岩石力学与工程复习资料

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1、第一章绪论1、岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学；它是力学的一个分支；它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。2、岩石力学研究的目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本，减少支护事故。3、岩石力学的发展历史与概况：（1）初始阶段（19世纪末—20世纪初）1912年，海姆（A.Hmeim）提出了静水压力理论：金尼克（A.H.ΠHHHHK）的侧压理论：朗金（W.J.M.Rankine）的侧压理论：（2）经验理论阶段（20世纪初—20世纪30年代）普罗托吉雅克诺夫—普氏理论：顶板围岩冒落的自然平衡拱理论；太沙基

2、：塌落拱理论。4、地下工程的特点：（1）岩石在组构和力学性质上与其他材料不同，如岩石具有节理和塑性段的扩容（剪胀）现象等；（2）地下工程是先受力（原岩应力），后挖洞（开巷）；（3）深埋巷道属于无限域问题，影响圈内自重可以忽略；（4）大部分较长巷道可作为平面应变问题处理；（5）围岩与支护相互作用，共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移；（6）地下工程结构容许超负荷时具有可缩性；（7）地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力；（8）几何不稳定结构在地下可以是稳定的；5、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的自

3、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；第二章岩石力学的地质学基础1、岩石硬度通常采用摩氏硬度，选十种矿物为标准，最软是一度，最硬十度。这十种矿物由软到硬依次为：l-滑石；2-石膏；3-方解石；4-萤石；5-磷灰石；6-正长石；7-石英；8-黄玉；9-刚玉；10-金刚石；2、解理：是指矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，裂开的光滑平面称为解理面。3、岩石的工程特性4、影响岩石的工程性质的因素包括矿物成分、结构、构造、水、风化等因素。5、地下水的类型分为：包

4、气带水、潜水、承压水；根据含水层的空隙性质可分为：孔隙水、裂隙水、岩溶水。第三章岩石力学实验1、岩石的物理性质（1）岩石的重度和密度岩石单位体积(包括岩石空隙体积)的重量，称为岩石的重度。根据岩石试样的含水情况不同，岩石重度可以分为天然重度、干重度和饱和重度，分别用表示。式中，为岩石试样的总重量；为岩石的重量；为岩石试样空隙中水的重量；为岩石试样的总体积；为岩石的体积(不包含岩石中空隙)；为岩石试样中空隙的体积；为水的重度。岩石单位体积(包括岩石空隙体积)的质量称为岩石的密度。根据岩石试样的含水情况不同，岩石密度可分为天然密度、干密度和饱和密度，

5、分别用，，表示。如果设岩石试样的总质量(包括空隙中的水)为，岩石的质量为，岩石试样空隙中水的质量为，为水的密度，则岩石的天然密度、干密度和饱和密度可分别用下式表示岩石密度与重度之间存在如下关系描述岩石的密度还有相对密度的概念。所谓岩石的相对密度是指岩石的干重力(或干质量)除以岩石的实体体积(不包括空隙)所得值与4℃时纯水的重度(或密度)之比值，可用下式（2）岩石的孔隙性岩石中空隙包括孔隙与裂隙，岩石中空隙性一般用孔隙率与孔隙比来描述。岩石的孔隙比是指岩石试样中孔隙(包括裂隙)的体积与岩石体积(不包括岩石中空隙)之比，一般用小数表示，可用下面公式计

6、算岩石的孔隙率是指岩石试样中孔隙(包括裂隙)的体积与试样总体积(包括岩石中空隙)之比，一般用百分数表示，可用下面公式计算根据岩石中三相介质的关系，孔隙比与孔隙率存在如下关系（3）岩石的水理性质岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。常用吸水率、饱和吸水率、含水量与饱水系数等指标表示。（1）吸水率岩石的吸水率是指岩石试样在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量，与岩样干质量之比，一般用百分数表示，即实测时先将岩样烘干并测定干质量，然后浸水饱和。岩石吸水率的大小取决于岩石所含孔隙数量和细微裂隙的连通情况，孔隙愈大、愈多，孔隙和细微裂缝连

7、通情况愈好，则岩石的吸水率愈大，因而岩石质量愈差。（2）饱和吸水率岩石的饱和吸水率又称饱水率，是指岩石试件在高压(一般压力为15MPa)或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比，一般也用百分数表示，即在高压条件下，通常认为水能进入岩样中所有敞开的裂隙和孔隙中。国外采用高压设备，压力已达15MPa，但由于高压设备较为复杂，因此实验室常用真空抽气法或煮沸法使岩样饱和。饱水率对于岩石的抗冻性具有较大的影响。饱水率愈大，表明岩石中含水愈多，因此在冻结过程中就会对岩石中的孔隙、裂隙等结构产生较大的附加压力，从而引起岩石的破坏。（3）岩石的含水量岩石的含水量

8、是指岩石空隙中含水的质量与岩石质量(不包括孔隙中水)之比，一般用百分数表示，即（4）饱水系数岩石的吸水率与饱和吸水率之比，称为饱水系数，