和结合工程开发室内和
现场试验。
该阶段试验做得不少，但如何结合工程实际，认识还
12
1.4 岩石力学发展简况
国际方面： ●岩石力学形成背景 ●两大著名工程灾害 ●两个里程碑事件
●萨茨堡学派
1.绪论
国内方面： ●发展的四个阶段及其主要标志
13
1.4 岩石力学发展简况
一般认为，岩石力学作为一门
1.绪论
岩石力学形成背景
独立的学科存在， 大概在 上世纪50年代。
岩石力学是在这样的背景
绪论数值分析方法有限差分法有限差分法不确定性和系统分析法随机分析随机分析极限平衡法在边坡稳定性在边坡稳定性分析中常用数学力学分析方法11有限元法边界元法无界元法流形元法不连续变形分析法块体力学反演分析法等可靠度分析灵敏度分析趋势分析时间序列分析灰色系统理论等整体综合分析方法?就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析
1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
由于岩石力学是一门边缘交叉学科，研究的内容
广泛，对象复杂，这就决定了岩石力学研究方法 的多样性。
根据所采用的研究手段或所依据的基础理论所属
学科领域的不同，岩石力学的研究方法大概可 归纳为以下四种：
●工程地质研究方法；
●科学实验方法； ●数学力学分析方法； ●整体综合分析方法。
下诞生的：
●二战后，各国急于医治战争
创伤，大力发展经济建设； ●水电、矿山等能源、资源的 开发，导致工程规模越来越大； ●工程条件却越来越差，经常 发生滑坡、顶板冒落等严重 事故； ●迫使人们研究失事原因，开始 从岩石力学着手探索。 ●特别是两起震惊世界的特大工 程灾害， 给人们敲响了警钟， 从而催化了岩石力学的萌芽。
同时，第一次开展了水 压法测定隧洞围岩抗力 系数的大型现场试验和 抗剪强度现场试验。
19
1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
起步阶段
（1958年～70年代初）
1958年10月成立三峡岩基专题研究组。
此期间我国开始具体建立机构和结合工程开发室内和
现场试验。
该阶段试验做得不少，但如何结合工程实际，认识还
12
1.4 岩石力学发展简况
国际方面： ●岩石力学形成背景 ●两大著名工程灾害 ●两个里程碑事件
●萨茨堡学派
1.绪论
国内方面： ●发展的四个阶段及其主要标志
13
1.4 岩石力学发展简况
一般认为，岩石力学作为一门
1.绪论
岩石力学形成背景
独立的学科存在， 大概在 上世纪50年代。
岩石力学是在这样的背景
绪论数值分析方法有限差分法有限差分法不确定性和系统分析法随机分析随机分析极限平衡法在边坡稳定性在边坡稳定性分析中常用数学力学分析方法11有限元法边界元法无界元法流形元法不连续变形分析法块体力学反演分析法等可靠度分析灵敏度分析趋势分析时间序列分析灰色系统理论等整体综合分析方法?就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析
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
岩体力学性质PPT课件
岩石在成岩过程中形成的 结构面，如层理、片理、 节理等。
构造结构面
由构造运动形成的破裂面 或断裂面，如断层、节理 、劈理等。
次生结构面
由外动力地质作用形成的 结构面，如风化裂隙、卸 荷裂隙等。
结构面对岩体强度影响
降低岩体强度
结构面的存在使得岩体的连续性 受到破坏，导致岩体强度降低。
控制破坏形式
结构面的产状、规模和组合关系对 岩体的破坏形式起着控制作用。
压缩强度
岩石在单向或三向受压条 件下破坏时的最大压应力
。
压缩变形
岩石在压力作用下产生的 变形，包括弹性变形和塑
性变形。
压缩模量
岩石在单向压缩条件下的 应力-应变关系中的比例常
数。
岩石拉伸性质
拉伸强度
岩石在拉伸条件下破坏时的最大拉应力。
拉伸变形
岩石在拉力作用下产生的变形，主要表现 为弹性变形。
拉伸模量
孔隙度
指岩石中孔隙体积与总体积之比，以 百分数表示。孔隙度反映了岩石的储 集能力和渗透性能。
岩石硬度与强度
岩石硬度
指岩石抵抗刻划、压入和研磨的能力，常用摩氏硬度计进行 测定。硬度与矿物成分、结构和构造等因素密切相关。
岩石强度
指岩石在受力作用下抵抗破坏的能力，包括抗压强度、抗拉 强度和抗剪强度等。强度受岩石成分、结构、构造和应力状 态等因素影响。
谢谢您的聆听
THANKS
室内试验法
单轴压缩试验
对规则试件施加单轴压力，测定 其抗压强度、变形和破坏特征。
三轴压缩试验
在三向应力状态下对试件施加压 力，研究岩石在三向应力下的力
学性质。
剪切试验
对试件施加剪切力，测定其抗剪 强度和剪切变形特性。
构造结构面
由构造运动形成的破裂面 或断裂面，如断层、节理 、劈理等。
次生结构面
由外动力地质作用形成的 结构面，如风化裂隙、卸 荷裂隙等。
结构面对岩体强度影响
降低岩体强度
结构面的存在使得岩体的连续性 受到破坏，导致岩体强度降低。
