176——岩石力学解析
精品课程《岩石力学》PPT课件
岩石力学
二、岩石力学学科的形成及定义
1951年，J. Stini 和 L. Müller等在 Salzburg发起和举行了以岩体力 学为主题的第一次国际岩石力学讨论会，为把工程地质与力 学相结合、为建立岩石力学这门边缘学科跨出了重要的一步， 并创办了《Geologie und Bauwesen》，1962年改名为《Rock Mechanics & Rock Engineering》 1956年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行的一次专业会议上， 开始使用“岩石力学”这一名词，并由该学院汇编了“岩石 力学论文集”。在论文集的序言中说：“它是与过去作为一 门学科而发展起来的土力学，有着相似的概念的一门学科， 对这种有关岩石的力学方面的学科，现取名为岩石力学”。 1957年在巴黎出版的塔洛布尔（J. Talobre）的专著“岩石力学”是 这方面较早的一本较系统的著作。其后，开始形成了不同的 岩石力学学派（如法国学派，偏重于从弹塑性理论方面来研 究；奥地利学派，偏重于地质构造方面来研究）。
断层 （Fault）
褶皱 (Drape)
层理 (Lamina)
岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干不连续面。由 于不连续面的存在，岩体的强度远低于岩石的强度。
4. 岩体结构
岩体结构：包括结构面和结构体两个基本要素。
结构面：岩体内具有一定方向、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。
（3）数学力学分析方法
力学模型：刚体、弹性、塑性、流变、细观、损伤、 断裂、块体力学 数值分析：有限差分法、有限元法、边界元法、离 散元法、无单元法、流形元法、不连续变形分析、 和反演分析法等 模糊聚类和概率分析：随机分析、可靠度分析、灵 敏度分析、趋势分析、时间序列分析和灰色系统分 析等 模拟分析：光弹应力分析、相似材料模型试验、离 心模型试验
岩石力学性质精品PPT课件
时间影响因素
与实验室岩石力学研究不同，地质条件的岩石变形 时间很长，一个造山带变形要经历几百万年才完成。
应变速率的影响（έ=ε/t） έ降低，材料强度降低，向韧性方向转变 陨石的碰撞或地震是快速έ 阿尔卑斯山变形速率10-12/s-10-14/s左右
时间对岩石蠕变和松弛的影响
蠕变是在恒定应力作用下，应变随时间持 续增加的变形。
第五节 岩石断裂准则
岩石断裂准则
断裂是指由于外力作用在物体中产生的介质不连 续面。
❖ 断裂准则：在极限应力状态下各点极限应力分量所 应满足的条件，称为断裂条件或者准则。
❖ 莫尔包络线：就是材料破坏时的各种极限应力状态 应力圆的公切线。 判别条件：当一点的应力状态的应力圆与莫尔包络 线相切，这点就开始破裂。
库仑准则
库仑准则，又称最大剪应力准则，其表达式
为 max=(1-3)/2=0。
常温常压下一些岩石的强度极限
岩石
抗压强度 抗张强度 抗剪强度 (MPa) (MPa) (MPa)
花岗岩
148 (37 －379)
3－5
15－30
大理岩 石灰岩
102 (31 －262)
96 (6－ 360)
3－9 3－6
பைடு நூலகம்
10－30 12－20
砂岩
74 (11 －252)
1－3
5－15
275
玄武岩 (200－
10
350)
页岩岩石变20形－8的0 应力－应变曲线2
岩石的抗压强度>抗剪强度>抗张强度
脆性材料：断裂前 的塑性变形量在百 分之五以下的材料。 韧性材料：断裂前 的塑性变形量在百 分之十以上的材料。
❖ 脆性：脆性材料在弹性范围内或弹性变形后 立即破裂，即在破裂前没有或有极小的塑性 变形，材料的这种性质称为脆性。
岩石力学课件
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3.三轴压缩试验的破坏类型
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具体破坏形式的多样化
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4.岩石三向压缩强度的影响因素
（1）侧压力的影响
围压越大，轴向压力越大
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（2）加载途径对岩石三向压缩强度影响
A、B、C三条虚线是三个不同的加载途径，加载途径对岩石的 最终三轴压缩强度影响不大（？）。
我国规定加载速度为0.5－1.0MPa/s
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二 岩石的三轴抗压强度
1.定义
指在三向压缩荷载作用下岩石所能承受的 最大压应力。
1f2,3
2. 三向压缩试验简介
（1）真三轴 123（2）源自规三轴 1232020/4/8
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4. 单轴抗压强度的主要影响因素
岩石自身的因素： 矿物成分、结晶程度、颗粒大小及胶结情况、 风化程度、含水情况和周围环境（温度、湿度） 层理和裂隙的特性和方向等；
