第二章--岩石力学的地质学基础--02
第二章 岩石学基础2学时
二、地质
作用 导致地壳 物质成份 及地表形 状、岩层 结构、构 造发生变 化的一切 自然作用 都称为地 质作用。
1． 内力地质作用
由地球的旋转能和地球中的放射性物质在其衰减过
程中释放出的热能所引起的地质作用称为内力地质 作用。大多数的地震以及岩浆活动、地壳运动和变 质作用等都属内力地质作用现象。 2． 外力地质作用 由太阳的辐射能和地球的重力位能（包括其它星体 的引力作用）所引起的地质作用称为外力地质作用。 常见的外力作用现象有气温的变化、雨、雪、风、 地面汇流、河流、湖泊、海洋作用、生物作用以及 重力作用等等。
岩浆岩的结构
岩浆岩的常见结构形式有：（1）全晶质结
构、半晶质结构和非晶质结构（玻璃质结构） （2）显晶质结构、隐晶质结构、斑状结构、 似斑状结构等。 岩浆岩的构造 岩浆岩常见的构造形式有：块状构造、流纹 构造、气孔构造、杏仁构造（孔洞被其它次 生矿物充填）等。
岩浆岩按物质成分（ SiO2含量）的分类 按物质成分，岩浆岩可被划分为酸性岩
流纹岩 流纹岩主要由透长石、正长石、石英及黑云母 组成，有时含少量角闪石。 斑状结构，斑晶常由透长石、正长石、石英组 成。基质常为隐晶质或玻璃质。 颜色常呈淡红、浅黄、灰紫或棕色，多呈岩流 产出，流纹构造很明显，并因此而得名。 在我国内蒙及东南沿海的福建、浙江一带有较 广的分布。
2．光学性质 矿物的光学性质主要是指矿物对光线的吸收、反射 和折射时所表现的各种性质，以及由矿物引起的光 线干涉和散射等现象。 颜色：自色、他色和假色。 条痕 指将矿物在无釉白瓷板上刻划后所留痕迹的 颜色。就是矿物粉末的颜色。它消除了假色，减低 了他色，比矿物的颜色更为稳定。 透明度：透明、半透明和不透明三级。 光泽：金属光泽 、非金属光泽（金刚光泽 、玻璃 光泽 、油脂光泽 、珍珠光泽、丝绢光泽 、土状 光泽 ）、半金属光泽
第二章--岩石力学的地质学基础--02
1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部地核；5-固态内部地核；6-软流圈；7-岩石圈地球内部构造(a)(b)(c)(d)(a)(f)(g)(h)(i)(e)方解石钟乳状集合体（a）石盐的立方体完全解理（b）石英的贝壳状断口角砾岩片麻岩礁灰岩玄武岩浮石白云母方解石黄铜矿石英萤石自然硫沉积岩的构造层理的基本形态a-水平层理b-斜层理c-交错层理递变层理根据交错层理确定岩层的顶面和底面层理构造岩层形态a-顶面b-底面1-板状岩层2-变厚变薄3-尖灭4-透镜体波痕与泥裂构造波痕及其印模泥裂的示意立体图地层单位表一般采用同位素地质年代测定法。
根据地壳运动和生物的演变，将地质年代划分为宙、代、纪、世，相(a) 岩层水平变动层位岩层层序律(b) 岩层倾斜正常层位岩层产状要素褶曲要素根据轴面产状划分的褶曲形态类型根据枢纽产状划分的褶曲形态类型根据平面形态划分的褶曲形态类型断层类型阶状断层地堑与地垒断层的组合形式断层三角面a-整合b-平行不整合c–角度不整合渗透实验装置潜水、承压水及上层滞水潜水等水位线图1-隔水层2-含水层3-喷水钻孔4-不自喷水钻孔5-地下水流向6-测压水位7-泉自流斜地由岩性变化形成1-地形等高线2-含水层顶板等高线3-等水压线4-地下水流向5-承压水自溢区6-钻孔7-自流井8-含水层9-隔水层10-承压水位线11-钻孔12-自流井等水压线图。
岩石力学全
目录第一章岩石力学的研究进展 (3)第二章工程岩石的地质特性 (4)§2.1 基本概念 (4)§2.2 岩石的矿物学特性 (4)§2.3 岩体结构 (5)§2.4 岩体的天然应力 (5)§2.5 风化作用对岩体力学特征的影响 (6)§2.6 水对岩体特性的影响 (6)第三章工程岩体分级 (6)§3.1 概述 (6)§3.2 影响岩体工程性质的主要因素 (7)§3.3 岩体质量描述及其表达式 (8)第四章室内岩块试验分析 (11)§4.1 岩块的空隙性和水理性 (11)§4.2 岩块的单轴抗压试验 (12)§4.3 岩块三轴压缩试验 (13)第五章岩体天然应力及其测试原理与技术 (15)§5.1 概述 (15)§5.2 岩体天然地应力状态及高地应力现象 (15)§5.3 岩体天然地应力测试原理和方法 (16)第六章岩石的变形及其影响因素 (18)§6.1岩石的变形和强度特征及影响因素 (18)§6.2岩石的流变特性 (23)第七章岩体变形及强度.............................................................................. 错误！未定义书签。
§7.1 岩体变形测试................................................................................ 错误！未定义书签。
