岩石力学教案总复习

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1、重庆大学安全工程专业选修课程岩石力学（总复习）主讲人：许江1总复习一．岩体及其赋存环境二．岩石物理性质与结构面性态三．岩石与结构面的基本力学性质四．岩体的力学性质五．岩石力学理论体系六．其它：数值模拟、地下、边坡、地基等提纲一．岩体及其赋存环境二．岩石物理性质与结构面性态三．岩石与结构面的基本力学性质四．岩体的力学性质五．岩石力学理论体系一.岩体及其赋存环境1.对岩石力学的初步认识2.岩体及其分类3.岩体赋存环境1.对岩石力学的初步认识A.复杂的研究对象ò天然地质体：非均质、各向异性、非连续ò复杂的赋存环境：地应力、地下水、地温B.岩石力学及其发展历史ò

2、岩石力学的定义：岩石力学是岩石力学性态的理论和应用的科学，它是与岩石性态对物理环境的力场反应有关的力学分支。ò四个发展阶段：初始、经验、经典、现代2.岩体及其分类A.岩石与岩体的定义ò岩体：广义与狭义ò地质体ò岩石和结构面ò矿物B.岩体的地质成因与分类：沉积岩、岩浆岩和变质岩C.岩体结构及其基本类型ò分类依据：第一、第二和亚类ò分类方案：2个级、5个序和12亚类ò各类岩体结构的地质特征ò相对性和唯一性：地质条件和工程尺寸D.岩体质量评价与分类ò必要性与分类方法ò单一因素分类法：RQD、岩体结构类型ò多因素综合分类法：和差法、乘积法；BQ、CSIR、NGI

3、ò岩体质量评价的发展趋势3.岩体赋存环境A.地应力ò定义：ò基本组成：自重应力、构造应力与热应力等ò成因：大陆板块、地幔、地心引力、岩浆侵入、地温梯度、地表剥蚀ò分布规律：6＋1点ò测量方法：直接方法、间接方法B.地下水ò岩体与土体渗流的区别ò岩体空隙的结构类型（了解）ò岩体渗流问题（了解）ò地下水渗流对岩体力学性质的影响：物理、化学和力学（了解）C.地温ò物理化学作用ò热应力作用提纲一．岩体及其赋存环境二．岩石物理性质与结构面性态三．岩石与结构面的基本力学性质四．岩体的力学性质五．岩石力学理论体系二.岩石物理性质与结构面性态1.岩石的物理性质2.结构面

4、性态1.岩石的物理性质(定义、指标与测定、影响因素，取值等)A.重量指标ò容重：岩石单位体积的重量，分干、天然和饱和ò密度：岩石单位体积的质量，分干、天然和饱和ò比重：岩石固体部分（不包括孔隙体积）的干质量（或干重量）与同体积4℃纯水的质量（或重量）之比值B.孔隙性：岩石中发育有大量裂隙、孔隙的性质C.水理性：岩石与水相互作用所表现的性质ò吸水性ò透水性ò软化性ò抗冻性D.碎胀性：岩石破碎后，其体积比原体积增大的性能2.结构面性态A.结构面的类型及分级：成因、力学B.产状：指结构面的走向、倾向和倾角，反映了结构面的空间位置，对岩体是否沿某一结构面滑移起控

5、制作用。C.形态：起伏度、粗糙度D.延展尺度：E.贯通性：非贯通性、半贯通性与贯通性F.密集程度：裂隙度、切割度、实际切割度G.充填物：成分、厚度提纲一．岩体及其赋存环境二．岩石物理性质与结构面性态三．岩石与结构面的基本力学性质四．岩体的力学性质五．岩石力学理论体系三.岩石与结构面的基本力学性质1.岩石的力学特性2.结构面的力学特性1.岩石的力学特性A.强度B.变形C.流变D.影响因素A.强度ò强度：岩石在外荷载作用下达到破坏时所能承受的最大应力。ò单轴抗压强度：单轴压缩荷载ò单轴抗拉强度：单轴拉伸荷载ò三轴抗压强度：三向压缩荷载ò抗剪强度：剪切荷载ò点

6、荷载强度单轴荷载作用下岩石的端面约束效应：ò材料的泊松效应ò岩石端面与钢压板间的摩擦ò岩石端面的复杂应力状态分析ò改善端面约束效应的几种主要方法16B.变形ò定义与表述方法ò基本特征ò变形曲线的四个阶段ò变形曲线的六种类型ò循环载荷条件下的变形特性ò三轴压缩荷载条件下的岩石变形特性ò扩容现象ò基本指标：变形模量、泊松比C.流变ò岩石的流变性与流变现象ò蠕变、松弛与弹性后效ò蠕变曲线ò稳定蠕变和不稳定蠕变ò长期强度及其确定方法D.影响岩石力学性质的主要因素ò水：¾结合水(束缚水)：连接、润滑、水楔¾自由水(重力水)：孔隙水压、溶蚀及潜蚀ò围压ò温度ò加载速

7、度ò风化程度：¾产生新的裂隙¾矿物成分发生变化¾结构和构造发生变化2.结构面的力学特性A.法向变形B.切向变形C.抗剪强度结构面法向变形曲线：Goodman法向应力与结构面闭合量间的关系式：Bandis法向应力与结构面法向变形间的关系式：21结构面切向变形曲线：非充填粗糙结构面平坦或有充填物结构面结构面剪切变形曲线的分区:ò弹性区：峰值应力上升区ò剪应力峰值区：ò塑性区：峰后应力降低区或恒应力区22结构面剪切凸台力学模型：对于凹凸不平的结构面，可简化成下图所示的结构面剪切凸台力学模型，其剪切结构面上有一凸台，模型上半部作用有剪切力S和法向力N，模型下半部

8、固定不动。在剪应力作用下，模型上半部将沿凸台斜面滑动，除有切向运动外，还将产生向