控制破坏形式
结构面的产状、规模和组合关系对 岩体的破坏形式起着控制作用。
压缩强度
岩石在单向或三向受压条 件下破坏时的最大压应力
。
压缩变形
岩石在压力作用下产生的 变形，包括弹性变形和塑
性变形。
压缩模量
岩石在单向压缩条件下的 应力-应变关系中的比例常
数。
岩石拉伸性质
拉伸强度
岩石在拉伸条件下破坏时的最大拉应力。
拉伸变形
岩石在拉力作用下产生的变形，主要表现 为弹性变形。
拉伸模量
孔隙度
指岩石中孔隙体积与总体积之比，以 百分数表示。孔隙度反映了岩石的储 集能力和渗透性能。
岩石硬度与强度
岩石硬度
指岩石抵抗刻划、压入和研磨的能力，常用摩氏硬度计进行 测定。硬度与矿物成分、结构和构造等因素密切相关。
岩石强度
指岩石在受力作用下抵抗破坏的能力，包括抗压强度、抗拉 强度和抗剪强度等。强度受岩石成分、结构、构造和应力状 态等因素影响。
谢谢您的聆听
THANKS
室内试验法
单轴压缩试验
对规则试件施加单轴压力，测定 其抗压强度、变形和破坏特征。
三轴压缩试验
在三向应力状态下对试件施加压 力，研究岩石在三向应力下的力
学性质。
剪切试验
对试件施加剪切力，测定其抗剪 强度和剪切变形特性。
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使命、新方向、新途径
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 1、岩石（rock）
• [岩石]是组成地壳及上地幔的基本物质，由各种造岩矿 物或岩屑在地质作用下按照一定规律组合而成的。
•
矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的天然元素
或化合物，称为矿物。或者，矿物是天然产出的均匀固体，
具有规则的原子构造和一定的化学成分或在规定的范围间变
按其力学性能又分为若干类型，它们在岩体内存在的形式不
同，从而形成不同的岩体结构类型。
•
把不同类型的岩体结构单元在岩体内组合、排列形式定
义为岩体结构。它是岩体力学研究中最重要的地质基础。
•
岩体结构的三因素：岩体结构单元；组合（不同类型的
岩体结构单元在岩体内的搭配）；排列（如岩体结构单元是
有序的还是无序的；是贯通的还是断续的）。
• 基于岩体结构分析，可以抽象出地质模型。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
3、岩体（rock mass） 岩体 结构体
结构面
岩体结构
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass）
• （4）岩体赋存于一定的地质环境中。
•
▲地质环境主要指地应力，地下水和温度。岩体实际上
•
地壳由各类地质体组成，如地层地体，变质地体，岩浆
岩地体和火山岩地体等。
•
由岩石组成的岩块及在结构面切割下具有一定的结构和
构造、占据地球上一定空间的实体，称为[地质体]。
• 我们把地质体作为工程作用或力学作用对象研究时则取 名为岩体。狭义地，我们也有时把工程作用涉及到的地质体 称为岩体（孙广忠）。
0.1 岩体及岩体力学
• （3）定位：应用性学科；应用在何处？
0.1 岩体及岩体力学
0.1.2 岩体力学
孙广忠教授认为：岩体力学与一般材料力学不同，它是研 究经受过变形、遭受过破坏的地质体（岩体）在环境因素 改变时再变形和再破坏规律的理论和应用的科学。
• ▲岩体由于经受过变形、遭受过破坏，其内蓄存了初始 地应力和初始应变；岩体是一种已经破碎的地质体，形成 了特殊的割裂结构。在岩体力学分析中，如果不能把岩体 的地质特征搞清楚，那么任何精确的计算等于无用。
• ▲岩体力学研究的变形和破坏是已经破坏的地质体的再 破坏变形和再破坏规律问题，其变形和破坏条件不能简单 地用一般材料的变形本构规律和破坏判据来判断。结构力 学分析是岩体力学分析的基本方法。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 2、地质体（geologic body ）
• [地质体] 是地质工作中经常使用的涵义不严格的一个术 语，通常是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分并可以
与周围物质相区别的地质作用的产物。不论其大小范围如何， 大到一个岩体，小到一个包裹体，都可称为地质体。
是固、液、气的复合体。
•
▲现状地质环境是长期地质演化的结果，也是未来演化
的起点。岩体赋存环境条件可改变岩体结构力学效应和岩石
力学性能。
•
• 综上，岩体的工程特性：不连续性，非均质性，各向异 性，赋存于一定的地质环境中，岩体中的水、温度、应力场 等对岩体性质有较大影响。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.2 岩体力学
岩体力学（Rockmass Mechanics）：是研究岩体在各种 力场作用下变形和破坏规律的一门应用性学科（教材）。
