岩体力学第1章
(完整版),岩石力学总结,推荐文档
抗剪切强度：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力 三轴抗压强度：岩石在三向压缩荷载作用下，达到破坏时所能承受的最
大压应力 端部效应其消除方法：润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部）加长试件 岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。 岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质
煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术 铁路隧道设计和施工技术 水库诱发地 震的预报问题 地震预报中的岩石力学问题 岩体力学的研究对象： 岩石 由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而 形成的自然物体
岩体力学的发展历程：
20 世纪以前萌芽阶段 宋应星《天工开物》 古德恩维地表移动范围
20 世纪初到 20 世纪 50 年代第二阶段 松散介质学派 卡曼型三轴试验机 三下
②塑性滞回环：则每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。这些塑性滞回环
随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄，并且彼此愈来愈近，岩石愈来愈接近
弹性变形，一直到某次循环没有塑性变形为止，如图中的 HH‘环。
③临界应力：当循环应力峰值小于某一数值时，循环次数即使很多，也不会导
致试件破坏；而超过这一数值岩石将在某次循环中发生破坏（疲劳破坏），这一
6
RMR Ri i 1
岩石分类评价 1. 岩石普氏系数(f=σc/10)分类法
2. 岩石质量指标 RQD
3. RMR(Rock Mass Rating)值分类法 六个参数 完整岩石强度 岩芯质量指标 节理间距
节理条件 地下水条件 节理走向或倾向
4. 巴顿岩体质量分类（Q 分类)
5.岩体基本质量分级－－计算 BQ 第三章
数值称为临界应力。此时，给定的应力称为疲劳强度。
完整版重庆大学岩石力学总结
重庆大学岩石力学总结第一章1岩石中存在一些如矿物解理，微裂隙，粒间空隙，晶格缺陷，晶格边界等内部缺陷，统称微结构面。
2岩石的基本构成是由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定。
3岩石的结构是指岩石中矿物颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小，形状，排列，结构连接特点及岩石中的微结构面。
其中以结构连接和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。
4岩石中结构连接的类型主要有两种：结晶连接，胶结连接。
5岩石中的微结构面是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。
它包括矿物的解理，晶格缺陷，晶粒边界，粒间空隙，微裂隙等。
6矿物的解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。
7岩石的物理性质是指由岩石固有的物质组成和结构特征所决定的比重，容重，孔隙率，岩石的密度等基本属性。
8岩石的孔隙率是指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值。
9岩石的水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性。
包括岩石的吸水性，透水性，软化性和抗冻性。
10 岩石的天然含水率wm wm w表示岩石中水的质量，岩石的烘干质量m rdm rd11 岩石在一定条件下吸收水分的性能称为岩石的吸水性。
它取决于岩石孔隙的数量，大小，开闭程度和分布情况。
表征岩石吸水性的指标有吸水率，饱和吸水率和饱水系数。
岩石吸水率w am o m dr.m dr为岩石烘干质量，m o为岩石浸m dr水48 小时后的总质量。
12岩石的饱水率是岩石在强制状态下（高压，真空或煮沸）岩石吸入水的质量与岩石烘干质量的比值。
13岩石的透水性：岩石能被水透过的性能。
可用渗透系数衡量。
主要取决于岩石孔隙的大小，方向及相互连通情况。
q x k dh A K 为岩石的渗透系数，h 为dx水头的高度，Ａ为垂直于Ｘ方向的截面面积，qx 为沿Ｘ方向水的流量。
透水性物理意义：是介质对某种特定流体的渗透能力，渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特征。
14岩石在反复冻融后强度降低的主要原因：１构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时，由于矿物的胀缩不均而导致岩石结构的破坏。
岩体力学-第一章 岩石的力学特性.PPT
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
第一章岩体的结构特征
岩块的结构与构造 1 0
2. 岩块的构造
指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排 列组合方式。
如：岩浆岩中的流线、流面构造，沉积岩中
的微层状构造，变质岩中的片状构造及其定
性构造等。
（三）岩石的风化程度
岩块的风化程度 1
0
风化作用 ==> 矿物组成和结构构造改变 ==> 岩石
