岩石力学发展
(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。
岩石力学在信息科学中的运用与发展
岩石力学在信息科学中的运用与发展人类改造地球的能力日新月异，各项工程蓬勃发展，这就需要我们运用信息科学的相关知识对岩石工程有一定认识，岩石工程分析和设计的重点是对岩石工程条件的评价，岩石工程工程变形、破坏的预测以及相应工程措施的决策。
岩石力学是近代发展起来的一门新兴学科和边缘学科，是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。
岩石属于固体，岩石力学应属于固体力学的范畴。
一般从宏观的意义上，把固体看做连续介质。
岩石工程的计算中存在大量不确定性因素，如岩石的结构、性质、节理、裂隙分布、工程地质条件等均存在大量不确定性，所以传统连续介质理论作为一种确定性研究方法是不适合用于解决岩石工程问题的自然界中有各种各样的岩石，不同成因的岩石具有不同的力学特性，因此有必要运用信息科学知识根据不同成因对岩石进行分类。
根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩、和变质岩三大类。
1、岩浆岩的性质岩浆岩具有较高的力学强度，可作为各种建筑物良好的地基及天然建筑石料。
但各类岩石的工程性质差异很大。
深成岩具结晶联结，晶粒粗大均匀，孔隙度小、裂隙较不发育，岩块大、整体稳定性好，但值得注意的是这类岩石往往由多种矿物结晶组成，抗风化能力较差，特别是含铁镁质较多的基性岩，则更易风化破碎，故应注意对其风化程度和深度的调查研究。
浅成岩中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小、抗风化性能较深成岩强，但斑状结构岩石的透水性和力学强度变化较大，特别是脉岩类，岩体小。
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。
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。
《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。
0 岩石力学绪论
▪ 1951年6月在奥地利成立了以斯梯尼（J.Stini）和米勒 (L.Müller)为首的“地质力学研究组”，在萨尔茨堡举行了第 一届地质力学讨论会，形成了“奥地利学派”。
▪ 0.2 课程教学基本要求
▪ 1)．课程重点：
▪ 岩石的基本力学性质及其实验研究方法、岩体 的质量评价及其分类理论方法、地应力及其测 量理论和方法、岩石的流变理论和强度理论、 岩石地下工程、岩石边坡工程。
▪ 2)．课程难点：
▪ 岩石的流变理论和强度理论、节理面的力学性 质，岩体工程分析评价理论和方法。
▪ 最重要贡献：1）必须了解地应力，2）开挖后岩体 的力学强度变化，3）节理裂隙对岩石工程稳定性的 影响，4）重视岩石工程施工过程中应力、位移和稳 定性状态的监测，这是现代信息岩石力学的雏形，5） 重视支护与围岩的共同作用，提出了著名的“新奥 法”，该方法特别符合现代岩石力学理论，至今仍被 国内外广泛应用。
▪ （5）石油工程：①岩石应力与岩石渗透性；②岩石力学与地球物理 勘探综合研究；③钻探技术与井壁稳定性；④岩石力学与采油技术 （水压致裂、水平钻孔）；⑤油层压缩及地表沉陷；⑥石油、天然气 运输、储存工程及环境影响。
▪ （6）海洋勘探与开发工程。 ▪ （7）核电站建设中核废料处理技术。 ▪ （8）地层热能资源开发技术问题。 ▪ （9）地震预报中的岩石力学问题。 ▪ 以上只是一些主要方面，随着岩石工程建设的发展，还会有新问题不
▪ 岩石力学的研究思路和研究方法与以研究“外荷载作用”为特征的材 料力学、结构力学等有本质的不同。
我国岩石力学的研究现状及其进展
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土壤与岩石力学新发展
土壤与岩石力学新发展土壤与岩石力学是地质力学的重要分支，研究土壤和岩石在外力作用下的变形、破坏规律及其力学性质。
随着科技的不断进步和人们对地质灾害防治的重视，土壤与岩石力学领域也在不断取得新的发展。
本文将就土壤与岩石力学领域的新发展进行探讨。