§7.2 岩体的强度.................................................................................... 错误！未定义书签。
岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
最新2019-CH2第二章岩石力学-PPT课件
ss s 1 3 m 2 in C j f3 /1 ( f2 f)
用图解法亦可得该结论
（3）多节理的力学效应 （叠加）
两组以上的节理同样处理，分三种情况： A仅有一组节理符合 12条件时，沿该节理破坏；
B两组节理最符合 12 时，考察 s1 s3 大小，沿应力圆直
2218 02j 21
s 22j si 1n (m cjcoj)tsin j
t
m
结论
• 1 或 2
岩体强度取决于岩石强度，而与节理面的存在无关
• 12
岩体会首先沿着节理破坏，岩体强度取决于结构面 强度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、结构面的力学效应
对结构面表面光滑平整和 表面粗糙两种情形，则显 然，表面光滑时较容易发 生滑坡；表面粗糙时则边 坡稳定性显著提高，不容 易发生滑坡。 因此，结构面表面的粗糙 度，对这类工程的稳定性， 有显著影响。
粗糙度大——抗滑力大
3、结构面的延展尺度和规模
延展尺度： 主要指结构面本身的长度。可分为 1. 细小——延展尺度＜1米； 2. 中等——延展尺度 1米 – 10米； 3. 巨大——延展尺度＞10米.
散体结构
（1）整体结构
岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹泥， 层面 结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构尺 寸大于工程尺寸。
完整性系数 > 0.75 结构面间距 > 1.0 m 岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视为 均质、各向同性的连续介质。
（2）块状结构
节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱 状、块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显 发育，构成影响工程稳定性的可能危险岩块，其尺寸小于工程 几何尺寸。
岩石力学课件---2.岩石的基本物理力学性质
0A段：压密阶段，微裂隙压密极 限σA。 AB段：线弹性阶段，σB 为弹性 极限。 BC段：σC为屈服极限。 CD段：破坏阶段，σD为强度极限， 即单轴抗压强度。 DE段：即破坏后阶段,σE为残余 强度。
§2－2 岩石的力学性质
一 、岩石的变形特性
（一）岩石在单轴压缩状态下的力学特性 2、刚性压力机与全应力－应变曲线及破坏后的性态
各类岩石的 c =0.45～0.9之间。 c >0.75，岩石软化性弱、抗水、抗风化 能力强； c <0.75，岩石的工程地质性质较差。
Rcw c Rc
3、岩石的膨胀性
岩石的膨胀性:指岩石浸水后体积增大的特性。岩石 的膨胀性大小一般用膨胀力和膨胀率指标表示。测 定方法是平衡加压法。 试验中通过不断加压，进而保持 体积不变，所测得的最大压力即 为岩石的最大膨胀力；然后逐级 卸载至零，测定其最大膨胀变形
岩石的比重：指岩石固体的质量与同体 积水的质量之比值。岩石固体体积，就是指 不包括孔隙体积在内的体积。岩石的比重可 在实验室进行测定，其计算公式为：
Wd Vs w
式中：Δ—岩石的比重； Wd —干燥岩石体积为Vs时的质量，g； Vs —岩石固体体积，cm3； ΔW — 40C时水的密度。
三、岩石的孔隙性（空隙性）
VV n 100% V
(2)大开空隙率nb:即岩石试件内大开型空隙的 体积（Vnb)占试件总体积(V)的百分比。
Vnb nb 100% V
(3)小开空隙率nl:即岩石试件内小开型空隙的 体积（Vnl)占试件总体积(V)的百分比。
Vnl nl 100% V
(4)总开空隙率（孔隙率）n0:即岩石试件内开型空隙 的总体积（Vn0)占试件总体积（V）的百分比。
岩体力学-第2讲-岩石的物理力学性质
岩石的抗压强度——影响因素
（4）生成条件：
岩石的生成条件直接影响着岩石的强度。在岩 浆岩结构中，形成具有非结晶物质，则就要大 大地降低岩石的强度。
岩石的抗压强度——影响因素
（5）水的作用：
水对岩石的抗压强度起着明显的影响。当水侵 入岩石时，水就顺着裂隙孔隙进入润湿岩石全 部自由面上的每个矿物颗粒。由于水分子的侵 入改变了岩石物理状态，削弱了粒间联系，使 强度降低。其降低程度取决于孔隙和裂隙的状 况、组成岩石的矿物成分的亲水性和水分含量、 水的物理化学性质等。