物理力学性质改变：强度降低、抗变形性能减弱、
式等在岩块构成上所表现出的特征。其
中，矿物颗粒间的连结和微结构面的发
育特征对岩块的力学性质影响很大。 （1）连结类型（结晶连结和胶结连结）
• 结晶连结 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、
部分沉积岩。原子或离子作用
力，其强度较高。
连结类型
结晶连结和胶结1连结
0
结晶结构不同，岩块力学性质不同：
－－指地质历史发展过程中，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。包括：层面、 不整合面、节理、断层、片理面、劈理、软弱夹层、卸荷裂 隙和风化裂隙等。
显著结构面(能明显地将岩石切割开来的分界面)、不显著结构面(微 结构面)(包含在岩石块体内结合比较牢固的面如微层面、微裂隙等)
弱风化：表面和裂隙面大部分变色，端口中心部分较新鲜； 结构构造部分破坏，风化裂隙发育，有次生矿物，时夹少量 岩屑；裂隙面出现风化矿物或风化夹层，锤击声不够清脆。
强风化：大部分变色，岩块中心部分尚较新鲜；结构构造大部 分破坏，呈岩块岩屑时夹粘土；除石英外长石、云母等多风化 成次生矿物，时夹少量岩屑；锤击声哑，可用锹镐开挖。
断层破碎带、层间错动带、接触破碎带、 软弱夹层、泥化夹层等。 特点：与两盘岩体相比，软弱结构面压缩性高、
岩体力学(1,2,4,5章)
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《岩土力学》
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式中： H , D —分别是浸水后岩石试件轴向、径向变 形量； H、D—分别是岩石试件试验前的高度、直径。 2．岩石的侧和风吹草动约束膨胀率（VHP） 与岩石自由膨胀率不同，计算式如下：
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§4 岩体力学在其他学科中的地位
一、地质学科在在岩体力学中的作用 岩体力学与工程地质学紧密联系。
§4 岩体力学在其他学科中的地位 一、地质学科在在岩体力学中的作用 岩体力学与工程地质学紧密联系。 二、力学学科在岩体力学中的作用 岩体力学学科中的一个分支，属固体力学范畴。
Rt P / A
试验关键：①岩石试件与夹具间必须有足够的粘结力或摩 擦力；②所施加的拉力必须与岩石试件同轴心。
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（二）抗弯法
t MC / I
式中 t — 由三点或四点抗弯试验所求得的最大拉应力 M—作用在试件截面上的最大弯矩 C—梁的边缘到中性轴的距离 I—梁截面在绕中性轴的惯性矩。 此法应用比直接法少些。 （三）劈裂法（巴西法） 试件破坏时作用在试件中心的最大拉应力为：
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2．岩石吸水率
Wd ( d ) / c (%)
（二）岩石的渗透性
dh q x k A (m 3 / s) dx
式中qx 沿x方向水流量 h 水头高度 A 垂直于x方向的截面面积 K 岩石的渗透系数(m/s) 四、岩石的抗风化指标 （一）软化系数()
岩体力学第1-2章 作业
第一、二章 作业一、 填空题1.岩体力学主要是研究 （岩石和岩体力学性能） 的一门学科。
2.按岩石的成因可将其分为（岩浆岩）、（变质岩）及（ 沉积岩）三大类。
3.岩体力学的研究任务主要有（基本原理方面）（实验方面）（实际应用方面）及（监测方面）等4个方面。
4、岩体力学在力学性能上, 具有以下特征：（不连续性）、（各向异性）、（不均匀性）及（赋存地质因子的特性）。
5.大量的试验和观察证明, 就破坏类型而言, 岩石的破坏主要有 拉 破坏 剪切 破坏和 流变 破坏。
6.岩石的软化系数主要取决于岩石的( 矿物成分 )和( 风化程度) 。
7、岩石的基本力学介质模型有: ( 弹性介质模型)、(塑性介质模型)和( 粘性介质模型)。
8、岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为弹性变形和塑性变形两类。
9、岩石的单轴抗压强度通常随加载速率的提高而 （ 增大）10、在真三轴的试验条件下, 当σ3为常数时, 随着σ2的（增大）, 岩石的屈服应力有所提高。
11、在假三轴的试验条件下, 随着围压的增加, 岩石的屈服应力将随之 （提高）。
12.岩石的流变性包含 （蠕变）（松弛）及（弹性失效）。
13.表示岩石的抗剪强度的的莫尔--库伦公式的表达式为（ ）。
14.岩石的抗剪强度的试验方法有 （抗剪断试验）（抗切试验）和（弱面剪切试验）。
15.岩石在三向压缩时, 随着侧向应力σ3和主应力差值σ1－σ3的增加, 塑性 也随之增大；岩石发生破坏后, 仍保留一定的 承载能力 。
16.岩石的软化系数主要取决于岩石的（矿物成分）和（分化程度） 。
17、根据试验方法的不同, 岩石吸水率可分成（ 自由吸水率）和（饱和吸水率）两种。
18、岩石的膨胀特性通常以岩石的（自由膨胀率）、（岩石的侧向约束膨胀率）和（膨胀压力）等来表示。
19、马克斯韦尔模型是用弹簧和粘壶（串联）而成的, 弹塑性介质模型是用弹簧与摩擦器（串联）在一起的一个模型。
20、岩石在单轴压力作用下, 随加荷、卸荷次数的增加, 变形总量逐次（增大）, 变形增量逐次（增大）。
岩土力学总复习