一、数字化技术在土壤与岩石力学中的应用随着数字化技术的飞速发展，在土壤与岩石力学领域，数字化技术也得到了广泛应用。
通过数字化技术，可以对土壤和岩石的力学性质进行更加精确的模拟和分析，为工程设计和地质灾害防治提供更为准确的数据支持。
例如，利用有限元分析方法，可以对土体和岩石的受力情况进行模拟，预测可能出现的变形和破坏情况，为工程设计提供科学依据。
二、多尺度力学研究近年来，多尺度力学研究在土壤与岩石力学领域备受关注。
多尺度力学研究是指从微观到宏观多个尺度层次上对土壤和岩石进行力学性质研究的方法。
通过多尺度力学研究，可以更加全面地了解土壤和岩石的内部结构和性质，揭示其变形和破坏的机理，为工程设计和地质灾害防治提供更为深入的理论支持。
三、人工智能在土壤与岩石力学中的应用人工智能作为一种新兴技术，正在逐渐应用于土壤与岩石力学领域。
通过人工智能技术，可以对大量的土壤和岩石力学数据进行分析和处理，挖掘数据之间的内在联系，发现规律性，为土壤和岩石的力学性质研究提供新的思路和方法。
同时，人工智能还可以结合数字化技术，实现对土壤和岩石力学性质的智能预测和优化设计，为工程建设和地质灾害防治提供更为智能化的解决方案。
四、新材料在土壤与岩石力学中的应用随着新材料技术的不断发展，新型材料在土壤与岩石力学中的应用也日益广泛。
新材料具有优异的力学性能和稳定的化学性质，可以用于土壤和岩石的加固和改良，提高其抗压、抗拉和抗剪强度，增强其稳定性和耐久性。
例如，纳米材料、纤维增强材料等新型材料的应用，为土壤与岩石力学领域带来了新的发展机遇，推动了相关研究的深入开展。
五、环境影响下的土壤与岩石力学研究随着全球气候变暖和环境污染等问题的日益严重，土壤与岩石力学研究也逐渐关注环境因素对土壤和岩石力学性质的影响。
试论我国岩石力学的研究现状与发展动向
概括来讲 ， 岩石力 学的发展进程可划分为 ４个阶 段： ２ ０ 世纪以前 的初始阶段 、 ２ ０ 世纪初 至 ３ ０ 年代的经
验理论 阶段 、 ２ Ｏ世纪 ３ ０ ￣６ ０年 代 的经典 理 论 阶段 以及 ２ Ｏ世纪 ６ Ｏ年 代 至 今 的 现 代 发 展 阶段 ， 在 现 代 发 展 阶
岩石流变和断裂试验等 ； 三峡与其它重大岩石工程的开
工建设 ， 对 岩石力 学特性试验提 出 了更高 的要求 ， 进行 了
和施工都要求深人 、 系统地研究岩石的变形性状、 破坏 机理 及其力 学模 型 ， 从 而在工 程设计 中预测 岩 石工程 的 可靠性和稳定性 ， 并使工程具有尽可能的经济性 ， 这些
术、 多媒体技术等计算机技术应用到岩石力学的各个方 面， 并取 得 了显 著 的成果 。 目前， 计算机人工智能技术在我 国进入 了实用 阶 段， 其中首先在我国发展起来的是人工智能专家 系统 ， 其最早在岩石力学中的应用是岩体分类专家系统 ， 随
１ ６ ２ １ ． ３ 岩 石损伤 力学研 究
西部探 矿工 程
２ ０ １ ３年第 ２ 期
来越受 到广泛 的青睐 ， 目前 ， 许 多学 者 已把 人 工 智 能技
岩石损伤力学研究 的重点是建立损伤变量和损伤 扩展之间的本构关 系， 自从扫描电镜技术引入岩石损伤 工作 。
许 江等采 用带有 加 载装 置 的光学 显微 镜 进 行 了砂 岩 在 不 同加载 阶段 的损伤裂 纹分析 ； 孙 钧等采 用带有 微 型加 载装置 的扫描 电镜对 岩石 的微损 伤扩展 进行研 究 ， 并 用 于三峡船 闸高 边坡 闪 云斜 长 花 岗岩 的 损 伤扩 展 分 析 。 这 些研究 有力地 推动 了岩体损 伤力学 的发展 ， 特别是 对
《高等岩石力学》课件
岩石声波测试仪
用于测量岩石的声波速度，评估岩石的完整性、孔隙 度和弹性参数。
岩石CT扫描仪
通过X射线扫描岩石，获取岩石内部的结构和孔隙分 布信息。
岩石力学实验方法
直接拉伸试验
测量岩石在拉伸载荷下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗拉强度和变形 特性。
《高等岩石力学》ppt课件
目 录
• 岩石力学基础 • 岩石力学性质 • 岩石力学实验 • 岩石工程稳定性分析 • 岩石工程防护与加固 • 高等岩石力学应用案例
01
岩石力学基础
岩石力学定义
总结词：基本概念
详细描述：岩石力学是一门研究岩石在各种外力作用下的变形、破裂、破坏和流 动等行为的科学。它涉及到岩石的物理性质、力学行为和地质环境等多个方面。