❖ 含水量：含水量越大强度越低，岩石越软越明显；
温 度：180℃以下不明显；大于180℃，温度越高强度越小。
D——直径
Rcw/Rc
Rcw——饱和单轴抗压强度； Rc——干燥单轴抗压强度；
η （η≤1）越小，表示岩石受水的影响越大(见表2-2）。
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(五) 耐崩解性
岩石力学分析
岩石力学分析岩石力学是研究岩石在外力作用下的行为及其力学性质的学科领域。
它在工程、地质及其他相关领域中起着重要的作用。
岩石力学旨在理解岩石及其工程行为的基本原理，并为岩石工程和地质工程提供必要的技术支持。
在本文中，将介绍岩石力学的基本概念、分析方法和应用。
岩石力学的基本概念包括力学性质、岩石应力、应变和强度。
岩石的力学性质包括弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等。
岩石的应力是指外部施加在岩石上的力，可以分为垂直应力和水平应力。
岩石的应变是指岩石在外部作用下产生的变形。
岩石的强度则是指岩石在外力作用下的抵抗能力。
岩石力学的分析方法主要有实验方法和理论计算方法。
实验方法通过对岩石样品进行物理试验来获得岩石力学性质的参数。
这些试验包括拉伸试验、压缩试验、剪切试验等。
通过实验方法获得的数据可以用于计算岩石的强度和变形特性。
理论计算方法通过基于岩石性质和力学原理的数学模型来估算岩石的力学性质和行为。
这些方法包括有限元分析、解析方法和统计方法等。
岩石力学的应用十分广泛。
在地质工程中，岩石力学的研究可以用于评估岩石的稳定性和承载能力，为工程设计提供依据。
在土木工程中，岩石力学的研究可以用于评估地下工程的稳定性和安全性。
在矿山工程中，岩石力学的研究可以用于评估岩石的开采条件和矿山的可持续性。
此外，岩石力学还对水利工程、能源工程和环境工程等领域的设计和施工起着重要的作用。
然而，岩石力学研究仍然面临着一些挑战和问题。
首先，岩石力学的理论模型和计算方法尚不完善，需要进一步发展和改进。
其次，岩石的力学性质受到许多因素的影响，包括孔隙率、水分含量、温度等，因此需要考虑这些因素对岩石行为的影响。
此外，岩石力学的实验方法也有一定的局限性，例如，实验条件可能无法完全模拟实际工程条件。
因此，需要进一步研究和改进实验方法。
总之，岩石力学作为一门复杂的学科，对于工程和地质领域具有重要的意义。
通过深入研究岩石的力学性质和行为，可以为工程和地质设计提供可靠的依据。
岩石力学性质-PPT课件
粘度是衡量地球动力学的一个重要参数。
近代，人们把物体所有这些力学性质概括为物质的流变 性（rheological properties），并形成一门新兴学科 －流变学（rheology）
流变学是研究固体物质流动的科学。因此，从近代地球 科学观念来看，地球物质具有流变性。把研究地球物质 流动性质和规律的科学，称为“地球流变学（Rheology of Earth Materials）”。
时间对岩石蠕变和松弛的影响
蠕变是在恒定应力作用下，应变随时间持续增加的变形。 蠕变的结果在低于岩石弹性极限的情况下使岩石产生永
久变形。 松弛是在恒定变形情况下，岩石中应力随时间增长不断
减小。 松弛的结果：使部分弹性变形转化为永久变形，相当于
降低了岩石的弹性极限。 蠕变和松弛现象是岩石变形表现的两方面，都表现出时
（1）改写为
（3）
（4）
（1）、（3）式称为线性粘性定律（牛顿粘性定律），服从牛顿粘性定律的 材料称为牛顿流体（或线粘性流体）。具牛顿粘性变形称为粘性流体变形。
理想粘性材料的力学行为
弹塑性变形—指有些物体同时具有弹性和塑性的性 能。在弹塑性变形中，有一部分是弹性，其余为塑 性变形。
理想弹性体的变形是可逆过程，它的应力与应变 之间有一个确定的单值关系，符合虎克定律：
σ=Ee
其中E为杨氏弹性模量。
岩石变形的应力－应变曲线
非理想弹性体的变形：受力不立即产生全部弹性 变形，而是随着时间的延长逐渐增大弹性变形到 应有的值；当撤除外力后，也不立即恢复原状， 而是随时间延长逐渐恢复原状。这种现象称为弹 性后效（即滞弹性）。
流体沿着x方向流动的n个不同流层。它们的流速ů是y的函数，ů在y轴方向的 变化率称为速度梯度，dů/dy。同一位置上的剪应力（摩擦阻力）与速度梯度 呈正比关系
岩石力学分析
H
H
四、岩石地基的稳定性及加固
式中：U－坝底扬压力；C－粘结力。 当U、C为零时， f V cos H sin Ks 0 H cos V sin （二）单斜滑移面倾向上游（图9－15（b）） 稳定系数为： f V cos U H sin CL Ks 0 H cos V sin （三）双滑移面（图9－15（c）） 稳定系数为：
十漫高速公路是国家公路网银川至福州高速公路在湖北境内的最西段， 是湖北省第四个世界银行贷款的高速公路建设项目。
区域地质构造
在区域构造上，十漫高速公路位于我国中部秦 巴山区，地处两郧地质断裂带，地质条件复杂，存 在大量软弱岩层和断层破碎带。其中两郧(郧县、郧 西 )断裂对区域构造起着控制作用，是区域内的主干 断裂。它纵贯全线，西始漫川关，东沿经郧西、郧 县及均县 ，伏于南襄盆地，出露 170km ，总 长达 250km，破碎带宽度达1km，影响宽度约1km，呈北 西向及北东向沿低山谷延伸，影像特征明显，产状 10°～30°∠40°～75°。