岩土力学总复习内容与要求第一部分土体力学绪论第1章土体中的应力第2章地基变形计算第3章土压力理论第4章土的抗剪强度与地基承载力第5章土坡稳定性分析第二部分岩体力学绪论第1章岩块、结构面、岩体的地质特性简介第2章岩石(块)的物理、水理与热学性质第3章岩块(石)的变形与强度第4章结构面的变形与强度第5章岩体的力学性质第6章岩体中的天然应力第7章地下洞室围岩稳定性分析第8章岩体边坡稳定性分析符号说明：◆掌握(含记住)▲理解△了解第一部分土体力学绪论◆土力学的研究对象、研究内容、研究任务及土体的工程特性(与一般连续体相比)▲土体在工程建筑中的三种用途第1章土体中的应力§1.1 概述▲地基附加应力σz是引起地基变形破坏的根源§1.2 土体的自重应力(σcz)◆σcz的概念◆σcz的计算方法(含有地下水与不透水层的情况)§1.3 基底压力(p)与基底附加压力(p 0)◆p 、p 0的概念◆影响p 的因素有哪些？◆计算、的已知斜向偏心荷载竖向偏心荷载竖向中心荷载0p p e ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎭⎬⎫，P13式1-14要求记住。
§1.4 地基中的附加应力(σz )◆布氏解的假设前提及其适用范围◆局部荷载下σz 的影响因素◆矩形基础在⎪⎩⎪⎨⎧竖向梯形荷载竖向三角形荷载竖向均布荷载下σz 的计算其中注意B 边的取法与角点法、等效均布荷载法的应用◆条基均布荷载与三角形荷载下σz 的计算◆圆形基础均布荷载与三角形荷载下σz 的计算(前者r 范围，后者基底投影内)说明：σz 计算中，地基附加应力系数可查表！若遇到，会给出表。
◆非均质地基中的附加应力集中现象与附加应力扩散现象及其概念第2章 地基变形计算§2.1 概述◆地基变形按成因的分类◆地基变形按计算原理的主要方法§2.2 分层总与法(应力比法)◆计算原理与主要计算步骤▲具体计算方法§2.3 规范法◆计算原理与计算步骤▲具体计算方法▲平均附加应力系数的含义△规范法的优点§2.4 相邻荷载对地基变形的影响▲采用分区后叠加法§2.5 e-lg σ法(考虑应力历史法)◆正常固结土、超固结土、欠固结土变形计算中的压缩、再压缩与压缩指数(Cc)、回弹指数(Ce)的应用(公式不需死记)§2.6 弹性力学公式法(三向变形效应法)△一般了解§2.7 饱与粘性土的渗透固结▲渗透固结的影响因素及研究意义▲一维渗透固结理论的基本假设△固结方程的推导过程◆固结度的概念及其应用、固结层厚度(H)的取法第3章土压力理论§3.1 挡土墙上的土压力◆土压力的概念及其影响因素◆土压力的类型p0、p a、p p◆静止土压力的计算§3.2 朗肯土压力理论◆朗肯土压力理论的前提假设◆无粘性土、粘性土的主动土压力与被动土压力的计算方法◆填土分层、有地下水与表面有均布荷载情况下朗肯土压力的计算§3.3 库仑土压力理论◆基本假设◆无粘性土的库仑土压力计算原理△粘性土的库仑土压力计算原理◆坦墙的概念第4章土的抗剪强度与地基承载力§4.1 土的抗剪强度◆土的抗剪强度概念及剪切破坏本质与破坏条件△测定抗剪强度的常用方法◆掌握库仑公式的总应力法与有效应力法的表示方法◆莫尔-库仑强度理论的公式法与图解法◆直剪试验条件对实际排水条件的模拟△孔隙水压力系数A、B的确定方法◆应力路径的概念及正常固结土与超固结土应力路径的不同§4.2 (浅基础)地基承载力概述◆地基破坏的基本模式、阶段与界限荷载◆地基承载力与地基承载力特征值的概念§4.3 地基承载力的理论公式法◆临塑荷载公式法与临界荷载公式法的基本原理◆通过极限承载力通式分析地基承载力的组成及其影响因素§4.4 地基承载力的原位试验法与§4.5 地基承载力的经验法△一般了解第5章土坡稳定性分析§5.1 概述◆影响土坡稳定性的因素§5.2 无粘性土坡稳定性分析◆无粘性土坡稳定性分析方法§5.3 粘性土坡稳定性分析◆(瑞典)圆弧法的计算原理及确定滑弧圆心的技巧△毕肖普(圆弧)条分法的计算原理及设定圆心与分条的技巧◆掌握费伦纽斯法、毕肖普法与简化毕肖普法在计算原理上的区别△不平衡推力传递法与复合型滑面的土坡稳定性计算原理§5.4 土坡稳定性分析中的若干问题△一般了解第二部分岩体力学绪论◆岩体力学的研究对象与任务◆(工程)岩体的概念及其工程特性第1章岩块、结构面、岩体的地质特性简介§1.1 岩块的地质特性◆岩块及其结构的概念§1.2 结构面的地质特性◆结构面、软弱结构面与泥化夹层的概念▲结构面在岩体工程稳定性中的重要作用§1.3 岩体的地质特性◆岩体结构的概念及其分类方案§1.4 岩体的工程分类简介◆岩块的力学强度分类、RQD概念▲巴顿岩体质量(Q)分类中三项指标的含义第2章岩石(块)的物理、水理与热学性质§2.1 岩石的物理性质◆岩石空隙性中的n=n o+n c=(n a+ n b)+n c§2.2 岩石的水理性质◆岩石的吸水率、饱与吸水率、饱水系数、软化系数与抗冻系数的定义及其与空隙性指标的关系§2.3 岩石的热学性质(不作要求)第3章岩块(石)的变形与强度§3.1 概述△岩块力学属性的基本类型§3.2 岩石(块)的变形性质一、单轴压缩下的变形◆岩块的变形阶段、机理及特征指标◆动荷载、蠕变荷载、弹性滞后、应变强化、回滞环、岩石的“记忆”、疲劳破坏与疲劳强度等概念▲荷载条件对岩石变形的影响二、三轴压缩下的变形△一般了解三、岩石的蠕变性◆岩石的蠕变、流动、长期强度、极限长期强度的概念◆蠕变类型、蠕变阶段的划分▲M、K、Bu蠕变模型及其本构方程、本构曲线§3.3 岩石(块)的力学强度◆岩块单轴抗压强度(σc)概念及其影响因素◆岩块三轴抗压强度(σ1m)概念及其影响因素◆岩块单轴抗拉强度(σt)概念◆岩块抗剪强度(τf)概念及其按试验方法的分类§3.4 岩石(块)的破坏判据◆岩石破坏判据与强度理论的概念◆库仑—纳维尔判据与莫尔判据的基本原理◆格列菲斯判据与修正格列菲斯判据的本质及其区别第4章结构面的变形与强度§4.1 结构面的变形性◆结构面的法向刚度与剪切刚度的概念§4.2 结构面的力学强度(τf或c