单轴压缩试验
测量岩石在单轴压缩下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗压强度和变形 特性。
三轴压缩试验
模拟岩石在实际地质环 境中的受力状态，测量 岩石在三轴压力下的应 力-应变关系。
岩石力学实验结果分析
强度分析
根据实验结果，分析岩石的抗压、抗拉和抗剪 强度，评估岩石的稳定性。
变形特性分析
分析岩石的应力-应变曲线，了解岩石的弹性、 塑性 Nhomakorabea破裂特性。
地下水监测
通过监测地下水的变化情况，评估地下水对岩体的影响和破坏程 度。
06
高等岩石力学应用案 例
岩石工程设计案例
总结词 详细描述 详细描述 详细描述
通过实际案例分析，展示高等岩石力学在岩石工程设计中的应 用。
介绍某大型水电站岩石高边坡设计，如何运用高等岩石力学的 理论和方法，对边坡稳定性进行评估，并设计出合理的支护结
岩石力学发展课件
岩体应力测试
通过应力传感器等设备， 测试岩体在自然条件下的 应力状态和分布规律。
岩体位移监测
通过位移监测仪器，监测 岩体在自然条件下的位移 变化规律和变形特征。
岩体爆破试验
通过爆破试验，研究岩体 的动力学特性和破坏规律 。
数值模拟方法
有限元分析
利用计算机模拟技术，对岩石力学问题进行数值 分析和模拟，预测岩石的力学行为和破坏特征。
05
岩石力学的未来发展趋势
高性能计算在岩石力学中的应用
计算方法进步
随着高性能计算的不断发展，数值模拟已经成为解决复杂岩石力学问题的主要手段。未来 ，计算方法将更加精确和高效，能够更好地模拟复杂的地质环境和岩石力学行为。
硬件设施进步
随着计算机硬件的不断升级，计算速度和存储能力大幅提高，能够更好地满足大规模岩石 力学模拟的需要。
岩石力学发展课件
目录
• 岩石力学概述 • 岩石力学的基本理论 • 岩石力学的研究方法 • 岩石力学的最新进展 • 岩石力学的未来发展趋势 • 岩石力学案例分析
01
岩石力学概述
岩石力学的定义和研究对象
定义
岩石力学是一门研究岩石变形、 破坏和稳定性等问题的工程学科 。
研究对象
主要涉及岩石、岩体和地下工程 中的围岩、支护等相互作用。
岩石力学与计算力学的交叉研究
总结词
计算力学为岩石力学提供了数值模拟方法，两者的交叉研究有助于解决复杂岩土 工程问题。
详细描述
岩石力学与计算力学的交叉研究利用计算力学的数值模拟方法，对岩石和土壤进 行建模和分析，研究其力学行为和变形特性。这有助于解决复杂的岩土工程问题 ，如地震工程、地质灾害防治等。
软件平台发展
针对高性能计算，开发适用于岩石力学的专用软件平台，能够更高效地处理大规模数值模 拟，提高计算效率和精度。
《岩石力学发展》课件
应力-应变关系：岩石在受到外力作用下， 会产生应力和应变，两者之间的关系称为 应力-应变关系。
破坏机制：岩石在外力作用下，会发生破 坏，破坏机制包括脆性破坏、塑性破坏和 韧性破坏等。
应力-应变曲线：岩石的应力-应变关系 可以用应力-应变曲线来表示，曲线的形 状和位置可以反映岩石的力学性质。
破坏准则：岩石的破坏机制可以用破坏 准则来表示，破坏准则包括最大剪应力 准则、最大拉应力准则和最大应变准则 等。
岩石力学的研究方 法
室内试验：模拟真 实环境，进行岩石 力学性能测试
现场试验：实地 考察，获取岩石 力学参数和特性
数值模拟：利用 计算机技术，模 拟岩石力学行为
理论分析：通过 数学模型，分析 岩石力学问题
数值模拟：通过计算机模拟岩石力学行 为，如应力、应变、断裂等
有限元法：将岩石划分为有限元，通过 求解方程得到应力、应变等结果
岩石力学的基本理 论
岩石的物理性质：包括密度、硬度、弹性模量、泊松比等 岩石的力学性质：包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度等 岩石的变形性质：包括弹性变形、塑性变形、脆性变形等 岩石的破坏性质：包括脆性破坏、塑性破坏、韧性破坏等
强度理论：描述岩石在受力状态下的变形和破坏规律 本构关系：描述岩石在受力状态下的应力和应变关系 强度理论分类：弹性理论、塑性理论、断裂力学理论等 本构关系分类：线性本构关系、非线性本构关系、粘弹性本构关系等
A
B
C
D
E
F
19世纪初，岩石 力学开始萌芽， 主要研究岩石的 物理性质和力学