两郧断裂展布简图
金 井 山阳 河 杏坪 F1 金 钱 河 F2 E 漫川关
二 道垭
K2—E 丹 郧西 E F 1 火车岭 黄龙 白河 郧县 十堰市 F3 江 口 K2—E 水 库 F1 均县
南 阳 盆 Q 地 光化
0
20km
金 钱 河
K2—E 石花
郧西西北元岭两郧断裂的动变形与构造岩带
地形地貌
隧道进口处地形地貌
2 岩石边坡的破坏
2.1岩石边坡的破坏类型 滑坡：岩体在重力作用下沿坡内软弱结构面产生 整体滑动。 滑坡的形式分：平面滑动、楔形滑动和旋转滑动 岩崩：块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。
岩石力学课程本175页PPT
→ G Ss sws v
s G s
→
n(1(4c s )Gs)10000
• 4.天然含水量
指天然状态下，岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。
(00)
w ws
10000
(wwnws)
5.吸下 含水水浸率量水：与48指岩小岩石时石干后在容，重常岩的温石比条内值件的。sa(00)ss 10000
第一章 绪论
一.岩石力学研究的对象及特点
• 1、对象：岩石—对象—岩石材料—地壳中坚硬的 部分； 方法：力学的观点、理论、方法
综合：岩石力学——用力学的理论，观点和方法去研 究岩石材料的力学行为及其工程应用的学科。
• 2、特点 • 1）研究的广泛性 • a、既古老，又年轻——古老：旧石器时期，利用
石器生活；年轻：从20世纪40年代开始（美国，法 国，意大利、中国修建了大量的工程）
•
指岩石干重量除以岩石的实体积（不含孔隙体积）的干
容重与4˚c水的容重n 的 比v v v 值 1 。0 0 0 0 G v s v v vws s s1 0 0 0 0 ( 1 v v s) 1 0 0 0 0 • 3．孔隙率（n%）
指岩石内孔隙体积与总体积之比。
GS
WS VSW
S W
→
1 VS G SW WS
三、研究方法
• 物理模拟→岩石物理力学性质常规实验，地 质力学模型试验
• 数学模型→如有限元等数值模拟
• 理论分析→用新的力学分支，理论研究岩石 力学问题
第二章 岩石的物理性状（性质）
• 2.1 岩体的结构特性 • 岩石——根据成因，可分为：
岩浆岩（火成岩）→岩浆喷发、坚硬、均一；
沉积岩→海洋沉积形成→特点：层状，同一时期
岩石的力学性质-岩石强度讲解 ppt课件
20.6~29.9
15.6~23.3
灰岩类
煤
石灰岩
52.9~157.8
4.9~49
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7.7~13.8
2~4.9
9.8~30.4
1.08~16.2
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1.3抗剪切强度
1)定义：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受 的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（Shear strength）。 剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验 （Unconfined shear strength test）和限制性剪切强 度试验（Confined shear strength test）二类。 非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在，没有 正应力存在；限制性剪切试验在剪切面上除了存在剪 应力外，还存在正应力。
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2）四种典型的非限制性剪切强度试验：a.单 面剪切试验， b.冲击剪切试验, c.双面剪切试 验，d.扭转剪切试验，分别见图。
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3）非限制性剪切强度记为So计算公式：
（a）单面剪切试验 So=Fc/A （b）冲击剪切试验 So=Fc/2πra （c）双面剪切试验 So=Fc/2A （d）扭转剪切试验 So=16M c /πD3
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c.压缩实验设备示意图(500t压力机)
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6
3）4种破坏形式： 1.X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。 2.单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。 3.塑性流动变形，线应变≥10％。 4.拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生 拉应力。这是泊松效应的结果。这种类型的破坏就 是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。