j、φj)△平直无充填结构面、粗糙起伏结构面、非贯通的断续结构面、具有软弱物充填的结构面4类结构面力学强度的主要特征第5章岩体的力学性质◆控制岩体力学性质的主要因素§5.1岩体的变形性质△岩体变形的主要试验△岩体变形参数(E m、E me)的静力载荷试验法的确定原理△岩体变形的组成、类型及其特征◆岩体变形结构效应的概念§5.2 岩体的强度性质◆岩体剪切强度的概念及其分类与主要影响因素◆岩体抗压强度的结构面产状效应：公式法与摩尔图解法▲约翰图解法第6章岩体中的天然应力§6.1 概述◆天然应力与重分布应力的概念▲研究岩体天然应力的意义§6.2 岩体中天然应力的分布特征△一般了解§6.3 岩体天然应力的量测▲量测原理§6.4 岩体中天然应力的估算不作要求第7章地下洞室围岩稳定性分析§7.1 概述◆围岩与围岩应力的概念§7.2 围岩应力的计算◆无压圆形洞室弹性围岩洞壁处应力计算及λ的影响◆无压圆形洞室弹性围岩λ=1.0时围岩应力计算及其分布规律△(其它洞形洞壁处的σθ计算一般了解)◆无压圆形洞室塑性围岩的应力分带及求塑性圈半径的修正芬纳-塔罗勃公式的应用◆掌握有压圆形洞室弹性围岩的应力计算§7.3 围岩的变形与破坏分析△围岩变形破坏的结构效应△弹性围岩与塑性围岩的位移计算▲围岩破坏区范围圈定的原理§7.4 围岩压力计算◆围岩压力的概念及其按形成机理的分类◆形变围岩压力、松动围岩压力、冲击围岩压力的概念◆形变围岩压力的修正芬纳-塔罗勃公式的应用◆岩爆的产生条件§7.5 围岩抗力与围岩极限承载力◆掌握围岩抗力、抗力系数、单位抗力系数与围岩极限承载力的概念第8章岩体边坡稳定性分析§8.1 概述△一般了解§8.2 岩体边坡的应力分布特征◆应力分布特征△影响因素§8.3 边坡岩体的变形与破坏分析简介(定性)▲掌握边坡岩体的变形类型与破坏类型△影响因素§8.4岩体边坡稳定性分析步骤△一般了解§8.5 平面滑动型岩体边坡稳定性计算(平面问题)◆考虑地下水与地震荷载的单滑面岩坡稳定性计算原理与方法▲同向双平面滑动稳定性计算原理(含滑体内有与无结构面的情况)§8.6 楔形体滑动型岩体边坡稳定性计算(空间问题)▲楔形体滑动的稳定性计算原理。
岩体力学各章内容要点及重点
第七章 岩体中的天然应力
? 本章将主要介绍如下一些内容： 一、概述 二、岩体天然应力的分布特征 三、岩体天然应力的确定
? 其中，应重点掌握天然应力和重分布应力的基本概念；
掌握岩体天然应力的分布特征；掌握天然应力的测试
与计算方法。
第十八页，编辑于星期一：十点 三十三分。
第七页，编辑于星期一：十点 三十三分。
? 在这一章中，岩石的 水理性质是本章的重点 。 通过这一章学习，应掌握 岩石的物理、水理性
质的定义及其指标，各种指标的定义、确定方
法。
第八页，编辑于星期一：十点 三十三分。
第四章 岩块的变形与强度性质
? 从岩体的定义，我们知道岩体是由岩块和结构面两个
基本要素组成的，因此，我们研究力学性质时，总是
第十页，编辑于星期一：十点 三十三分。
第五章 结构面的变形与强度性质
? 岩体中存在大量断层、节理等结构面，它是工程岩体区别 于深部岩体和其它工程材料的显著标志之一。在工程实践
中，我们发现工程岩体的失稳破坏有相当一部分是沿着松
软结构面破坏的，因此，结构面的存在不仅影响岩体的变
形与强度性质，而且还控制着岩体的变形与破坏机理。所
先研究岩块和结构面的力学性质，然后再研究岩体的 力学性质，我们学习时也遵循这一思路。所以，这一
章我们首先学习岩块的力学性质，主要内容如下：
一、岩块的变形 性质 二、岩块的 强度 性质 三、岩石的 破坏判据
? 以上内容是岩石力学的基本研究内容，也是岩体力学
研究的基础。希望大家重点掌握。
第九页，编辑于星期一：十点 三十三分。
? 本章将主要学习如下内容： 一、岩体的 变形性质
二、岩体的 剪切强度 三、岩体的 动力学性质 四、岩体的水力学性质
(完整word版)岩石力学课本
第一章绪论第一节岩体力学与工程实践岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。
岩体力学的研究对象是各类岩体，而服务对象则涉及到许多领域和学科。
如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、重要工厂(如核电站、大型发电厂及大型钢铁厂等)以及地震地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科都应用到岩体力学的理论和方法。
但不同的领域和学科对岩体力学的要求和研究重点是不同的。
概括起来，可分为三个方面：①为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学，重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。
②为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学，主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。
③为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学，重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理，为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。
以上三方面的研究虽各有侧重点，但对岩石及岩体基本物理力学性质的研究却是共同的。
本书主要是以各类建筑工程和采矿工程为服务对象编写的，因此，也可称为工程岩体力学。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。
