《岩石力学》全套课件 完整版

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(二)孔隙率
n VV / V
V=VC+VV
e~n关系
VV
e VV VV / V
V
VC
VC / V
V VV
V
n 1 c / G W
n 1 n
三、岩石的水理性质
(一)含水性
1、含水量:岩石孔隙中含水量GW与 固体质量之比的百分数
天然状态下
W=GW/G1(%)
饱和状态下
三相比例不同而密度不同。
(1)天然密度:自然状态下,单位体积质量
源自文库G/V
G——岩石总质量;V——总体积。
(2)饱和密度:岩石中的孔隙被水充填时的单 位体积质量(水中浸48小时)
d

G1 VV W
V
(KN / m3 )
VV——孔隙体积
(3)干密度:岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体 积质量(108℃烘24h)
岩石受水的影响越大。
• (2)岩石耐崩解性指数

耐崩解性指数是通过对岩石试件进行烘干,浸水循
环试验所得的指标。试验时,将烘干的试块,约500g,
分成10份,放入带有筛孔的圆筒内,使圆筒在水槽中以

20r/s速度连续转10分钟,然后将留在圆筒内的石块取 出烘干称重。如此反复进行两次,按下式计算耐崩解性
总之三个阶段:材料力学、连介力学、构造力学。 返回
第二章 岩石的基本物理力学性质
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。
第一节 基本物理性质
一、岩石的质量指标 (一)密度和比重
1、岩石的密度:单位体积内岩石的质量。 岩石含:固相、液相、气相。
1.5 岩石力学的发展简史
(1)1925年泰沙基(Terzaghi)《建筑土力学》 (2)地质力学的岩石力学学派(奥地利学派(萨尔茨堡 学派)缪勒<L.Miiller>)否认小岩块试件的力学试验。 (3)工程岩石力学学派,法国塔洛布尔(J.Talober)
1951年《岩石力学》——最早的代表作。 1963年意大利瓦依昂水库岩坡滑动 1966年在里斯召开第一届国际岩石力学大会(一届/4年 ) 全国岩石力学与工程学术会,2000年开第6届,1届/1年。 全美,全欧。
c G1 / V (KN/m3)
G1——岩石固体的质量。
2、岩石的比重:岩石固体质量(G1)与同体积 水在4℃时的质量比
G1 /(VC W ) VC——固体积; W——水的比重
二、岩石的孔隙性:反映裂隙发育程度的指标
(一)孔隙比
e VV /VC
VV——孔隙体积(水银充填法求出)
2、吸水率:岩石吸入水的质量与固体质量之比
Wd= ( d ) / c (%)
吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标
(二)渗透性
在一定的水压作用下,水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度,大多渗透性可用达 西(Darcy)定律描述:
qx
k dh A dx
(m3/s)
• 指数:
I d 2 mr / ms %
试验前的试件烘干质量 mr ;残留在筒内的试件烘

干质量 ms
(三)岩石的膨胀性
评价膨胀性岩体工程的稳定。
1、自由膨胀率:无约束条件下,浸水后胀 变形与原尺寸 之比
轴向自由膨胀 VH H / H (%)
H——试件高度
径向自由膨胀 VD D / D (%)
《岩石力学》
第一章 绪论
岩石力学(Rock Mechanics):研究岩体在各种 不同受力状态下产生变形和破坏规律的学科。
第一节 岩石与岩体
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 。
矿物:存在地壳中的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 其相互结合的情况。
(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)。
(2)任务
①基本原理方面(建模与参数辨别); ②试验方面(试验方法)仪器、信息处理、室内、
外、动、静; ③现场测试 ; ④实际应用
(4)相关任务
•城市化:我国1989年不到20%,2000年为35.7%, 2010达45%,为减少占用地面土地,发展地下空间。 •人口密度:拥人极限2万/km2,而上海达4万 /km2(局部16万/km2),北京达2.7万/km2。 •绿化指标:1990年全国城市绿化面积3.9m2/人,上 海 0.9m2/ 人 ( 国 家 要 求 2m2/ 人 ) 。 联 合 国 建 议 : 40m2/ 人 ( 莫 斯 科 44m2/ 人 ; 伦 敦 22.8m2/ 人 ; 巴 黎 25m2/人)。 •交通方面 :北京道路面积4.4m2/人;东京11.3m2/ 人;伦敦21.3m2/人。
初始应力 岩体赋存条件分析
结构面几
何特征
介质的模型化 物理
数学
经典解析法 正反
计算 数值计算法
分析
岩 体
加 固

工措
程 设


长 期 监 测
分类确定岩体的质量等级

物理模拟 模拟试验
相似材料
反馈分析
经验判据
图1-1 岩石力学研究步骤的框图
1.4 岩体力学在其它学科中的地位
力学 (固体力学分支)、地质学、岩土工程
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系
这是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
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
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
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法:实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块(拉、压、剪…) 模拟 收敛(表面位移)
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移(内部)
压力 连介
非连介
数值方法
有限元 离散元 DDA
岩 石 工 岩岩 地 程 体体 质 地 结力 调 质 构学 查 分 划性 区 分质 试 验
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