《岩石力学》全套课件482p(完整版)

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）
G1 VV W d V ( KN / m 3 )
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）
c G1 / V
（KN/m3）
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
室内
实验 野外
岩块（拉、压、剪…）
模拟 收敛（表面位移） 应变 绝对位移、相对位移（内部）
位移
应力 压力
连介 理论 非连介 数值方法 有限元 离散元 DDA
地 质 调 查
工 程 地 质 分 区
岩 体 结 构 划 分
岩 石 岩 体 力 学 性 质 试 验
(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。
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。 返回 总之三个阶段：材料力学、连介力学、构造力学。
《岩石力学》课件
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。 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 。

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Rcc / Rcd
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（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
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。 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
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； （ 1 ）越小，表示 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 I d 2 mr / ms % 指数： 试验前的试件烘干质量 mr ；残留在筒内的试件烘 干质量 ms
( 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
dh dx
dh k A dx
（m3/s）
——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。
e~n关系
e VV V V VC VC
V=VC+VV
n 1 c / G W
VV /V n V V VV /V 1 n V
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（%）
Wd=
饱和状态下
2、吸水率：岩石吸入水的质量与固体质量之比
岩浆岩：强度高、均质性好
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 岩石分类
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）。 （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
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）
（二）孔隙率
n VV / V
岩体赋存条件分析 物理
初始应力
结构面几 何特征
介质的模型化
计算
数学 经典解析法 正反 数值计算法 分析
分类确定岩体的质量等级 物理模拟 模拟试验 相似材料 经验判据
岩 体 工 程 设 计
加施 固 措 施工
长 期 监 测
反馈分析
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