以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。
然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。
其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。
岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。
岩体力学复习参考资料完整版
名词解释：红色，加粗，楷体。
简答的题：蓝色，宋体，加粗。
填空的题：粉色，黑体，加粗。
选择的题：绿色，行楷，加粗。
第 0 章绪论一、地质体： 是指由岩石组成的块体及在结垢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。
（名-1） 二、勘察专业所研究的岩体力学问题为： 与工程活动有关的地壳浅表层岩体变形及稳定性问题：岩石边坡、岩石地 基及硐室围岩等。
第 1 章 岩体地质与结构特征1.1 概述一、岩体 1、概念： 岩体是指地质历史过程中形成的， 由岩块和结构面网络组成的， 具有一定的 结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
是岩体力 学研究的对象。
（名-2） 2、岩体的组成由结构面网络及其所围限的岩石块体组成。
3、岩体的物理力学性质特征：非均匀、非连续、各向异性和多相性。
1.2 岩块及其特征一、概念：岩块指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元 体。
（名-3） 二、物质组成： 岩石是由具有一定结构构造的矿物集合体组成， 因此岩块的力学性质主要取 决于岩块的矿物成分及其相对含量。
三、岩块的结构与构造： 岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情 况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。
四、风化程度： 1、岩块的风化程度可用定性指标和某些定量指标表述。
2、判断岩块风化程度的定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度 及开挖锤击技术特征等。
3、判断岩块风化程度的定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。
4、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。
5、波速指标： （1）风化岩块纵波速度 （2）波速比：风化岩块与新鲜岩块的纵波速度比值； （3）风化系数：风化岩块与新鲜岩块的饱和单轴抗压强度比值。
1.3结构面特征一、概念：结构面（Structural Plane） 指地质历史发展过程中，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。
岩石力学第一二章
ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
韩同春 浙 大学 浙江大学建筑工程学院 学
第一章 第 章 绪论
一、定义 一 定义 1 岩石 一种或几种矿物的集合体 2 岩石力学 研究岩石的力学性态和应用，探讨岩石对其周围物理 环境中力场反应的学科 具体地说 就是研究岩石在荷 环境中力场反应的学科，具体地说，就是研究岩石在荷 载作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性等问 题。 岩石 ≠ 材料
1963年意大利瓦依昂（Vajont）水库岩坡的大规模滑坡 1962年在奥地利萨尔茨堡成立了“国际岩石力学学会” （International Society for Rock Mechanics）。 1966年在里斯本召开了第一次国际岩石力学会议，从此 每四年召开 次。 每四年召开一次。 2003年9月8日～12日在南非约翰内斯堡，召了第十届国 际岩石力学大会，会议主题为：岩石力学的技术路线 专题共17个，分别是：（1）在高应力与强度比条件下岩 体的力学性质；（2）深大露天采场及高陡岩石边坡的设 计 计及稳定分析；（3）岩石及岩体的变形性质；（4）岩 析；（ ） 体 变形性质；（ ） 石及岩体断裂及破坏的模拟；（5）动力效应；（6）隧 道和天井的远距离开挖和机械化开挖；（7）现场试验， 大型试验 野外试验 反分析； 大型试验，野外试验，反分析；
Rd
c2 100% c1
质量损失率（ K m ）是指冻融试验前后干质量之差（ms1 - ms 2）与试 验前干质量的比值，用百分数表示，即：
Km ms1 ms 2 100% m s1
冻融产生破坏的原因？ 产 4 岩石的透水性 定义：在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石被水透过的性 质。 水在岩石中流动规律？ 达西定律。 下式表示
1岩石力学-岩石物理力学性质
d
s
A h
式中，γd为岩石的干密度（g／cm3）；gs为被测岩样在 105℃一110℃的温度下烘干24 小时的质量（g）；A为被测 岩样的平均断面积（cm2）；h为被测岩样平均高度（cm）。
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一、岩石的质量指标 岩石密度测定方法二：水中称重法 首先称量不规则岩样的质量（gs），再浸入水 中称其质量（gw） ，根据阿基米德原理计算出 不规则岩样的体积（V），即可计算出岩样密 度（γ）。 遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石不能用此 法测其密度。