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
岩石力学第10章 岩石力学中的解析方法
事实上，长期以来岩石材料成了力学的一个重要领 地。但是，连续介质力学研究的对象必须是均匀连续的， 而岩体却是一种天然地质体，岩体是非均匀、各向异性 的，而且还包含有大量的不连续结构面，如节理、裂缝 及各种夹杂物等。不过,就宏观的范围看，岩体的裂隙随 机分布与岩石相比其体积分数很小，这使得我们可以把 岩体看成均质连续体。但是，如果研究的对象的尺寸与 裂隙的尺度相当时，则很难用连续化假定了。因此，在 岩石力学中，连续介质力学方法就宏观上、就岩石影响 场的一定尺度上才是可以应用的。图10.1表示岩体与工 程结构尺度间的关系，说明当尺度很大和很小时。节理 和其他不连续结构面的影响都可以忽略不计而把岩体看 成连续介质。
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10.3.1 半平面体平面问题 半无限平面体在线荷载作用下，可简化为受集中力 作用的半平面应力分布问题，常称作布辛涅斯克 （Boussinesq）问题。这个问题是求半平面表面上作用 集中力产生的应力和位移。
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图10.6
19
20
图10.7
21
22
10.3.2 半平面体空间问题 独立柱基础作用于岩石地基的荷载可以简化为一个 集中荷载，这样得到半平面体集中荷载作用的空间问题。 根据集中力的性质和作用位臵有布涅辛克（Boussinesq， 1885）问题和塞鲁地(Cerruti,1882)问题，分别如图10.8 （a）,(b)所示。 岩石工程中,这些问题较为常见，有时甚至是几种问 题组合出现。
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图10.19
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(3)塑性区位移计算 下面计算塑性区的位移，根据塑性区的应力，利用 塑性区应力-应变关系可以求出应变，再由几何关系可以 得出位移表达式。
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(4)松动压力 在前面计算的塑性区内，由于塑性变形的发展，圆 形洞室周边的岩体会产生松动塌落，致使塑性区内松动 的岩体与未松动的岩体分离，塑性变形也就使支护洞室 的结构受到压力，这种由于塑性变形产生的洞室支护上 的压力叫做松动压力。松动范围越大，松动压力也越大。 如果是深埋的圆形洞室，松动区发展到一定程度就不会 再扩大，围岩也转入稳定状态。
岩石力学课件第二章 岩体力学性质.ppt
岩石力学
二、结构体
岩石力学
二、结构体
岩石力学
三、岩体结构单元
结构体和结构面称为岩体结构单元或岩体
结构要素。不同类型的岩体结构单元在岩体
内的组合、排列形式称为岩体结构。
岩体结构单元可划分为两类四种，四种结
构单元在岩体内组合、排列形式不同，构成
不同的岩体结构。
结构面
坚硬结构面(干净的) 软弱结构面(夹泥的夹层)
岩体结构单元
结构体
块状结构体(短轴的) 板状结构体(长厚比大于15）
岩石力学
四、结构体的作用
结构体(岩石) 对岩体力学性质的影响， 通过结构体的力学性质来表征。
在某种情况下结构体对岩体力学性质和力 学作用具有控制作用，在结构体强度很高时 主要是结构面的力学性质决定岩体的力学性 质。
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系
岩石力学
一、岩石与岩体的概念
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
结构面：断 面、节理、 层理、、片 理、不整合 面等。
岩石力学
一、岩石与岩ห้องสมุดไป่ตู้的概念
岩体是地质体，它经历过多次反复地质作用，经受 过变形，遭受过破坏，形成一定的岩石成分和结构， 赋存于一定的地质环境中。
Ⅱ 1
完整 结构
无显结构面切割
Ⅱ
Ⅱ 2
断续 结构
显结构面断续切割
Ⅱ3
岩石的物理力学性质讲解
岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、 最重要的性质之一，也是岩石力学学科中研究最 早、最完善的内容之一。
一、岩石的物理性质
岩石由固体，水，空气等三相组成。 (一) 密度（ρ ）和重度(γ )： 单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩
石的重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积 在内的体积。
W （g/cm3），γ ＝ρ g(kN /m3)
V 岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。 相应地，岩石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度 。