Vv n 100 % V
• 封闭孔隙率 • nc= VVc 100%=n-n0
V
部分岩石的孔隙率
岩石的水理性质
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水 理性质。主要有吸水性、软化性、抗冻性、渗 透性、膨胀性及崩解性等。
岩石的吸水性
岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称 为岩石的吸水性。常用吸水率，饱和吸水率与 饱水系数等指标表示。
岩石的抗压强度——影响因素
（3）矿物成分：不同矿物组成的岩石，具有 不同的抗压强度，这是由于矿物本身的特点， 不同的矿物有着不同的强度。
但即使相同矿物组成的岩石，也因受到颗粒大小、 连结胶结情况、生成条件等影响，它们的抗压强度 也可相差很大。 例如，石英是已知造岩矿物中强度较高的矿物，如 果石英的颗粒在岩石中互相连结成骨架，则随着石 英的含量的增加岩石的强度也增加。
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《岩石力学》全书复习资料
第一章 绪论1、岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学；它是力学的一个分支；它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。
2、岩石力学研究的目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本，减少支护事故。
3、岩石力学的发展历史与概况： （1）初始阶段（19世纪末—20世纪初）1912年，海姆（A.Hmeim ）提出了静水压力理论：金尼克（A.H.ΠHHHHK ）的侧压理论： 朗金（W.J.M.Rankine ）的侧压理论： （2）经验理论阶段（ 20世纪初—20世纪30年代）普罗托吉雅克诺夫—普氏理论：顶板围岩冒落的自然平衡拱理论； 太沙基：塌落拱理论。
4、地下工程的特点：（1）岩石在组构和力学性质上与其他材料不同，如岩石具有节理和塑性段的扩容（剪胀）现象等； （2）地下工程是先受力（原岩应力），后挖洞（开巷）； （3）深埋巷道属于无限域问题，影响圈内自重可以忽略； （4）大部分较长巷道可作为平面应变问题处理；（5）围岩与支护相互作用，共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移； （6）地下工程结构容许超负荷时具有可缩性； （7）地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力； （8）几何不稳定结构在地下可以是稳定的； 5、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物； 结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况； 构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系；第二章 岩石力学的地质学基础 1、岩石硬度通常采用摩氏硬度，选十种矿物为标准，最软是一度，最硬十度。
这十种矿物由软到硬依次为：l-滑石； 2-石膏；3-方解石；Hγ1νλν=-H λγH λγ4-萤石；5-磷灰石；6-正长石；7-石英；8-黄玉； 9-刚玉；10-金刚石；2、解理：是指矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，裂开的光滑平面称为解理面。
岩体力学 第二章 岩石物理力学性质
Rd
c2 c1
100%
质量损失率(Km)：冻融试验前后干质量之差(ms1－ms2)与 试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示
Km
ms1 ms2 ms1
100%
Rd＞75％，Km＜2％，抗冻性高 吸水率Wa＜5％、软化系数KR＞0.75，饱水系数小于0.8
的岩石，抗冻性高。
（四）岩石的透水性
2）我国煤炭、地矿系统的规定：试件可采用直径 50mm、高径比1~2.5的圆柱体或555cm3的立方体， 端面磨平度不大于0.1mm，其余规定同上。
3）试验最好采用刚性试验机或伺服试验机。试件上 下加垫层，垫层直径等于试件的直径或比直径大 2mm，垫块厚度不得小于试件直径的1/3。也可以在 加压铁板与试件接触面上加润滑剂以充分减少两者之 间的摩擦力。
结晶连结：矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起， 它是通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触。