性能
20世纪初，岩石 力学逐渐发展， 开始研究岩石的 变形、断裂和破
坏等力学行为
20世纪中叶，岩石 力学进入快速发展 阶段，开始研究岩 石的应力、应变、 强度和变形等力学
岩石力学重要知识点总结,期末考试复习
第一章1.岩石力学：固体力学的分支，研究岩石在不同物理环境的力场中产生力学效应的学科，也称为岩体力学。
研究对象：岩石与岩体2.岩石：地质作用下矿物或岩屑按一定规律聚集形成的自然物体。
可以有微小裂纹、间隙、层理等缺陷，但没有弱面，是较完整的岩块。
3.影响岩石的力学和物理性质的三个重要因素：（1）矿物：构成岩石的自然元素和化合物，如方解石、石英、云母等。
（2）结构：构成岩石的物质成分、颗粒大小和形状、相互结合情况。
（3）构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
4. 岩石按成因分类（1）岩浆岩：岩浆冷凝形成，也称火成岩。
大数由结晶矿物组成，成分和物性均一稳定，强度较高。
代表：玄武岩、花岗岩。
（2）沉积岩：母岩经风化剥蚀、搬运、海湖沉积、硬结成岩，由颗粒和胶结物组成，显著层状特点。
力学特性与矿物、岩屑、胶结物、沉积环境相关。
代表：砾岩、砂岩、石灰岩。
（3）变质岩：地壳中母岩受变质作用(高温、高压及化学流体)形成。
力学性能与母岩性质、变质作用及变质程度有关。
代表：大理岩、石英岩。
注：沉积岩和变质岩的层理构造产生各向异性特征，应注意垂直及平行于层理构造方向工程性质的变化。
5. 岩体：在地质环境中经受变形、破坏，具有一定结构的地质体。
包括岩石结构体和一定的结构面(地质构造形迹)，强度远小于岩石。
6.岩体结构要素：结构面和结构体（1）结构面：一定方向，延展较大，厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面，如断层、节理、层理、片理、裂隙等。
结构面产状、切割密度、粗糙度和黏结力、填充物性质等是评定岩体强度和稳定性能的重要依据。
（2）结构体：四周被不同产状结构面分割包围的岩块。
常见的结构体形式：块状、柱状、板状、菱形、楔形等。
7. 岩体结构类型及特征8.岩体特征（1）岩体是非均质各向异性材料；（2）岩体内存在着原始应力场。
主要包括重力和地质构造力，重力应力场以铅垂应力为主，构造应力场是以水平应力为主。
（3）岩体内存在着一个裂隙系统。
岩石力学特性测试方法及发展趋势
岩石力学特性测试方法及发展趋势摘要：目前大多数土木工程都是建在岩基上，岩石在载荷作用下发生变形、破坏，严重威胁工程建筑物的安全。
掌握岩石的变形、破坏等力学特性可为工程的安全提供保障，使其经济合理。
岩石力学发展到现在，一系列的测试方法被总结出来，应用于实际的工程之中，并且随着科技的进步，新的仪器设备，新的测试方法不断被提出来，总结和了解这些测试方法将有助于我们对岩石力学更进一步认识。
关键词：岩石力学特性；测试方法；发展趋势1 岩石强度特性测试方法1.1 岩石抗压强度经典的岩石抗压强度的测试是在实验室内的压力机上进行测定的，试件用圆柱形或立方柱体。
圆柱试件的断面尺寸一般采用直径：D=5cm或D=7cm；高度：h=（2-2.5）D立方柱体试件的断面尺寸一般采用：5cm×5cm或7cm×7cm；高度满足：h=（2-2.5）对于圆柱形试件，沿试件各截面的直径误差应不大于0.3mm，两端面的不平行度最大不超过0.05mm。
试验时以0.5-0.8Mpa/s的加荷速率加荷，直至试件破坏。
实验结果按下式计算抗压强度：Rc=P/A式中Rc——岩石单轴抗压强度（Mpa）P——岩石试件破坏时的载荷（MN）A——试件的横断面面积（m2）在此基础上，曾伟雄等[1]提出了一种点荷载试验方法测量破碎岩石的单轴饱和抗压强度，解决了破碎岩石测量其单轴抗压强度的难题。
通过试件的浸水饱和来反映试件饱和抗压强度的饱和状态，接近实际情况，结果与经典抗压强度试验符合的较好。
1.2 岩石抗拉强度岩石的抗拉强度试验方法最常用的是巴西试验法，试件多是圆柱体，又称巴西圆盘试验法。
试验时沿着圆柱体的直径方向施加集中荷载，试件受力后可能沿着受力方向的直径裂开。
根据弹性力学相关知识，最终得出抗拉强度公式：R t=2Pmax/ΠDL式中Pmax——破裂时的最大荷载（MN）；D——圆柱形试件的直径（m）L——圆柱形试件的长度（m）不过，试样在集中载荷作用处会首先屈服碎裂。