1、天然密度（ρ ）和天然重度（γ ）
指岩石在天然状态下的密度和重度。
W
V
g
（g/cm3） (kN /m3)
式中：W――天然状态下岩石试件的质量(g；) V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度。
三、岩石的主要力学性质
岩石的变形和强度特性 弹性：指物体在外力作用下发生变形，当外力撤出后变形能 够恢复的性质。 塑性：指物体在外力作用下发生变形，当外力撤出后变形不 能恢复的性质。 脆性：物体在外力作用下变形很小时就发生破坏的性质。 延性：物体能够承受较大的塑性变形而不丧失其承载能力的 性质。 粘性（流变性）：物体受力后变形不能在瞬间完成，且应变 速度（dε /dt）随应力大小而变化的性质。
A
（m3/s）
dh —水头变化率(水力梯度）； dx
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。
3、岩石的软化性
岩石的软化性是指岩石在饱水状态下其强度相对
于干燥状态下降低的性能，可用软化系数η 表示。
软化系数指岩石试样在饱水状态下的抗压强度
第一章 岩石的基本物理力学性质解析
(m0 mdr ) 100% mdr
2）、饱和吸水率：岩石在强制状态下吸入水的 质量与固体质量之比
wsa
(msa mdr ) 100% mdr
吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标
3、饱水系数
岩石的吸水率（a）与饱和吸水率（p）之比，称为 饱水系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关 系。一般说来，饱水系数愈大，岩石中的大开空隙相对 愈多，而小开空隙相对愈少。另外，饱水系数大，说明 常压下吸水后余留的空隙就愈少，岩石愈容易被冻胀破 坏，因而其抗冻性差。
（一）岩石的软化性
定义：岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化 性，用软化系数（）表示。 软化系数（表示抗风化能力的指标）
c cw / c
显软然化，性取c 决愈小于则岩岩石石的软矿化物性组愈成强与。空研隙究性表。明岩：石岩的石软的化 系数都小于1.0，软化系数c 0.75 时，岩石的软化性
（一）岩石的含水性
1、含水率：岩石孔隙中含水量mw 与固体质量
mrd之比的百分数
天然状态下
w mw / mrd 100%
饱和状态下
2、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。
1）、自然吸水率：岩石在自然状态下吸入水的质量与
固体质量之比
wa
第一章 岩石的基本物理力学性质
主讲内容：
第一节 岩石的基本构成和地质分类 第二节 岩石的物理性质 第三节 岩石的强度性质 第四节 岩石的变形特征 第五节 岩石的流变特性 第六节 岩石的强度理论 第七节 影响岩石力学性质的主要因素
第一节 岩石的基本构成和地质分类
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，一般 而言，大部分新鲜岩石质地均较坚硬致密，孔隙小而少，抗水性强， 透水能力弱，力学强度高。 岩石是构成岩体的基本组成单元。相对于岩体来说，岩石可看成是 连续的、均质的、各向异性的介质，但岩石内部也存在一些微结构 面。因此，自然界中的岩石又是一种受到不同程度损伤的材料。
岩石力学课件第一章 岩石物理力学性质.ppt
在地壳中受到高温、高压或化学成分的渗入，在 变 基本保持固态的情况下使岩石的结构、构造或矿
质
物成分发生变 化，形成新的岩石。
岩 简单地说变质岩就 是由变质作用形成的
上。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
2、浅成岩
岩
成分一般与相应的深成岩相似，但其产状和
结构都不相同，多为岩床、岩墙、岩脉等小侵 浆 入体，岩体均一性差，岩体结构常呈镶嵌式结
岩
构，而岩石多呈斑状结构和均粒—中细粒结构， 细粒岩石强度比深成岩高，抗风化能力强，斑
状结构岩石则差一些。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
岩石结构连结类型：结晶连结和胶结连结。
岩石力学
二、岩石的常见结构类型
岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如
岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。
结 晶 连
晶体颗粒之间紧密接触，岩石强度一般较大，但 随结构的不同而有一定的差异。
等粒结晶结构一般比非等粒结晶结构的强度大， 细粒结晶结构比粗粒的强度高，细粒基质比玻璃
石膏质和泥质胶结的岩石强度较低，抗水性弱，
在水作用下可被溶解或软化。
基质胶结岩石较坚硬，透水性较弱；接触胶结
岩石强度较低，透水性较强。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
