岩石力学步骤.docx

地质调查主要是进行工程地质勘察，确定岩体的地质构造条件和力学性质，收集地下水、地热变化和原岩应力等资料。工程地质分区是在研究区内，依据工程地质条件相似或相近的基本原则进行的区域划分。每一个工程地质区还可划分亚区或次亚区。分区的目的是结合工程类型和分布进行工程地质分区评价。其成果是编制出工程地质分区图和说明书，并配以表格形式说明各区的工程地质特征和评价。中国工程地质区域的划分是权据工程地贸条件的相同程度把中国领域划分为地域、地带、地区和地段,划分愈细则分区内的工程地质条件愈近似。而工程地效区域划分的目的乃在于结合各类或单一的工程建筑来评价各区的工程地贸条件,换句话说,即那一区适于那一类型建筑物的修建。岩体结构划分①由软弱结构面切割具有块状结构体的块裂结构； ②由软弱结构面切割具有板状结构体的板裂结构； ③由硬性结构面不连续切割的完整结构； ④由硬性结构面贯通切割成块状结构体的碎裂结构； ⑤结构体大小不一杂乱分布的散体结构。在工程地质中可将岩体划分为：①整体块状结构；②层状结构；③碎裂结构；④散体结构（见岩石和岩体）。 岩体结构分类不是绝对的。由于岩体结构的力学效应与工程规模密切有关，岩体结构分类应考虑工程规模和工程特点，进行有针对性的和专用的岩体结构分类。岩石岩体力学性质试验包括岩块工程性质的室内试验、岩体工程性质的原位试验、岩体中天然应力的量测、模型模拟试验、原型观测以及施工监测等方法（见岩土试验、工程地质力学模拟）。试验法不仅可以获得岩体变形和稳定性分析中所必需的计算参数，而且有助于确定力学模型，研究岩体力学的理论问题。一、岩石的基本物理力学性质及其试验方法（一）岩石的质量指标1 岩石的颗粒密度。2 岩石的块体密度。包括掩饰的干密度，岩石的饱和密度，湿密度。（二）岩石的水理性质1 岩石的含水率。2 岩石的吸水性。包括掩饰的吸水率，岩石饱和吸水率。3 岩石的膨胀性和崩裂性。4 掩饰的超声波波速二、岩石的强度特性（一）岩石的单轴抗压强度（二）岩石的抗拉强度（三）岩石的抗剪强度（四）岩石在三向压缩应力作用下的强度岩体赋存条件分析包括初始应力分析和岩体结构面几何特征分析。岩体初始应力又称天然应力（natural stress）、残余应力（residual stress）、构造残余应力。岩体处于天然条件下所具有的应力，即过去构造运动所残留于岩体中的应力。岩体的初始应力主要是由岩体的自重和地质构造运动所引起的。显然，岩体的地质构造应力是与岩体的特性(例如岩体中的裂隙发育密度与方向，岩体的弹性、塑性、粘性等)有密切关系，也与正在发生过程中的地质构造运动以及与历次构造运动所形成的各种地质构造现象(例如断层、褶皱等)有密切关系。因此，岩体中每一单元的初始应力状态都是随该单元的位置不同而有所变化。此外，影响岩体初始应力状态的因素还有地形、地震力、水压力、热应力等，但这些因素所产生的地应力，大都是次要的，只是在特定的情况下才需考虑。因此，对于岩石工程来说，主要应考虑自重应力和地质构造应力。岩体结构面几何特征结构面对岩体力学性质的影响因素主要表现在结构面自身的力学性质和及其几何特征两方面。其中几何特征通常包括：结构面的空间方位、连续性、密度、张开度、形态等；进一步研究还包括这些表述结构面几何特征指标的分布概率和结构面的空间组合关系对岩体力学性质或岩体工程稳定性的影响。结构面的空间方位，地质学中称为结构的产状，由走向、倾向和倾角表示。其中：走向是指结构面与水平面相交的交线方向；倾向是与走向成垂直的方向，它是结构面上倾斜线最陡的方向；倾角度是指水平面与结构面之间所夹的最大角度。可见结构面走向和倾向可以互相转换，所以，结构面产状有时又用倾向和倾角来表示。结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续性系数、迹长（结构面与勘测面交线的长度，简称为迹长）和面连续性系数表示。研究结构面的连续性对岩体的变形特性、破坏机理及渗透程度等都有十分的重要意义。结构面的密度（又称为裂隙度）反映结构面发育的密集程度，常用线密度表示、间距d等指标表示。线密度是指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数 (条／m)；间距d是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离，两者互为倒数关系，即=。马克斯威尔体的力学模型由一个弹性元件和一个粘性元件串联而成，其力学模型如图1所示。 图1马克斯威尔体力学模型 岩石本构关系是指岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系，反映岩石本构关系的方程即为岩石的本构方程。通过岩石的本构关系可以反映岩石的性质，对理论研究和工程实践都具有重要意义。不同的岩石，其性质不同，本构方程也不同，但岩石的本构方程可根据其力学模型推导，下面来看下本构方程的推导过程。 根据马克斯威尔体的力学模型有 式中，为模型所受应力；、分别为弹性元件和粘性元件所受应力，由