岩石力学发展史及力学特性简介
岩石力学发展历史与现状
初始阶段 19世纪末~20世纪初
经验理论阶段 20世纪初~20世纪30年代
经典理论阶段 20世纪30年代~20世纪60年代
现代发展阶段 20世纪60年代~现在
现代发展阶段 20世纪60年代~现在
特点：用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力 学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、 现代信息技术等的最新成果引入了岩石力学；电子计算 机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、 数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石 力学与工程中的应用提供了可能
岩石在单向压缩应力 作用下的压缩变形特征
典型应力应变曲线
岩石在单向压缩应力 作用下的压缩变形特征
岩石在单向压缩应力 作用下的压缩变形特征
岩石在三向压缩应力下 的变形特征
岩石强度特性
• 为了研究岩石的强度特征，经常将岩石制备成试 件在实验室进行试验，依据试样应力状态的不同 分为：岩石单轴抗压强度试验，抗拉强度试验， 抗剪强度试验等。试验时将岩样制备成规定的试 件然后按相应的试验规程进行试验。
陈宗基教授把流变学引入岩石力学并推广到各向异性岩体， 提出了围岩应力场随时间而变化和由于岩体流变与回弹， 隧洞衬砌所受压力将随时间增加等概念。后来他又提出岩 石扩容和长期强度的本构方程，进一步发展了岩石流变扩 容理论
我国岩石力学研究状况
谷德振教授提出了“工程地质力学”观点，认为岩体与一 般岩石的差别在于它是受结构面纵横切割的多裂隙体，岩 体内结构面控制着岩体变形，破坏机制及力学法则，因此 必须重视结构面力学效应的研究；在研究结构面力学特性 时，必须以地质成因为基础对结构面自然特性做细致的研 究，掌握结构面的地质特点来指导岩石力学的研究工作是 岩体基本力学特性研究的基础。在此基础上提出岩体分为 块裂结构，完整结构，碎裂结构和散体结构，按照岩体结 构不同类型分别研究其力学特性
岩土力学发展现状研究分析
岩土力学发展现状研究分析摘要：岩土力学属于探究岩土特征变化的学科领域，岩土力学的理论研究成果将会为工程开展实践提供必要的支撑。
岩土力学包含了较为复杂的学科理论要点，工程技术人员针对岩土力学的理论知识内容必须要准确进行理解掌握，科学计算岩土受力特性的相关参数变化。
因此，本文探讨了岩土力学的目前学科理论发展以及学术研究状况，合理给出岩土力学的研究发展方向。
关键词：岩土力学；发展现状；技术要点岩土由于受到工程上部结构的荷载效应影响，进而导致了岩土体表现为原有强度改变、外观形态改变与应力改变情况。
作为独立的工程研究学科领域而言，岩土力学的侧重点就在于探讨岩土受力导致的有关参数指标变化。
在目前的发展现状下，岩土力学的学科理论研究水准正在趋向于不断实现提升，岩土力学以及其他相关学科的交叉性也表现得更为明显。
由此能够判断得出，深入探索岩土力学在当前阶段时期的研究发展状况具有显著的必要性。
一、岩土力学的含义及其研究对象岩土力学的基本含义就是运用科学计算公式来判断岩土体的受力特性变化程度，从而实现了准确预测岩土体的变形幅度、应力改变以及荷载强度等级因素。
因此从根本上来讲，岩土力学的关键研究对象应当包含岩土体的温湿度参数、荷载强度参数、应力变化参数等，以上各项的工程技术参数都属于岩土力学范畴。
工程技术人员在准确计算岩土体的相关参数前提下，应当能够预测得到工程主体结构的安全性能潜在缺陷，确保提供了工程整体架构合理优化的技术方案支撑。
二、岩土力学的发展历程岩土力学的学科基础理论最早诞生于十八世纪，法国学者库伦对于滑动土体的楔块理论、土体压力以及土体抗剪强度的理论进行了首次研究。
在此之后，学者朗肯对于土体压力的原有理论成果给予了必要的创新发展，进而诞生了土压力与塑性应力场的理论[1]。
在上世纪末的理论发展阶段，很多西方学者针对岩土力学理论表现为浓厚的研究探索兴趣，创新提出了独立的土力学理论、土坡稳定性的计算分析理论、土体渗流与固结的理论等。
岩石力学的现状和未来
（2） 美国垦务局(Bureau of Reclamation U.S.A).