3、粘土岩 沉 包括两种类型：页岩和泥岩。 积 总的来说粘土岩的性质是较差的， 岩 特别是红色岩层中的泥岩，厚度薄，
抗水性差，强度低，易软化和泥化。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
4、化学岩和生物岩 最常见的是碳酸盐类岩石，以石灰
沉 岩分布最广，石灰岩和白云岩结构致 积 密、坚硬、强度较高。 岩 在地下水的作用下能被溶蚀，形成
176——岩石力学解析
一、填空题1.表征岩石的抗风化性的三个指标为：，，。
2.岩石在单轴压缩应力作用下的两种主要破坏形态是：圆锥形破坏，柱状劈裂破坏3.岩石的三种剪切强度是：岩石的单轴抗拉强度，岩石的抗拉强度，岩石的抗剪强度。
4.反映不同种类的变形特性的应力一应变曲线常见的四种类型是：（A）垂直应力一定大于水平应力（B）构造应力以水平应力为主（C）自重应力以压应力为主（D）自重应力和构造应力分布范围基本一致6.测定岩体的初始应力时，最普遍采用的方法是（ B ）（A）应力恢复（B）应力解除法（C）弹性波法（D）模拟试验7.在工程实践中，洞室围岩稳定性主要取决于。
（B ）（A ）岩石强度（B ）岩体强度（C）结构体强度（D）结构面强度8.岩体的尺寸效应是指（C ）。
（A）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系（B）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象（C）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象（D）岩体的强度比岩石的小9.在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（ C ）。
（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa10.初始地应力主要包括（C ）o（A ）自重应力（B ）构造应力（C）自重应力和构造应力（D）残余应力5.围岩压力的四种类型是：松动围岩压力，变形围岩压力，膨胀围岩压力，冲击与撞击围岩压力。
6岩石介质三种基本的力学模型是：弹性介质模型，粘弹性介质模型，塑性介质模型。
7.莫尔强度理论假设岩石的强度值与中间主应力 d 2 的大小无关。
二、选择题1.岩石与岩体的关系是（B ）。
（A ）岩石就是岩体（B ）岩体是由岩石和结构面组成的（C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分2.岩石的抗压强度随着围岩的增大（ A ）。
（A ）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变3.岩石的吸水率是指（B ）。
（A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比（B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比（C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比（D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比4.在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（ A ）。
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一、填空题1.表征岩石的抗风化性的三个指标为：，，。
2.岩石在单轴压缩应力作用下的两种主要破坏形态是：圆锥形破坏，柱状劈裂破坏3.岩石的三种剪切强度是：岩石的单轴抗拉强度，岩石的抗拉强度，岩石的抗剪强度。
4.反映不同种类的变形特性的应力一应变曲线常见的四种类型是：（A）垂直应力一定大于水平应力（B）构造应力以水平应力为主（C）自重应力以压应力为主（D）自重应力和构造应力分布范围基本一致6.测定岩体的初始应力时，最普遍采用的方法是（ B ）（A）应力恢复（B）应力解除法（C）弹性波法（D）模拟试验7.在工程实践中，洞室围岩稳定性主要取决于。
（B ）（A ）岩石强度（B ）岩体强度（C）结构体强度（D）结构面强度8.岩体的尺寸效应是指（C ）。
（A）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系（B）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象（C）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象（D）岩体的强度比岩石的小9.在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（ C ）。
（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa10.初始地应力主要包括（C ）o（A ）自重应力（B ）构造应力（C）自重应力和构造应力（D）残余应力5.围岩压力的四种类型是：松动围岩压力，变形围岩压力，膨胀围岩压力，冲击与撞击围岩压力。