岩石力学
胶 结 连 结
二、岩石的常见结构类型
岩石中的微结构面，是指存在于矿物颗粒内 部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及 空隙。包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、 粒间空隙、微裂隙等。 岩石中的微结构面一般是很小的，通常需在 显微镜下观察才能见到，但它们对岩石工程性 质的影响却是相当大的。 有些专家认为缺陷是影响岩石力学性质的决 定性因素。
岩石力学
岩 浆 岩
三、岩石的地质成因分类
沉积岩是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物 质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下 来，经胶结和成岩作用而形成的，其矿物成分主 要是粘土矿物、碳酸盐和残余的石英长石等。
沉 积 岩
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
沉积岩具有层理构造，岩性 一般具有明显的各向异性。 沉 积 岩
变 质 岩
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
3、区域变质岩 这类变质岩分布范围较广，岩石厚度较大， 变质程度较为均一，最常见的有片麻岩、片岩、 千枚岩、板岩、石英岩和大理岩，混合岩是介 于片麻岩与岩浆岩之间的一种岩石。
变 质 岩
岩石力学
岩体力学课后习题答案
一章：1.叙述岩体力学的定义.岩体力学主要是研究岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。
2.何谓岩石何谓岩体岩石与岩体有何不同之处（1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。
（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。
（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。
3.何谓岩体结构岩体结构的两大要素是什么（1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。
（2）结构体和结构面。
4.岩体结构的六大类型块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。
5.岩体有哪些特征6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。
（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。
（3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。
（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。
二章：1.岩石物理力学性质有哪些岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。
2.影响岩石强度特性的主要因素有哪些对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。
对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。
3.什么是岩石的应力应变全过程曲线所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。
4.简述岩石刚性实验机的工作原理：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。
AA′O2O1面积—峰点后，岩块产生微小位移所需的能。
ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。
《岩石力学》课件(完整版)
（m3/s）
dh
dx ——水头变化率； qx——沿x方向水的流量；h——水头高度； A——垂直x方向的截面面积；k——渗透系数。
四、岩石的抗风化指标（3类）
(1)软化系数（表示抗风化能力的指标）
Rcc——干燥单轴抗压强度、 Rcd——饱和单轴抗压强度；
Rcc / Rcd
（ 1 ）越小，表示
1.频率越低，跨越裂隙宽度俞大，反之俞小
图3-7
2. 裂隙数目越多，则纵波速度愈小
3.岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小
4.夹层厚度愈大弹性波纵波速度愈
三、岩体波速与岩体的有效孔隙率n及吸水 率 W f 有关
一些岩浆岩，沉积 岩和变质岩的纵 波速度与有效孔 隙率n之间的关系 见图3－9所示。
静泊松比代替）求 Ed ，则
Vp
/ Vs
[
2(1
)
]
1 2
1 2
• 若 ＝0.25时，
• 经过各方面试验验证， 之间。
Vp /Vs ＝1.73
Vp /Vs 一般在1.6～1.7
三、岩体弹性波速得测定
（一）岩块声波传播速度室内测定
测定时，把声源和接收器放在岩块试件得两端，通 常用超声波，其频率为1000Hz－2MHz。（示波见图3－1）
表3－1表示了各类岩石的弹性波速与岩石种 类之间的关系。 图3－5从实例统计的角度，表示了各类岩 石的弹性波速及密度之间的关系。
VP 0.35 1.88
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.