（3） 卡罗拉多矿业学院(Colorado School of Mines)
前苏联
（1）
全苏水工研究院(ВНИИГ)
（2）
全苏矿山测量研究院(ВНИИΜИ)
（3）
列宁格勒矿业学院
（4）
莫斯科建筑工程学院(ΜИСИ)
德国
卡尔斯鲁大学(University of Karlsruhe)
上述研究机构中，不少单位具有悠久的历史，如美国卡罗拉多矿业学院（CSM）成立于 1874 年，南非采矿与冶金研究院（SAIMM）成立于 1894 年，澳大利亚（CSIRO）成立于 1926 年 等。
这期间，国际上没有统一的岩石力学学术组织，国际学术交流大都是在国际土力学与基础 工程（ISSMFE）国际工程地质协会（IAEG）、国际理论与应用力学联合会（IUTAM）主办的
团体会员(Corporate member)是与岩石力学有关的公司、协会或其它团体或组织，通常向 国际学会提供一定的经济支持，也称赞助会员 (Supporting member)。
通讯会员(Corresponding member)，仅代表个人参加国际学会。
据 2002 年底统计资料，国际学会共有国家小组 47 个，普通会员 5016 个，通讯会员 84 个，团体会员 138 个。 2) 领导、管理机构
该学会成立于 1962 年，比国际土力学与基础工程学会的成立晚 26 年。它是在奥地利地质 力学学会（Osterrichische Geoellschaft fur Geomechanik,OGG）的基础上建立起来的。奥地 利地质力学学会是国际上第一个岩石力学学术团体，由缪勒教授（L.Muller）发起组织于 1951 年，会址设在萨尔茨堡（Salzburg）。该学会自成立之日起，每年召开一次“奥地利地质力学学 术讨论会”（Osterrichische Geomechanik-Kolloguium,OGG）。在 1962 年 10 月召开的第 13 届 学术讨论会上，在 L.Muller 教授倡导下，成立了国际岩石力学学会。会上推选 L.Muller 教授担 任第一届国际岩石力学学会主席。此后于 1966 年 9 月组织召开了第一届国际岩石力学大会 （1st ISRM Congress）。大会在葡萄牙里斯本召开，参加会议的有来自全世界 40 个国家或地 区的代表共 814 名，提交论文 241 篇。反映了当时国际岩石力学的发展水平。此后大约每隔 4 年 召 开 一 次 大 会 （ Congress ） , 每 年 召 开 区 域 性 会 议 (Regional Symposium) 或 年 会 (Annual Meeting or International Symposium)。
岩土力学知识点总结
一、岩土力学基础1. 岩土力学的发展历史岩土力学作为一门交叉学科，起源于19世纪。
最早的岩土力学理论主要集中在岩石力学和土力学领域，包括岩石力学中的强度理论、地压理论以及土力学领域的固结理论和渗流理论等。
20世纪以来，随着岩土工程领域的不断发展，岩土力学逐渐成为一个独立的学科体系。
2. 岩土力学的研究内容岩土力学研究的内容主要包括岩土材料的力学性质、岩土体的力学行为以及岩土体在外力作用下的变形和破坏等。
岩土力学的研究内容涉及岩土工程中的各个领域，如地基基础工程、隧道工程、边坡工程、岩土体工程等。
3. 岩土力学的应用价值岩土力学的研究成果在土木工程、地质工程和采矿工程等领域中具有重要的应用价值。
岩土力学研究成果可以指导工程设计和施工，保障工程的安全和稳定。
此外，岩土力学研究成果还可以为地质灾害防治和资源开发提供科学依据。
二、岩土材料力学性质1. 岩土材料的分类岩土材料主要包括岩石和土壤两大类。
岩石是由矿物颗粒组成的固体材料，具有一定的强度和硬度。
土壤是由矿物颗粒、有机质、水和气体混合而成的多相系统，具有一定的孔隙结构和渗透性。
2. 岩土材料的物理性质岩土材料的物理性质包括密度、孔隙度、含水率、渗透性等。
这些物理性质对岩土体的力学性质和力学行为具有重要影响。
3. 岩土材料的力学性质岩土材料的力学性质主要包括弹性模量、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗压缩强度等。
这些力学性质是岩土材料在外力作用下的基本反应。
4. 岩土材料的蠕变性质岩土材料在长期外力作用下会产生蠕变变形，即在一定条件下，岩土材料在一段时间内受力后会继续发生变形，这种变形是渐进的和不可逆的。
1. 岩土体的形成与变形岩土体是由岩石和土壤组成的复杂多相体系，在外力作用下会发生各种形式的变形，如压缩变形、拉伸变形、剪切变形等。
岩土体的变形是由岩土材料的力学性质和孔隙结构等因素共同作用的结果。
2. 岩土体的强度特性岩土体的强度特性是指岩土体在外力作用下抵抗破坏的能力。
岩石力学发展
汇报人：
单击输入目录标题 岩石力学的发展历程 岩石力学的主要研究领域 岩石力学的应用领域 岩石力学的研究方法 岩石力学的挑战与机遇
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岩石力学的发展历程