6岩石介质三种基本的力学模型是：弹性介质模型，粘弹性介质模型，塑性介质模型。
7.莫尔强度理论假设岩石的强度值与中间主应力 d 2 的大小无关。
二、选择题1.岩石与岩体的关系是（B ）。
（A ）岩石就是岩体（B ）岩体是由岩石和结构面组成的（C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分2.岩石的抗压强度随着围岩的增大（ A ）。
（A ）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变3.岩石的吸水率是指（B ）。
（A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比（B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比（C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比（D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比4.在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（ A ）。
（A）增大（B）减小（C）不变（D ）无法判断三、名词解释1.切割度答：是指岩体呗节理割裂分离的程度。
2.孔隙比答：是指材料中孔隙体积与材料中颗粒体积之比，是反应材料密实程度的重要物理性质指标。
3.孔隙率答：指散粒状材料堆积体积中,颗粒之间的空隙体积占总体积的比例。
孔隙率包括真孔隙率, 闭空隙率和先空隙率。
4.岩石的自由膨胀率答：岩石自由膨胀率是岩石试件在浸水后产生的径向和轴向变形分别与试件直径和高度之比,以百分数表示。
1.简述影响岩石三向压缩强度的三个影响因素（除尺寸、加载速率等因素外的），并简述各个影响因素的影响效果？答案：三个影响因素是：侧向压力、加荷途径、孔隙压力。
侧向压力的增大，其最大主应力也将随之增大。
加荷路径对岩石的三向压缩强度的影响并不大。
孔隙水压力降低了岩石的极限应力。
2.岩石典型流变曲线包括哪三个阶段？并对每个阶段所具有的特点进行简要解释？5.下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（ B ）。
1•岩石典型流变曲线包括瞬态蠕变阶段、稳定蠕变阶段、非稳态蠕变阶段。
2•瞬态蠕变阶段：岩石产生瞬时的弹性应变，这一应变与时间无关，该阶段卸载时会岀现弹性后效现象。
稳定蠕变阶段：应变与时间的关系近似呈直线变化，应变速率为一常数。
非稳态蠕变阶段：岩石的应变速率剧烈增加，整个曲线呈上凹型。
3.简述格里菲斯强度理论的基本思想答案：格里菲斯强度理论的基本思想可归纳为一下三点：1.在脆性材料的内部存在着许多扁平的裂纹。
2.根据理论分析，裂纹将沿着与最大拉应力成直角的方向扩展。
3.格里菲斯认为：当作用在裂纹尖端处的有效应力达到形成新裂纹所需要的能量时，裂纹开始扩展。
五、问答题1.叙述影响围岩压力的因素？答：（一）地质方面的因素：1.岩体的完整性或破碎程度2.各类结构面3.地下水的活动情况4.对于软弱岩层，其岩性、强度值（二）工程方面的因素1.洞室的形状和尺寸2.支护结构的形式和刚度3.洞室的埋深或覆盖层厚度4.施工中的技术措施2.叙述圆形洞室的二次应力和位移的变化特性答：（一）洞室的二次应力分布随着距离r的变化，；「.；!随着r的增大而减小，二r随着r的增大而增大。
围岩的二次应力状态与岩体的弹性常数E、」无关，且与径向夹角d无关，表示了在同一距离的圆环上应力相等；二次应力'o 匚o —■ ：'：00 1 -泊0—泌H―丸0但0—AHMH■:- ■＞：1iiH --------丨(H0-AH )注意到剥蚀后岩石单兀埋深匚=匚o -■V：，所以:值的大小仅与洞室的半径和任意一点的距离的比值及初始应力值?的大小有关。
（二）洞室的径向位移（5分）由于开挖的圆形洞室和荷载对称，使得洞室的切向位移为零，仅有径向位移。
洞室开挖引起的位移增量」不仅取决于岩体的弹性常数E，」，还与岩体的初始应力?以及洞室半径r a和分析点距轴线的距离r有关。
六、计算题答案：岩体上部剥蚀厚度厶「后, 使岩石单元受到卸载作用，卸载后，垂向应力（按弹性卸载考虑）。
1 - J则此时岩石单元的侧压力系数为:CFnCJv ::-山东大学岩石力学课程试卷 3 _________ 学年 _______________ 学期3.岩石典型流变曲线包括哪三个阶段？并对每个阶段所具有的特点进行简要解释？答案1.岩石典型流变曲线包括瞬态蠕变阶段、稳定蠕变阶段、非稳态蠕变阶段。
2.瞬态蠕变阶段：岩石产生瞬时的弹性应变，这一应变与时间无关，该阶段卸载时会岀现弹性后效现象。
稳定蠕变阶段：应变与时间的关系近似呈直线变化，应变速率为一常数。
非稳态蠕变阶段：岩石的应变速率剧烈增加，整个曲线呈上凹型。
五、问答题1.水压致裂法的方法原理及其优缺点？答案：方法原理：水压致裂法是通过液压泵向钻孔内拟定测量深度处加压将孔壁压裂，测定压裂过程中的各特征点压力及开裂方位，然后根据测得的压裂过程中泵压表头读数，计算测点附近岩体中地应力大小和方向。
优缺点：优点：1.设备简单；2.操作方便；3.测值直观；4.测值代表性大；5.适应性强。
