《岩石力学》课件(完整版).ppt

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1、第一章绪论岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。这是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系岩石力学（RockMechanics）：研究岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏规律的学科。第一节岩石与岩体矿物：存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。岩石分类岩体=岩块+结构面变质岩：不稳定与变质程度和原岩性质有关岩浆岩：强度高、均质性好沉积岩：强度不稳定，各向异性岩体结构

2、面岩块不连续面：包括节理、裂隙、孔隙、断面、孔洞、层面1.2岩体力学的研究任务与内容①不连续；②各向异性；③不均匀性；④岩块单元的可移动性；⑤地质因子特性（水、气、热、初应力）。（1）岩体的力学特征（2）任务①基本原理方面（建模与参数辨别）；②试验方面（试验方法）仪器、信息处理、室内、外、动、静；③现场测试；④实际应用城市化：我国1989年不到20%，2000年为35.7%，2010达45%，为减少占用地面土地，发展地下空间。人口密度：拥人极限2万/km2，而上海达4万/km2(局部16万/km2)，北京达2.7万

3、/km2。绿化指标：1990年全国城市绿化面积3.9m2/人，上海0.9m2/人（国家要求2m2/人）。联合国建议：40m2/人（莫斯科44m2/人；伦敦22.8m2/人；巴黎25m2/人）。交通方面：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/人；伦敦21.3m2/人。(4)相关任务1.3岩体力学的研究方法研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合实验室内野外岩块（拉、压、剪…）模拟位移应力压力收敛（表面位移）应变绝对位移、相对位移（内部）理论连介非连介数值方法有限元离散元DDA地质调查工程地质分区岩体结构划分岩

4、石岩体力学性质试验岩体赋存条件分析初始应力结构面几何特征介质的模型化物理数学计算经典解析法数值计算法正反分析分类确定岩体的质量等级模拟试验物理模拟相似材料经验判据岩体工程设计加固措施施工长期监测反馈分析图1-1岩石力学研究步骤的框图1.4岩体力学在其它学科中的地位（1）1925年泰沙基（Terzaghi）《建筑土力学》（2）地质力学的岩石力学学派（奥地利学派（萨尔茨堡学派）缪勒）否认小岩块试件的力学试验。（3）工程岩石力学学派，法国塔洛布尔（J.Talober）1951年《岩石力学》——最早的

5、代表作。1963年意大利瓦依昂水库岩坡滑动1966年在里斯召开第一届国际岩石力学大会（一届/4年）全国岩石力学与工程学术会，2000年开第6届，1届/1年。全美,全欧。总之三个阶段：材料力学、连介力学、构造力学。力学（固体力学分支）、地质学、岩土工程1.5岩石力学的发展简史返回第二章岩石的基本物理力学性质岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩石力学学科中研究最早、最完善的内容之一。第一节基本物理性质一、岩石的质量指标（一）密度和比重1、岩石的密度：单位体积内岩石的质量。岩石含：固相、液相、气相

6、。三相比例不同而密度不同。（2）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单位体积质量（水中浸48小时）（1）天然密度：自然状态下，单位体积质量G——岩石总质量；V——总体积。VV——孔隙体积（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体积质量（108℃烘24h）2、岩石的比重：岩石固体质量（G1）与同体积水在4℃时的质量比VC——固体积；——水的比重G1——岩石固体的质量。（KN/m3）二、岩石的孔隙性：反映裂隙发育程度的指标（一）孔隙比VV——孔隙体积（水银充填法求出）（二）孔隙率V=VC+VVe~n关系天然状态下饱和

7、状态下三、岩石的水理性质（一）含水性1、含水量：岩石孔隙中含水量GW与固体质量之比的百分数W=GW/G1（%）2、吸水率：岩石吸入水的质量与固体质量之比Wd=（%）吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标（二）渗透性在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达西（Darcy）定律描述：（m3/s）——水头变化率；qx——沿x方向水的流量；h——水头高度；A——垂直x方向的截面面积；k——渗透系数。四、岩石的抗风化指标（3类）(1)软化系数（表示抗风化能力的指标）Rcc——

8、干燥单轴抗压强度、Rcd——饱和单轴抗压强度；（　　　）越小，表示岩石受水的影响越大。耐崩解性指数是通过对岩石试件进行烘干，浸水循环试验所得的指标。试验时，将烘干的试块，约500g，分成10份，放入带有筛孔的圆筒内，使圆筒在水槽中以20r／s速度连续转10分钟，然后将留在圆筒内的石块取出烘干称重。如此反复进行两次，按下式计算耐崩解性指数：(2)岩石耐崩解性指