• 可见：
• （1）研究对象是岩体。岩体主要由岩石组成，是岩石改 造的结果。 “岩石力学” 的提法也很普遍。
• （2）研究内容：岩体在各种力场作用下变形和破坏规律。 （什么样的力场？力场如何形成及演化？ 什么样的变形破 坏规律？如何进行分析和描述？如何应用于工程？）
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass）
• （3）岩体是有结构的，即有一定的岩体结构：有一定的 岩石成分（物质建造）和各类结构面（改造作用形成）。
•
可以把岩体内开裂的和易开裂的地质界面抽象地统称为
结构面，被结构面切割成的岩块称为结构体。结构面和结构
体称为岩体结构单元或称为岩体结构要素。结构面和结构体
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass） • 综上，[岩体]含义主要有一下四点： • （1）岩体是地质体中与工程建设有关的那一部分
岩石，是工程作用或力学作用对象。
• （2）岩体经历过多次而反复的地质作用，经受过 变形，遭受过破坏：岩体的形成是在建造基础上， 经过了构造改造、表生改造（风化作用，卸荷作 用），甚至包括工程作用改造。地质改造是有规律 可寻的：构造地质学、地质力学等。
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass） • 《工程地质分析原理》（张倬元）中，[岩体]通常指地质
体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的应力状 态，被各种结构面所分割。 • 《岩体结构力学》（孙广忠）中：[岩体]是地质体，它经 历过多次而反复的地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形 成一定的岩石成分、一定的结构、赋存于一定的地质环境中， 在作为力学作用研究对象时被定义为岩体。 • [岩体]：是地质体的一部分，它位于一定的地质环境中， 是在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带、接触带、片 理等 ）分割下形成的有一定结构的地质体。这些宏观地质 界面统称结构面或不连续面；被结构面切割成的岩石块体称 为为结构体；结构面和结构体的排列组合方式称为岩体结构。 （教材中）
岩体力学
理论学时：32（2.5个学分） 参考教材：岩体力学（第二版）,课件 教材编著：肖淑芳，杨淑碧 推荐阅读：岩体力学基础（孙广忠）
岩体结构力学（孙广忠） 专业：土木工程专业道路工程方向 2011~2012学年第一学期
岩体力学
0. 绪论
0.1 岩体及岩体力学 0.2 岩体力学的发展 0.3 岩体力学与生产实践 0.4 岩体力学研究的主要内容 0.5 新世纪中国岩体力学与工程发展的新
化的无机物体。其中构成岩石的矿物称为造岩矿物。
• 岩石是岩和变质岩。其中以岩浆岩数 量最多，在地壳深至16公里范围内，95%以上为岩浆岩（火 成岩）。 但在地球表面，有75%为沉积岩所覆盖。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 1、岩石
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 1、岩石（rock）
• [岩石]是组成地壳及上地幔的基本物质，由各种造岩矿 物或岩屑在地质作用下按照一定规律组合而成的。
•
矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的天然元素
或化合物，称为矿物。或者，矿物是天然产出的均匀固体，
具有规则的原子构造和一定的化学成分或在规定的范围间变
按其力学性能又分为若干类型，它们在岩体内存在的形式不
同，从而形成不同的岩体结构类型。
•
把不同类型的岩体结构单元在岩体内组合、排列形式定
义为岩体结构。它是岩体力学研究中最重要的地质基础。
•
岩体结构的三因素：岩体结构单元；组合（不同类型的
岩体结构单元在岩体内的搭配）；排列（如岩体结构单元是
有序的还是无序的；是贯通的还是断续的）。
• 基于岩体结构分析，可以抽象出地质模型。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
3、岩体（rock mass） 岩体 结构体
结构面
岩体结构
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass）
• （4）岩体赋存于一定的地质环境中。
•
▲地质环境主要指地应力，地下水和温度。岩体实际上
•
地壳由各类地质体组成，如地层地体，变质地体，岩浆
岩地体和火山岩地体等。
•
由岩石组成的岩块及在结构面切割下具有一定的结构和
构造、占据地球上一定空间的实体，称为[地质体]。
• 我们把地质体作为工程作用或力学作用对象研究时则取 名为岩体。狭义地，我们也有时把工程作用涉及到的地质体 称为岩体（孙广忠）。