缺点：地主应力方向难以确定。
六、计算题答案：岩体上部剥蚀厚度厶「后，使岩石单元受到卸载作用，卸载后，垂向应力二v减少了「匚，水平应力6则减少X （按弹性卸载考虑）。
则此时岩石单元的侧压力系数为:CTn-v■^:0■■ ■■'00〔—卩■0叫注意到剥蚀后岩石单元埋深山东大学岩石力学课程试卷 1 ___________ 学年________________ 学期质岩2.测量岩石抗拉强度目前常用的四种方法是：破裂法，直接测定，间接实验法测定，不规则试件测定法3.某钻孔的长度为250cm，其中岩芯采取总长度为200cm，而大于10cm的岩芯总长度为157cm,则岩芯取样率为 _____ 200/250=80% , RQD 为157/250=63%.4.岩体的初始应力测量分直接测量和间接测量，其中直接测量法包括：扁千斤顶法，水压质裂法，刚性包体应力计法，声发射法；间接测量法包括：全应力解除法，局部应力接触法，切槽接触法，平行钻孔法，平行钻孔法。
5.洞室开挖后所产生的围岩压力是由岩体与支护结构共同承担。
二、选择题1.大部分岩体属于。
（）（A ）均质连续材料（B）非均质材料（C）非连续性材料（D）非均质、非连续、各项异性材料2.在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值h/d和试件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥形破裂。
（）（A）h/d较大，磨擦力很小（B）h/d较小，磨擦力很大（C）h/d的值和磨擦力的值都较大（D）h/d的值和磨擦力的值都较小3.由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。
（A ）脆性材料（B ）延性材料（C）坚硬材料（D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征）（B）压应力过大引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的1.岩石按成因可分为三大类:4.剪胀（或扩容）发生的原因是由于（（A）岩石内部裂隙闭合引起的（C）岩石的强度大小引起的_____ 岩浆岩______ ， _______ 沉积岩 _______6.格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。
（A ）拉应力引起的拉裂破坏（B ）压应力引起的剪切破坏（C）压应力引起的拉裂破坏（D ）剪应力引起的剪切破坏7.岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）。
（A）岩体中含有大量的不连续面（B）岩体中含有水（C）岩体为非均质材料（D）岩石的弹性模量比岩体的大8.岩体的尺寸效应是指（）。
（A）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系（B）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象（C）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象（D）岩体的强度比岩石的小9.在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（）。
（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa10.初始地应力主要包括（）。
（A ）自重应力（B ）构造应力（C）自重应力和构造应力（D）残余应力DDBBD ACACC 三、名词解释1.裂隙度答：就是岩体内某一组裂隙的总面积与与整个岩体的截面积或体积的比值。
2.岩体的初始应力答：岩体的初始应力是指岩体在天然状态下所存在的内应力。
岩体的初始应力主要是由岩体的自重和地址构造运动所引起的。
3.岩体的初始应力状态答：岩体的初始应力，是指岩体在天然状态下所存在的内在应力，在地质学中，通常又称它为地应力。
4.围岩答：隧道周围一定的范围内，对其稳定性产生影响的岩体四、简答题1.简单解释岩体的力学特征。
2.岩石典型流变曲线包括哪三个阶段？并对每个阶段所具有的特点进行简要解释?3.简述格里菲斯强度理论的基本思想5.劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（）。
（A）抗压强度（B ）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D ）剪切强度五、问答题1.水压致裂法的方法原理及其优缺点?六、计算题在埋深H o的一个岩石单元，初始侧压力系数为■ 0，其上部岩体剥蚀厚度岩石单元此时的侧压力系数i （按弹性卸载考虑）？"0」J■: 0 - '.V：■: 0 - .V：o「o -丄1（ 2分）注意到剥蚀后岩石单元埋深H : V「，所以:（3 分）:后，计算该‘厂八「1 一--------------------- （2 分）■:0 -JH山东大学岩石力学课程试卷(A ) _________ 学年_______________ 学期参考答案：四、简答题1.简单解释岩体的力学特征。