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岩石力学(rock mechenics)备课讲稿 绪论 一 岩石力学的研究对象: 岩体中由于地质构造，重力地热等作用而形成的内应力（地应力）由于岩石工程的开挖而以变形位移等方式重新分布，从而引起岩石工程发生变形，失稳及破坏，对这一过程进行研究，构成岩石力学的研究对象。 二 岩石力学的发展状况: （1）初始阶段（19世纪末-----20世纪初） 三向应力相等，皆为γH。 （2）经验理论阶段（20世纪初----20世纪30年代） 自然平衡理论，并开始利用材料力学和结构力学方法分析支护结构。 （3）经典理论阶段（20世纪30年代——20世纪60年代） 弹力和塑性力学初步引入岩石力学，认为围岩和支护共同形成稳定机制，并开始考虑机构面对岩体力学稳定的影响，形成两大学派：连续介质理论和地质力学理论。 （4）现代发展阶段（20世纪60年代——现在） 流变力学，断裂力学，模糊数学，计算机技术，人工智能等现代数学力学理论引入岩石力学。 三 岩石力学的基本研究内容和研究方法 1 研究内容：岩石和岩体； 岩石物质组成和结构特征，岩石的物理、水理、热力学性质，岩石的基本力学性质； 岩体的力学性质及现场测试技术；原岩应力的分布规律及测量技术； 岩体机构面的力学性质；岩体的工程分类；岩体的稳定性的研究。 2 理论，实验及工程经验总结相结合的方法 ① 工程地质研究方法 ②室内实验和现场实验的方法 ③数学力学分析方法 ④综合系统分析方法 四 岩石力学研究的主要问题 按工程分类 ①水利水电工程 ②采矿工程 ③交通工程（公路和铁路） ④土木建筑工程 ⑤石油，海洋勘探，地震预报 岩石物理力学性质 岩石的主要物质成分及对岩石抗风化性能的影响（见P13表） 岩石的主要结构类型。 结晶结构：主要发生在火成岩，变质岩及部分沉积岩中，强度较大，一般晶粒愈细，愈均匀，则强度愈高。 胶结结构：主要发生于部分沉积岩中，像灰岩，粘土岩等。 岩石的容重（γ） 一般而言，容重愈大，强度愈高，质量愈好。 岩石的孔隙率（n） 岩石的含水率 (w) w= 岩石的吸水率（） = 岩石的透水性：用透水系数定量衡量，见P29表。 岩石的强度 岩石单轴抗压强度，岩石单轴抗拉强度，岩石抗剪强度，岩石三轴抗压强度，点载荷强度指标。 影响岩石强度的因素：试件尺寸，形状，加载速度，湿度，宽高比；试件形状一般为圆形，D50mm L:D2.5~3,取样试件要完整，不含节理和裂隙。 单轴抗压强度及破坏形式P33 = 破坏形式: 单轴抗压强度试验装置（P34,图1-5）及试验注意事项：试件与加压板之间应保持润滑油以减少端面磨擦力 三轴抗压强度： 1. 真三轴抗压强度：对实验设备要求高，且6个面均有摩擦力，很少做。 2. 伪三轴抗压强度：圆形，D25~150mm L:D=2~3,施压方式见P35~36 莫尔强度曲线：内聚力c和内摩擦角Φ（将莫尔曲线近似看直线） 点载荷强度指标（Is）：用简单便携的设备施压试件破坏后，Is=p/y2 y 的含义见P39图（为施压压力头之间的距离） Is与的关系：=24Is(50) 50为50mm的圆柱体径向点荷载试验。 单轴抗拉强度=Pt/A由于抗拉试验难度较大，常通过间接的劈裂试验（P42）获得：=2P/dt 抗剪强度(So)：常通过P44的4种非限制剪切强度和4种限制性剪切试验之一获得。 单面剪切试验：So=/A 双面剪切试验：So= /2A 冲击剪切试验：So= /2ra 扭转剪切试验：So=16Mc/ (9)残余强度： 1.9岩石的变形性质 ①岩石变形的种类:弹性变形(包括线弹性和非线弹性),塑性变形,粘性变形 ②单轴压缩条件下岩石变形特征: O—A 空隙压密阶段，A--B弹性变形阶段，B--C微破裂稳定发展阶段，C--D非稳定， D-- 破裂后阶段 上述应力应变曲线只是一般性概括,随着岩石种类的不同,其应力应变曲线有明显特点,大体可有6种类型,见P54图 ③循环荷载作用下的岩石变形特征:疲劳强度 ④三轴压缩条件下的岩石变形特征:见P58图 随着б2=б3(围压)的增加,岩石抗压强度显箸增加 随着б2=б3(围压)的增加,岩石的变形显箸增加 随着б2=б3(围压)的增加, 岩石的弹性极限显箸增加 随着б2=б3(围压)的增加,岩石的性质由弹脆性向弹塑性转变 ⑤岩石的变形指标:定量描叙变形特征的参数.弹性摸量（Et）,变形摸量（Es）泊松比(γ) γ= 在弹性变形范围内，γ通常是一常数 屈服点 １０　岩石的扩容：指岩石在荷载作用下体积出现增大的性质． １１　岩石的各向异性：指岩石的力学性质随方向的不同而不同