《岩石力学教案》课件
《岩石力学教案》PPT课件第一章：岩石力学概述1.1 岩石力学的定义岩石力学的定义和研究对象岩石力学的应用领域1.2 岩石的物理和力学性质岩石的物理性质岩石的力学性质1.3 岩石力学的研究方法实验研究理论分析和数值模拟第二章：岩石的力学行为2.1 岩石的弹性行为弹性模量和泊松比弹性应变和应力2.2 岩石的塑性行为塑性应变和应力岩石的屈服和破坏2.3 岩石的断裂行为断裂韧性和断裂强度断裂准则第三章：岩石的变形和强度3.1 岩石的变形线应变和切应变弹性变形和塑性变形3.2 岩石的强度压缩强度和拉伸强度剪切强度和抗弯强度3.3 岩石的流变行为粘弹性理论和流变模型岩石的长期强度和蠕变特性第四章：岩石力学实验4.1 岩石力学实验方法实验设备和原理实验步骤和数据采集4.2 岩石力学实验案例压缩实验剪切实验弯曲实验4.3 实验结果分析和讨论实验数据的处理和分析实验结果的可靠性和精度第五章：岩石力学在工程中的应用5.1 岩石工程中的岩石力学问题岩体支护和加固设计5.2 岩土工程中的岩石力学应用岩土工程的稳定性分析岩土工程的支护和加固技术5.3 采矿工程中的岩石力学应用矿山压力和岩层控制矿山支护和通风技术第六章：岩石力学数值模拟6.1 数值模拟方法概述有限元方法离散元方法有限差分方法6.2 岩石力学数值模型连续介质模型离散介质模型6.3 数值模拟案例分析岩体稳定性分析岩石破裂过程模拟第七章：岩石力学在地质工程中的应用7.1 地质工程中的岩石力学问题地质灾害防治7.2 地质工程中的岩石力学应用隧道工程基坑工程7.3 地球物理勘探中的岩石力学地震勘探地球物理测井第八章：岩石力学在土木工程中的应用8.1 土木工程中的岩石力学问题大坝和水库岩体稳定性道路和桥梁基础稳定性8.2 土木工程中的岩石力学应用岩体支护和加固岩体锚固技术8.3 地质灾害防治中的岩石力学滑坡防治岩体崩塌防治第九章：岩石力学在采矿工程中的应用9.1 采矿工程中的岩石力学问题矿山压力和岩层控制矿山支护和通风技术9.2 采矿工程中的岩石力学应用地下开采技术露天开采技术9.3 矿山安全与环境保护矿山安全评价矿山环境保护措施第十章：岩石力学的未来发展趋势10.1 岩石力学研究的新理论连续介质力学的发展非连续介质力学的研究10.2 岩石力学研究的新技术先进的测试技术数字图像分析技术10.3 岩石力学在可持续发展中的作用绿色岩石力学可持续岩石工程设计重点和难点解析重点环节1：岩石的物理和力学性质岩石的物理性质包括密度、孔隙度、渗透率等，这些性质对岩石的力学行为有重要影响。
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第一讲
昆明理工大学土木工程系 2014/09/12
第一章 绪 论
1 概述
地球的基本构造： 地球作为太阳 的一个行星，并非
规则的球体，其赤
道半径和两极半径 分别为 6378.4 km 、 6365.9 km。
地球具有层圈状构造，从外向内可依次划分为：地壳、地 幔和地核三大层圈。 岩石圈
地壳：平均厚度33 km
片岩
1.5 岩体
1.5.1 岩体结构面和结构体的类型及特征
（一）结构面类型
结构面是指各种不同成因、不同特性的地质界 面，如层面、节理裂隙面、断层面、不整合接触
面及软弱夹层等，使岩体成为一种不连续介质，
结构面是控制岩体工程地质性能的重要因素。 1、结构面的类型：按成因可分为原生结构面、构 造结构面和次生结构面三大类
Photograph by J. Kauahikaua ;27 September 2002
Close view of skylight above lava tube for Mother's Day flow, located on southwest flank of Pu`u `O`o. HVO scientists dubbed this the "cookie monster" skylight. Edifice around skylight was built by spatter tossed from lava in tube. This tube supplies all lava downstream in Mother's Day flow.
Basalt lava (glowing rock) oozes over basalt lava flow
/Products/Pglossary/basalt.html
岩浆岩：由岩浆冷凝而形成的岩石为岩浆岩。
Hazards and Mud Volcanoes in Romania Second view of mud volcano cones in Berca Anticline Mud volcano cones in the Berca Anticline Depression of the Curvature Subcarpathians. [Photograph Credit: Dr. Dan Balteanu, Romanian Academy.]
1.1主要造岩矿物(forming minerals)
岩石是由矿物构成的，因此，需要从矿物讲起。
1.1.1 矿物的基本概念
地壳中的化学元素除了极少数呈单质存在外（如自然 金），绝大多数都以化合物的形态存在于地壳中。这些 具有特定化学成分和物理性质的自然元素和化学物被称 为矿物，其中，构成岩石的矿物为造岩矿物。如石英、 长石、方解石等。
柱状矿物沿片理面定向连续平行排列富集；片 理很薄。沿片理面易裂开。
片麻状构造：颗粒粗大、片理很不规则，粒
状矿物呈定向断续条带状分布，沿片理面不易 裂开。
板
岩
A small slate sample showing slatey cleavage
千枚岩
Intensely foliated micaceous phyllites of the Malmesbury Group, Cogmans Kloof Pass http://www.uct.ac.za/depts/geolsci/dlr/4day2001/index.html#4day
由于变质作用的不彻底，岩石中往 往残留一些原岩的结构、构造特征 .
