岩石力学教案1

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1、重庆大学安全工程专业选修课程岩石力学主讲人：许江目录绪论第1章岩石物理力学性质第2章岩体力学性质第3章地应力及其测量第4章岩石本构关系与强度理论第1章岩石物理力学性质1.概述2.岩石和岩体的基本构成与地质分类3.岩石的物理性质4.岩石的力学性质5.影响岩石力学性质的主要因素第1章岩石物理力学性质1.概述2.岩石和岩体的基本构成与地质分类3.岩石的物理性质4.岩石的力学性质5.影响岩石力学性质的主要因素1概述岩石或岩体是构成地壳表层岩石圈的主体，是人类生息繁衍的场所。在地表面大兴土木的同时，出于社会发展需求等方面的原因，人

2、类不得不向地下索取更多的空间，所以有人将21世纪定义为地下工程的世纪。但正如绪论中所提到的，由于岩石或岩体呈现明显的非线性、不连续性、不均质性和各向异性等复杂特性，相关领域的科技工作者们则更为关心岩石或岩体在外界因素影响下的物理性态、变形特性、破坏特征及其破坏后的物理力学效应等现象。正是基于这些考虑，这里首先介绍岩石（体）及其在外界因素影响下的物理力学特性，主要包括以下四个方面：ò岩石和岩体的基本构成与地质分类ò岩石的物理性质ò岩石的力学性质ò影响岩石物理力学特性的主要因素第1章岩石物理力学性质1.概述2.岩石和岩体的基

3、本构成与地质分类3.岩石的物理性质4.岩石的力学性质5.影响岩石力学性质的主要因素2.岩石的基本构成与地质分类1)天然地质体的形成过程2)岩石和岩体的定义3)岩石的基本构成4)岩石的地质成因分类及基本特征1)天然地质体的形成过程ò建造过程：即组成岩体的物质的形成过程，根据建造过程的不同，岩体可分为沉积岩、岩浆岩和变质岩等。ò改造过程：即已形成的岩体经过内外营力综合作用改造后而形成的过程，对岩体的改造作用有风化作用、构造作用和卸荷作用等。2)岩石和岩体的定义①矿物：在地质学中，把具有一定化学成分及结构的化合物称为矿物。②岩

4、石：由一种或几种矿物组成的具有一定结构和构造的集合体称为岩石。③地质体：由岩石组成的岩块及在不连续面切割下具有一定结构和构造的、占据地球上一定空间的实体称为地质体。④岩体（狭义）：把人类工程活动涉及到的地质体也狭义地称为岩体。⑤岩体（广义）：把地质体作为工程作用或力学作用对象研究时，称该地质体为岩体。3)岩石的基本构成A岩石的主要物质成分B常见的岩石结构类型A岩石的主要物质成分ò造岩矿物ò造岩矿物抗风化的相对稳定性ò基性和超基性岩石与酸性岩石A岩石的主要物质成分－造岩矿物组成岩石的主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑

5、云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭土、赤铁矿等。但不同岩石中各种造岩矿物的具体含量将因其成因不同而异。A岩石的主要物质成分－造岩矿物抗风化的相对稳定性考虑到岩石的物理力学性质无疑将受到这些造岩矿物成分及其抗风化能力的影响。为此，根据造岩矿物抗风化的相对稳定性将其划分为以下4大类：A岩石的主要物质成分－基性和超基性岩石与酸性岩石根据岩石中造岩矿物组成成分不同，将岩石划分为基性和超基性岩石与酸性岩石两大类，即：ò基性和超基性岩石：主要由易于风化的橄榄石、辉石及基性斜长石等组成，所以这类岩石非常容易风化ò

6、酸性岩石：主要由较难风化的石英、钾长石、酸性斜长石及少量暗色矿物（多为黑云母）等组成，故其抗风化能力比起同样结构的基性岩石要高B常见的岩石结构类型ò岩石结构的定义ò岩石中结构连结的类型ò岩石中的微结构面B常见的岩石结构类型－岩石结构的定义岩石结构是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括形状、排列、结构连接特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）等。其中，以结构连接和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。B常见的岩石结构类型－岩石中结构连结的类型岩石中结构连接的类型主要有两种，即ò结晶连接ò胶结连接B常见的岩石结构类

7、型－岩石中结构连结的类型结晶连接：即岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩和部分沉积岩的结构连接。一般而言，晶粒越细、越均匀、玻璃质越少，则岩石的强度就越高。胶结连接：即岩石中的颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，如沉积碎屑岩、部分粘土岩等的结构连接。显然，其相应岩石的强度将主要取决于胶结物及胶结类型：ò胶结物：硅质、铁质、钙质、泥质ò胶结类型：基质、接触、孔隙B常见的岩石结构类型－岩石中的微结构面微结构面：亦称缺陷，指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙，包括矿物的解理面、

8、晶粒边界、微裂隙、粒间空隙、晶格缺陷等。B常见的岩石结构类型－岩石中的微结构面微结构面类型：ò矿物的解理面ò晶粒边界ò微裂隙ò粒间空隙ò晶格缺陷B常见的岩石结构类型－岩石中的微结构面微结构面的作用：ò大大降低岩石的强度ò导致岩石的各向异性ò增大岩石的变形、变形滞后等4)岩石的地质成因分类及其基本特征根据岩石形成的地质