胶结连结：矿物颗粒通过胶结物连结在一起。
胶结连结的 岩块强度
硅质胶结>铁质、钙质>泥质胶结
12/16/2020
3
微结构面 削弱岩块的强度，导致各向异性 颗粒形状 强度： 粒状、柱状>片状>鳞状 颗粒大小 强度： 粗粒<细粒
砾岩
10~150
闪长岩 安山岩 白云岩
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩
灰岩
100~250 50~200 20~200
板岩
千枚岩、 片岩
60~200 10~100
5、影响因素 1）岩石自身的性质
矿物组成 、 粒间连接、 岩性、结构特征 、颗粒大小及形状、 风化程度 、微结构面。
第二章 岩石物理力学性质
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。
第二章 岩石力学的地质学基础
(a)
(a)
(b)
(c)
(e) (d)
(f)
6
(g)
(h)
(i)
矿物的基本概念
岩石硬度 通常采用摩氏硬度，选十种矿物为标准，最软是一度，最硬十度。 这十种矿物由软到硬依次为： l-滑石； 2-石膏；3-方解石；4-萤石；5-磷灰石； 6-正长石；7-石英；8-黄玉； 9-刚玉；10-金刚石；
岩石密度 矿物密度变化幅度很大，矿物的密度分为轻、中等和重三级，重的
岩石的工程地质性质包括物理性质和力学性质两个主要方面，它们的 一些常用指标，可供分析和评价岩石工程地质性质时参考。
1. 岩石的工程性质 岩石的工程性质
物理性质
重量 孔隙性 吸水性 软化性 抗冻性
变形特性
力学性质 强度特性：抗拉、压剪强度
4
物理地质作用
（2）外力地质作用 ① 风化作用：暴露于地表的岩石，在温度变化以及水、二氧化碳、
氧气及生物等因素的长期作用下，发生化学分解和机械破碎。 ② 剥蚀作用：河水、海水、湖水、冰川及风等在其运动过程中对地
表岩石造成破坏，破坏产物随其运动而搬走，例如海岸、河岸因受海浪 和流水的撞击、冲刷而发生后退；斜坡剥蚀作用是斜坡物质在重力以及 其它外力因素作用下产生滑动和崩塌，又称块体运动。
常见的沉积岩 （1）碎屑岩类 ① 火山碎屑岩：火山集块岩、火山角砾岩及凝灰岩 ② 沉积碎屑岩：砾岩及角砾石、砂岩、粉砂岩 （2）粘土岩类：页岩 、泥岩 （3）化学及生物化学岩类：石灰岩、白云岩
常见的变质岩 （1）片理状岩类：片麻岩、片岩、千枚岩 （2）块状岩类：大理岩、石英岩
18
岩石的工程地质性质
如方铅矿(7.4~7.6)，感到很重。大多数矿物密度中等，介于2.5~4之间。
《岩石学》章节笔记
《岩石学》章节笔记第一章绪论一、岩石学的研究内容与意义1. 研究内容岩石学主要研究以下几方面内容：（1）岩石的成因：探讨岩石的形成过程、形成条件及其地球化学背景。
（2）岩石的分类：根据岩石的成因、成分、结构、构造等特征进行分类。
（3）岩石的分布规律：研究岩石在地壳中的分布特征及其与地质构造的关系。
（4）岩石的演变过程：分析岩石在地质历史中的演化序列及其与地球动力学过程的关系。
（5）岩石的物理化学性质：研究岩石的硬度、密度、磁性、电性等物理性质和化学成分。
（6）岩石与地质作用的关系：探讨岩石在地质作用过程中的角色和作用。
2. 研究意义（1）基础科学意义：岩石学是地球科学的基础学科，对于理解地球的形成、演化和发展具有重要意义。
（2）资源勘查：岩石学为矿产资源勘查提供理论指导，帮助寻找金属、非金属、能源等资源。
（3）环境监测：岩石学在地质环境评价、污染监测和治理方面具有重要作用。
（4）灾害防治：岩石学研究有助于预测和防治地质灾害，如滑坡、泥石流、地震等。
二、岩石学的基本概念与分类1. 基本概念（1）矿物：具有固定化学成分和晶体结构的天然物质，是构成岩石的基本单元。
（2）岩石：由一种或多种矿物组成的自然集合体，是地壳的基本组成部分。
（3）岩浆：地球内部高温、高压条件下形成的熔融或部分熔融的岩石物质。
（4）变质作用：原有岩石在温度、压力和化学成分变化的影响下，发生物理和化学性质改变的过程。
（5）沉积作用：地表物质在流体（水、风、冰）的作用下，搬运、沉积和固结成岩的过程。
2. 岩石分类（1）按成因分类：- 岩浆岩（火成岩）：由岩浆冷却凝固形成的岩石。
- 沉积岩（水成岩）：由沉积物堆积、压实、胶结形成的岩石。
- 变质岩：由原有岩石在变质作用下形成的岩石。
（2）按成分分类：- 酸性岩：富含二氧化硅的岩石，如花岗岩。
- 中性岩：二氧化硅含量中等的岩石，如闪长岩。
- 基性岩：二氧化硅含量较低的岩石，如辉长岩。
- 超基性岩：二氧化硅含量很低的岩石，如橄榄岩。
岩石力学ppt课件
喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产 出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。