变质岩的构造主要是片理（定向性）构造 和块状构造。其中片理构造可以分为:
板状构造：片理厚，重结晶不明显，沿片
理面破裂成规则的板状。
千枚状构造：片理薄，片理面平直，矿物
颗粒细小；片理面呈丝绢光泽。
片理构造：重结晶作用明显，片状、板状、
片状－鳞片状；白色或无色；珍珠光 泽；一组完全解理；硬度2.7~3.1；薄片具 有弹性
/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/n285.jpg
5 白云母 :滇池盆地外围第三系粉土中的白云母-2005/9
6 方解石、白云石
白色、灰白色；玻璃光泽；三组完全解 理；硬度小于小刀；遇稀盐酸反应不同 ！
http://www.uct .ac.za/depts/g eolsci/dlr/rock s.html
1.1 主要造岩矿物
1.1.2 常见造岩矿物
1 石英
乳白色或无色;油脂光泽;硬度 7; 无 解理;贝壳状断口
1 石英 : 乳白色或无色;油脂光泽;硬度 7; 无解理;贝壳状断口
2 斜长石 :
灰白色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
/dm/kwgate/kwzl/showall/n348.htm
2 斜长石 :
灰白色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
3 正长石(钾长石) :
肉红色;玻璃光泽;硬度 6; 中等解理
/dm/kwgate/kwzl/showall/451.htm
风蚀
溶解物质搬运
长江流域输砂模数分布
搬
运
略阳
雅
松潘
砻
嘉 涪 江 大 渡
绵阳
万源
年平均输砂模数
金
陵
达县
岷
成都
奉节 万县
江
宜昌
（t/km2）
<200 200~500 500~1000 1000~1500
攀枝花
沱
南充
渠 江 江
涪陵
沙 河 江
安 西昌 宁 河 普 蜻 河 蛉 小 江 牛 栏 江 东川 乐山
地幔：处于地壳和地核 中间，厚度2900 km， 呈塑性状态
地核：半径3500 km， 主要由Te、Ni组成，常 被称为铁镍核心
地壳厚度不均，大陆上最厚的地方超过 70 km、海洋里最薄的地方不足10 km。
/research/structure/CrustalStructure/
造岩矿物
Kuboos Granite, Pan-African anorogenic suite, North-West Cape Province, South Africa
1.1 主要造岩矿物
自然界的矿物大多都是结晶质的。结晶 质的基本特点是“组成矿物的元素质点 （离子、原子、离子团）在矿物内按特定 的规律排列，形成稳定的格子构造。如果 条件适宜，能形成具有一定几何外形的晶 体”。如，各类宝石、冰洲石、石英等。
泥岩 四川峨眉山
云南红粘土
微观形态
粘土矿物是一种微小的晶体，科学家们发现，粘土矿物晶体中存在一种有趣的缺 陷结构，这种结构可能保存相当多的信息，从而决定晶体生长的取向和构型。因 此，对于诸如属于“低技术”的催化剂和膜等原始控制结构来说，这些无机晶体 作为一种构造物质要比大的有机分子更为合适得多。
花岗岩-摄象机 2003/8 北京
4 黑云母 :
片状－鳞片状；黑色；珍珠光泽；一 组完全解理；硬度2.7~3.1；薄片具有弹性
/dm/kwgate/kwzl/showall/bigpic/n283.jpg
Cleavage of Mica
5 白云母 :
Lusterous 1 - 2 cm cubes of pyrite encased in a very fine-grained sedimentary marlstone (clay and calcite). Navajun-(La Rioja)-Spain. Photo by Dave Barthelmy
Devil's Postpile, CA. This is an excellent example of columnar basalt. It is an old lava flow that developed these joints as it cooled. At the base of the slope is talus weathered from the cliff.
Columnar Jointing, Devil's Postpile, CA
/cgibin/seg/m2h?seg/haz_volume 3.men+Volcanic+Rocks+,I&4
闪长岩
安山岩
Photograph by S.R. Brantley on 27 September 2000 /Imgs/Jpg/Lassen/20000927 -Andesite-SRB_caption.html
具有斜层理的第四系半胶结砾岩 金沙江水富段
水平层理
砾岩-金沙江攀枝花段-2004/11/28
砾岩-金沙江攀枝花段-2004/11/28
泥质粉砂岩
1.4 变质岩
变质岩：变质岩是由原来的岩石 （沉积岩、岩浆岩、变质岩）在地壳中 受到高温、高压及化学成分加入的影响， 在固体状态下发生矿物成分及结构构造 变化后新成的新岩石。
1.2 岩浆岩
Five more explosive eruptions of Mount St. Helens occurred during 1980, including this spectacular event of July 22. This eruption sent pumice and ash 6 to 11 miles (10-18 kilometers) into the air, and was visible in Seattle, Washington, 100 miles (160 kilometers) to the north. The view here is from the south. (July 22, 1980, by Michael P. Doukas, USGS)