早期发展
19世纪中叶，岩石力学理论 初步形成
19世纪初，岩石力学开始萌 芽
20世纪初，岩石力学实验研 究开始
20世纪中叶，岩石力学理论 体系逐渐完善
数值模拟：利用 计算机模拟岩石 力学行为
理论分析：通过 数学模型分析岩 石力学问题
数值模拟
数值模拟的定 义：通过计算 机模拟岩石力 学现象的过程
数值模拟的优 点：可以模拟 复杂、难以观 测的岩石力学
现象
数值模拟的应 用：在岩石力 学研究中广泛 应用，如地震、 滑坡、岩爆等
数值模拟的发 展：随着计算 机技术的发展， 数值模拟的精 度和效率不断
岩水环境中的力学行为 岩石与风相互作用：研究岩石在风化作用下的力学行为 岩石与地震相互作用：研究地震作用下岩石的力学行为 岩石与温度相互作用：研究温度变化对岩石力学行为的影响
岩石力学的应用领域
采矿工程
岩石力学在采矿工程中的应用 岩石力学在采矿工程中的重要性 岩石力学在采矿工程中的具体应用 岩石力学在采矿工程中的发展趋势
石油工程
钻井工程：利用岩石力学知识 进行钻井设计、施工和维护
完井工程：利用岩石力学知识 进行完井设计、施工和维护
采油工程：利用岩石力学知识 进行采油设计、施工和维护
储层评价：利用岩石力学知识 进行储层评价和预测
土木工程
岩土工程：地基处 理、边坡稳定、隧 道工程等
结构工程：桥梁、 高层建筑、大坝等
地球科学
地质灾害预测与防治：如地震、滑 坡、泥石流等
岩石力学发展史
岩石力学是伴随着采矿、土木、水利、交通等岩石工程的建设和数学、力学等学科的进步而逐步发展形成的一门新兴学科，按其发展进程可划分四个阶段:（1）初始阶段（19世纪末~20世纪初）这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论以解决岩体开挖的力学计算问题。
例如,1912年海姆（A．Heim）提出了静水压力的理论。
他认为地下岩石处于一种静水压力状态,作用在地下岩石工程上的垂直压力和水平压力相等，均等于单位面积上覆岩层的重量,即γH。
朗金（W．J．M．Rankine）和金尼克也提出了相似的理论，但他们认为只有垂直压力等于γH，而水平压力应为γH乘一个侧压系数,即λγH.朗金根据松散理论认为；而金尼克根据弹性理论的泊松效应认为。
其中，λ、υ、φ分别为上覆岩层容重,泊松比和内摩擦角,H为地下岩石工程所在深度.由于当时地下岩石工程埋藏深度不大，因而曾一度认为这些理论是正确的.但随着开挖深度的增加，越来越多的人认识到上述理论是不准确的。
（2）经验理论阶段（20世纪初～20世纪30年代）（3）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。
最有代表性的理论就是普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说,即普氏理论。
该理论认为,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。
于是，确定支护结构上的荷载大小和分布方式成了地下岩石工程支护设计的前提条件。
普氏理论是相应于当时的支护型式和施工水平发展起来的。
由于当时的掘进和支护所需的时间较长，支护和围岩不能及时紧密相贴，致使围岩最终往往有一部分破坏、塌落。
但事实上,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。
进一步地说，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.因此，靠假定的松散地层压力来进行支护设计是不合实际的。
《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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各国岩石力学研究状况
美国：早期的岩石力学的研究工作都是结合采矿工作进行的；1965年由美国地 球物理联合会，矿冶研究所，土木学会，材料学会，地质学会，矿业学会等单位 联合组成岩石力学学会委员会，后改称联邦岩石力学委员会；美国研究岩石力学 的学术观点是各式各样的，即有类似于奥地利学派，重视节理、裂隙作用从整个 岩体出发的依利诺斯大学教授D.Deere和加州大学(伯克莱)教授R.E.Goodman， 又有从所谓异质体力学(Mechanics Of hetero-gentous media)角度进行岩石 力学性质研究的观点，形成百花齐放的局面，大大促进了岩石力学的发展
我国岩石力学研究状况
谷德振教授提出了“工程地质力学”观点，认为岩体与一般岩石的差别在于它是 受结构面纵横切割的多裂隙体，岩体内结构面控制着岩体变形，破坏机制及力学 法则，因此必须重视结构面力学效应的研究；在研究结构面力学特性时，必须以 地质成因为基础对结构面自然特性做细致的研究，掌握结构面的地质特点来指导 岩石力学的研究工作是岩体基本力学特性研究的基础。在此基础上提出岩体分为 块裂结构，完整结构，碎裂结构和散体结构，按照岩体结构不同类型分别研究其 力学特性