0.1 岩体及岩体力学
• （3）定位：应用性学科；应用在何处？
0.1 岩体及岩体力学
0.1.2 岩体力学
孙广忠教授认为：岩体力学与一般材料力学不同，它是研 究经受过变形、遭受过破坏的地质体（岩体）在环境因素 改变时再变形和再破坏规律的理论和应用的科学。
• ▲岩体由于经受过变形、遭受过破坏，其内蓄存了初始 地应力和初始应变；岩体是一种已经破碎的地质体，形成 了特殊的割裂结构。在岩体力学分析中，如果不能把岩体 的地质特征搞清楚，那么任何精确的计算等于无用。
• ▲岩体力学研究的变形和破坏是已经破坏的地质体的再 破坏变形和再破坏规律问题，其变形和破坏条件不能简单 地用一般材料的变形本构规律和破坏判据来判断。结构力 学分析是岩体力学分析的基本方法。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 2、地质体（geologic body ）
• [地质体] 是地质工作中经常使用的涵义不严格的一个术 语，通常是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分并可以
与周围物质相区别的地质作用的产物。不论其大小范围如何， 大到一个岩体，小到一个包裹体，都可称为地质体。
是固、液、气的复合体。
•
▲现状地质环境是长期地质演化的结果，也是未来演化
的起点。岩体赋存环境条件可改变岩体结构力学效应和岩石
力学性能。
•
• 综上，岩体的工程特性：不连续性，非均质性，各向异 性，赋存于一定的地质环境中，岩体中的水、温度、应力场 等对岩体性质有较大影响。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.2 岩体力学
岩体力学（Rockmass Mechanics）：是研究岩体在各种 力场作用下变形和破坏规律的一门应用性学科（教材）。
• 可见：
• （1）研究对象是岩体。岩体主要由岩石组成，是岩石改 造的结果。 “岩石力学” 的提法也很普遍。
• （2）研究内容：岩体在各种力场作用下变形和破坏规律。 （什么样的力场？力场如何形成及演化？ 什么样的变形破 坏规律？如何进行分析和描述？如何应用于工程？）
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass）
• （3）岩体是有结构的，即有一定的岩体结构：有一定的 岩石成分（物质建造）和各类结构面（改造作用形成）。
•
可以把岩体内开裂的和易开裂的地质界面抽象地统称为
结构面，被结构面切割成的岩块称为结构体。结构面和结构
体称为岩体结构单元或称为岩体结构要素。结构面和结构体
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass） • 综上，[岩体]含义主要有一下四点： • （1）岩体是地质体中与工程建设有关的那一部分
岩石，是工程作用或力学作用对象。
• （2）岩体经历过多次而反复的地质作用，经受过 变形，遭受过破坏：岩体的形成是在建造基础上， 经过了构造改造、表生改造（风化作用，卸荷作 用），甚至包括工程作用改造。地质改造是有规律 可寻的：构造地质学、地质力学等。
0.1.1 岩石和岩体
• 3、岩体（rock mass） • 《工程地质分析原理》（张倬元）中，[岩体]通常指地质
体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的应力状 态，被各种结构面所分割。 • 《岩体结构力学》（孙广忠）中：[岩体]是地质体，它经 历过多次而反复的地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形 成一定的岩石成分、一定的结构、赋存于一定的地质环境中， 在作为力学作用研究对象时被定义为岩体。 • [岩体]：是地质体的一部分，它位于一定的地质环境中， 是在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带、接触带、片 理等 ）分割下形成的有一定结构的地质体。这些宏观地质 界面统称结构面或不连续面；被结构面切割成的岩石块体称 为为结构体；结构面和结构体的排列组合方式称为岩体结构。 （教材中）
岩体力学
理论学时：32（2.5个学分） 参考教材：岩体力学（第二版）,课件 教材编著：肖淑芳，杨淑碧 推荐阅读：岩体力学基础（孙广忠）
岩体结构力学（孙广忠） 专业：土木工程专业道路工程方向 2011~2012学年第一学期
岩体力学
0. 绪论
0.1 岩体及岩体力学 0.2 岩体力学的发展 0.3 岩体力学与生产实践 0.4 岩体力学研究的主要内容 0.5 新世纪中国岩体力学与工程发展的新
化的无机物体。其中构成岩石的矿物称为造岩矿物。
• 岩石是岩和变质岩。其中以岩浆岩数 量最多，在地壳深至16公里范围内，95%以上为岩浆岩（火 成岩）。 但在地球表面，有75%为沉积岩所覆盖。
0.1 岩体及岩体力学
0.1.1 岩石和岩体
• 1、岩石