4
第二章 岩石的物理性质及工程分类
所以：
x y xy z yz
xz zx yx zy
中，实际上独立的应力分量只有6个。
11
第4章 岩石的本构关系和强度准则
应力平衡微分方程
根据微分单元体x方向平衡，∑Fx=0，则
12
第4章 岩石的本构关系和强度准则
4.2 应变及应变状态分析 应变的概念 由于载荷作用或者温度变化等外界因素等影响，物体内各点在空间的位置将发 生变化，即产生位移。
岩石力学基础 复习指导
课程主要内容
31
岩石的结构和组织
2
岩石的物理性质及工程分类
3
岩石的力学性质
4
本构关系和强度准则
35
岩石的蠕变
6
地应力测量及计算
37
测井解释及井壁稳定
1
第1章 岩石的结构和组织特点
▪ 岩石的结构和分类 ▪ 岩石的微观结构 ▪ 岩石的宏观结构
成岩旋回图
2
第二章 岩石的物理性质及工程分类
2）沉积岩的性质 碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。此外，碎
屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化
和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场 地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。
岩石力学-课件完整版
大扰动的传播速度远比小扰动的传播速 度大，在介质中就会形成波头陡峭的、 以超声波传播的冲击波。
岩石在受到扰动时在岩体中主要传播的是弹
性波，塑性波和冲击波只有在振源才可以看到。
• 3.在固体中可传播的弹性波可分为两类
• （1）体波：由岩体内部传播的波(2类）
岩石力学-课件完整版
岩浆岩：强度高、均质性好
岩石分类 沉积岩：强度不稳定，各向异性 变质岩：不稳定与变质程度和原 岩性质有关
岩体=岩块+结构面
岩体
结构 面
岩块
不连续面： 包括节理、 裂隙、孔 隙、断面、 孔洞、层 面
1.2 岩体力学的研究任务与内容
（1）岩体的力学特征 ①不连续； ②各向异性； ③不均匀性； ④岩块单元的可移动性； ⑤地质因子特性（水、气、热、初应力）。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
图 3-4
返回
第二节 影响岩体波速的因素 （5方面因素）
一、岩体弹性波速与岩体种类、岩石密度和 生成年代有关
1.岩石的密度和完整性越高，波速越大 2.岩石密度越大，弹性波的速度也相应增加
由表可见，岩体纵波波速变化范围较大， 受各种因素影响。一般来说， • 岩块波速要大于岩体波速； • 新鲜完整得岩体波速大； • 裂隙越发育和风化破碎岩体的波速越小。
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
《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.
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1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部地核；
5-固态内部地核；6-软流圈；7-岩石圈
地球内部构造
(a)
(b)(c)(d)(a)(f)(g)(h)(i)
(e)方解石钟乳状集合体
（a）石盐的立方体完全解理（b）石英的贝壳状断口
角砾岩
片麻岩礁灰岩玄武岩浮石
白云母方解石
黄铜矿石英
萤石自然硫
沉积岩的构造
层理的基本形态
a-水平层理b-斜层理c-交错层理
递变层理根据交错层理确定岩层的顶面和底面层理构造
岩层形态
a-顶面
b-底面
1-板状岩层
2-变厚变薄
3-尖灭
4-透镜体波痕与泥裂构造
波痕及其印模泥裂的示意立体图
地层单位表
一般采用同位素地质年代测定法。
根据地壳运动和生物的演变，将地质年代划分为宙、代、纪、世，相
(a) 岩层水平
变动层位
岩层层序律
(b) 岩层倾斜
正常层位
岩层产状要素
褶曲要素
根据轴面产状划分的褶曲形态类型根据枢纽产状划分的褶曲形态类型
根据平面形态划分的褶曲形态类型
断层类型
阶状断层地堑与地垒
断层的组合形式
断层三角面
a-整合b-平行不整合c–角度不整合
渗透实验装置
潜水、承压水及上层滞水
潜水等水位线图
1-隔水层2-含水层3-喷水钻孔4-不自喷水钻孔5-地下水流向6-测压水位7-泉
自流斜地
由岩性变化形成
1-地形等高线
2-含水层顶板等高线
3-等水压线
4-地下水流向
5-承压水自溢区
6-钻孔
7-自流井
8-含水层
9-隔水层
10-承压水位线
11-钻孔
12-自流井
等水压线图。