开展了包括坝基、地下结构、岩质边坡、岩石动力学特性和灌浆处理等方面的试 验研究工作，使我国岩石力学的发展进入了新阶段，并获得一系列重大成果
陈宗基教授把流变学引入岩石力学并推广到各向异性岩体，提出了围岩应力场随 时间而变化和由于岩体流变与回弹，隧洞衬砌所受压力将随时间增加等概念。后 来他又提出岩石扩容和长期强度的本构方程，进一步发展了岩石流变扩容理论
各国岩石力学研究状况
奥地利：新奥法 联邦德国：米勒领导联邦德国Karlsruhe大学的土力学岩石力学研究所，继续坚 持他们的研究方向，其他几所大学和有关研究所，都是岩石力学研究基地
英国：主要为结合地下采矿对围岩的维护和露天开采对边坡稳定的研究，代表： 帝国理学院的著名学者E.Hoek和J.W.Bray等。另外，以Wales大学 O.C.Zienkiewicz教授为首的小组，对岩石力学数值方法的发展，作出了重要贡 献
太沙基也提出了相似的理论，但认为塌拱为矩形的
忽略了围岩的自承作用
经典理论阶段 20世纪30年代~20世纪60年代
连续介质力学流派 以固体力学为基础，注重材料的力学性质
地质力学理论流派 强调要重视对岩体节理、裂隙的研究，重视岩体结构面对岩石工程稳定 性的影响和控制作用
连续介质力学流派 引入弹性力学与塑性力学，确立了一些经典解析解计算公式
依赖于准确的本构关系，而实际状态下岩体的本构关系是很难确定的
地质力学理论流派
20世纪20年代德国科学家克罗斯反对将岩体当作连续介质，创立地质力学理论流派
1951年6月在奥地利成立了以斯梯尼(J.Stini)和米勒(L.Mailer)为首的“地质力学研究 组”，在萨尔茨堡1)在奥地利的沙茨堡发起并组织了第一个国际岩石力学协会，并形 成了独具一格的奥地利学派，这个学派的基本观点是岩体的力学作用主要决定于岩体 内不连续面及其对岩体的切割特点；国际大坝会议设立了岩石力学分会
1981年成立了中国岩石力学与工程学会筹备组，随后成立了国际岩石力学中国小 组，1985年正式成立中国岩石力学与工程学会
现代发展阶段 20世纪60年代~现在
特点：用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、 系统工程、现代数理科学、现代信息技术等的最新成果引入了岩石力学；电子计 算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、 人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用提供了可能
岩石力学发展
初始阶段 19世纪末~20世纪初
1912年海姆(A.Heim)提出静水压力理论，认为地下岩石处于静水压力状态，垂直 压力与水平压力均为
朗肯和金尼克提出了相似的理论，认为垂直压力为，而水平压力为
经验理论阶段 20世纪初~20世纪30年代
引入材料力学和结构力学方法 普罗托吉雅柯诺夫提出自然平衡拱学说，即普氏理论
各国岩石力学研究状况
葡萄牙：研究岩石力学较早的国家之一。代表这个国家研究水平的即其国家土木 程研究所。M．Rocha即是这个机构的创始人。他们在拱基，地下工程，特别 是试验技术方面的成就，在国际上具有很高声誉
意大利：研究岩石力学较多的国家。如其结构模型试验研究所的岩土力学模型试 验具有很高技术水平
各国岩石力学研究状况
加拿大：成立有国家岩石力学委员会， 自1962年开始举行自己的岩石力学讨论会
澳大利亚：在科学院院士M.S.Paterson领导下，对于岩石脆性破坏和高温高压下 的岩石力学性能等方面做出很大贡献
南非：由于矿业发达，对岩石力学的研究也很重视，他们的科学与工业研究学理论流派
1962年，在沙茨堡召开了第十三届国际岩石力学协会，成立了国际岩石力学学会。 “地质与土木工程”杂志也改名和“岩石力学”
1966年在葡萄牙的里斯本召开了第一届国际岩石力学会议，组织了八个专题讨论：1、 岩体的勘察，2、岩石和岩体的物理力学性质研究，3、岩石和岩体的性能，4、岩体 中的残余应力，5、岩石破碎，6、天然和人工边坡，7、地下开挖和深钻，8、建筑 物地基岩体性质
日本：1964年由土木学会、矿业学会、土质工学会和材料学会等四个学会中的岩 石力学工作者们共同组成一个岩石力学研究会，同年召集了第一次学术会议。 1979年改组为岩石力学联合会。 日本学者在研究岩石的流变性能方面做出很多成 绩
我国岩石力学研究状况
建立了一些研究岩石力学的研究机构。如中国科学院岩土力学研究所，地质研究 所工程地质室等。一些产业和高校部门的研究院也设立了相应的研究机构，如长 江水电科学院的岩基室，冶金部矿冶研究所压力室，煤炭科学院岩石力学研究室 和不少大学的岩石力学实验室等等
20世纪30年代，萨文用无限大平板孔附近应力集中的弹性解析解来计算 分析岩石工程的围岩应力分布问题
20世纪50年代，用弹塑性理论导出了芬纳-塔罗勃公式和卡斯特纳公式
只能解决特定问题
连续介质力学流派 引入有限差分、有限元等数值模拟方法(1960s) 开挖过程、岩体结构面、结构与围岩相互作用得到考虑，使连续介质力学 理论在岩石工程中的应用大大前进了一步