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《岩体力学原理》PPT课件

课程介绍：岩体力学的重要性工程安全岩体力学原理是保障地下工程、边坡工程、矿山工程等安全的基础。通过分析岩石的力学性质，可以预测工程稳定性，制定合理的防灾减灾措施。资源开发岩体力学在矿产资源开发、油气资源勘探和开发等领域发挥着至关重要的作用。通过研究岩石的力学特性，可以优化开采方案，提高资源利用效率。环境保护

岩石的组成与结构矿物成分岩石是由多种矿物组成的，不同的矿物赋予岩石不同的物理性质和力学性质。例如，石英的硬度较高，而方解石的硬度较低。结构特征岩石的结构特征包括矿物颗粒的大小、形状、排列方式等。不同的结构特征会影响岩石的强度、抗剪强度、渗透性等。构造特征

岩石的物理性质：密度与孔隙度密度岩石的密度是指单位体积岩石的质量，通常用克每立方厘米(g/cm3)来表示。岩石的密度与矿物成分、孔隙度有关。孔隙度岩石的孔隙度是指岩石中孔隙体积占岩石总体积的百分比。孔隙度影响岩石的渗透性、抗压强度和抗剪强度。

岩石的力学性质：强度与变形抗压强度岩石在单轴压缩应力作用下发生破坏时的应力值，表示岩石抵抗压力的能力。抗剪强度岩石在剪切应力作用下发生破坏时的应力值，表示岩石抵抗剪切力的能力。弹性模量岩石在弹性范围内，应力与应变的比值，表示岩石抵抗弹性变形的刚度。泊松比岩石在单轴压缩应力作用下，横向应变与纵向应变的比值，反映岩石的侧向变形特征。

应力与应变基础概念回顾应力是指作用于物体单位面积上的力，反映了物体内部各部分之间的相互作用。应变是指物体在外力作用下发生的形变，反映了物体形状和大小的变化。外力是指作用于物体表面的力，会导致物体发生变形或运动。

应力张量与应变张量123应力张量描述了物体内部各部分之间的相互作用力的方向和大小，是一个二阶张量。应变张量描述了物体发生变形的程度和方向，也是一个二阶张量。应力应变关系应力张量和应变张量之间的关系反映了物体的力学性质，是岩体力学研究的基础。

主应力与主应变1主应力是指作用于物体表面上的应力，可以分解为正应力(垂直于物体表面)和剪应力(平行于物体表面)两种。2主应变是指物体在主应力作用下发生的变形，可以分解为正应变(垂直于物体表面)和剪应变(平行于物体表面)两种。

应力圆的绘制与应用应力圆是根据物体内部的应力状态绘制的图形，可以直观地反映出应力的大小和方向。应用应力圆可以用于分析岩石的破坏模式、预测岩体稳定性、设计地下工程等。

岩石的弹性变形：弹性模量与泊松比弹性模量岩石在弹性范围内，应力与应变的比值，表示岩石抵抗弹性变形的刚度。弹性模量越大，岩石的刚度越高，越不容易变形。泊松比岩石在单轴压缩应力作用下，横向应变与纵向应变的比值，反映岩石的侧向变形特征。泊松比越大，岩石的侧向变形越明显。

岩石的塑性变形：屈服准则屈服准则是指岩石从弹性状态过渡到塑性状态的判别条件。屈服准则反映了岩石的塑性变形特性，是岩体力学分析的重要内容。

岩石的流变特性：蠕变与松弛蠕变是指岩石在恒定应力作用下，随着时间的推移，应变逐渐增大的现象。蠕变反映了岩石的粘弹性特性，对岩石工程的设计和施工有重要影响。松弛是指岩石在恒定应变作用下，随着时间的推移，应力逐渐减小的现象。松弛反映了岩石的粘弹性特性，对岩石工程的设计和施工有重要影响。

影响岩石力学性质的因素：温度1高温高温会降低岩石的强度、弹性模量和抗剪强度，增加岩石的蠕变和松弛。2低温低温会增加岩石的脆性，降低岩石的抗压强度，更容易发生脆性破坏。

影响岩石力学性质的因素：湿度湿度变化湿度变化会引起岩石的吸水膨胀或脱水收缩，从而影响岩石的强度、弹性模量和孔隙度。水化作用水会与岩石中的矿物发生化学反应，改变岩石的结构和组成，从而影响岩石的力学性质。

影响岩石力学性质的因素：时间效应时间效应是指岩石的力学性质随时间的推移而发生变化的现象。时间效应包括蠕变、松弛和疲劳等。时间效应对岩石工程的设计和施工有重要影响。

岩石的强度准则：Mohr-Coulomb准则1Mohr-Coulomb准则是岩石强度理论中最常用的准则之一，它认为岩石的破坏是由正应力和剪应力共同作用引起的，并建立了相应的强度公式。

岩石的强度准则：Griffith准则Griffith准则是基于岩石中微裂隙扩展的理论，认为岩石的破坏是由裂隙扩展引起的。Griffith准则考虑了岩石中微裂隙的影响，比Mohr-Coulomb准则更加精确。

岩石的强度准则：Hoek-Brown准则Hoek-Brown准则是基于岩石的强度与地质条件之间的关系，考虑了岩石的完整性、节理发育程度等因素，是岩体力学分析中常用的准则之一。

强度准则的应用：工程实例隧道工程在隧道工程中，需要根据岩石的强度准则来确定围岩的稳定性，制定合理的支护方案。1边坡工程在边坡工程中，需要根据岩石的强度准则来评估边坡的稳定性，