岩石力学图文私人版.doc

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1、1.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)深埋巷道属于无限城问题，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；2.岩石的工程性质:(1)物理性质：重量孔隙水吸水性软化性抗冻性(2)力

2、学性质：变形特性强度特性(抗拉、压剪强度)3.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4.岩石强度：岩石介质破坏时所能承受的极限应力5.岩石的破坏形式：拉伸破坏:(直接拉伸，劈裂破坏)剪切破坏塑性流动6.岩石单轴抗压强度的影响因素：(1)岩石内在因素(如：矿物成分、结晶程度、颗粒大小、颗粒联结及胶结情况、密度、层理和裂隙的特性和方向、风化特征等)(2)试验方法：几何尺寸加工精度：加载速率承压板刚度端面效应(3)环境：含水量温度：室温无明显影响；若对试件加温，则有明显变化7.岩石抗拉强度定义：岩石

3、试件在单轴拉伸时能承受的最大拉应力，称为单轴抗拉强度，简称抗拉强度；测定方法：直接拉伸法、劈裂法、点荷载法8.直接拉伸法：公式9.岩石三轴压缩强度：试件在三轴压应力作用下能抵抗的最大轴向压力公式10.岩石的强度理论：(1)定义：研究岩石在各种应力状态下的强度准则的理论；它不仅要能解释岩石破坏的原因、破坏的形态，而且要能确定岩石破坏时应力状态和变形状态(2)强度准则与本构方程不同：1)本构方程：一般是指受力过程的“应力—应变”关系；2)强度准则：在极限状态下的“应力—应力”关系；或“应变—应变”关系；(3)强度准则与坐标轴

4、的选取无关，故通常用坐标不变量表示11.应力不变量与应力偏量不变量的关系12.广义形式(D—P准则)：(1)广义形式即为德鲁克—普拉格(Drucker—Prager)准则(2)应用很广，尤其是在弹塑性有限元计算中应用广泛(3)判据13.莫尔强度理论与莫尔—库仑破坏准则(1)破坏机理：材料破坏与否，一方面与材料内的剪应力有关，同时与正应力也有很大的关系(2)准则方程14.格里菲斯强度准则：(1)破坏机理：不论物体受力状态如何（压、拉都可以），最终本质上都是由于拉伸应力引起材料破坏准则方程适用条件：当，基本上与莫尔—库仑准则

5、相接近；脆性岩石的抗拉破坏情况；15.岩石变形的三种形状：(1)弹性：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性(2)塑性：物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质(3)粘性：物体受力后变形不能在瞬间完成，且应变速率随应力增加而增加的性质15.弹性模量：(1)初始弹模，即过原点的切线斜率(2)切线弹模，即过任意点P的切线斜率(3)割线弹模，即任意点P的纵横坐标之比16.岩石的弹模，一般为20~50GPa17.三轴压缩条件下的岩石变形性质：(1

6、)随围压的提高，弹性段的斜率变化不大。即E和v与单轴基本相等。说明：可以通过简易的单轴试验，确定复杂应力状态下的弹性常数(2)当时岩石的变形特性(即假三轴试验条件下)：1）随着围压的增加，岩石的屈服应力将随之提高；2）总体来说，岩石的弹性模量变化不大，有随围压增大而增大的趋势；3）随着围压的增加，峰值压力所对应的应变值有所增大。其变形特性表现出低围压下的脆性向高围压的塑性转换的规律。通常将转换时的临界围压称为转化压力。(3)当为常数时岩石的变形特性：1)随着的增大，岩石的屈服应力有所提高；2)弹性模量基本不变，不受变化的

7、影响；3)当不断增大时，岩石由塑性逐渐向脆性转换(4)当为常数时岩石的变形特性：1)其屈服应力几乎不变；2)岩石的弹性模量也基本不变；3)岩石始终保持塑性破坏的特性，只是随着的增大，其塑性变形量也随着增大19.岩石的体积应变特性：(1)基本变化规律：当作用的外荷载较小时，体积应变表现出线性变化，且岩石的体积随荷载的增大而减小。当外荷载达到一定的值之后，体积应变经过了保持不变的阶段，开始发生体积膨胀的现象(2)剪胀或扩容：当岩石受外力作用后，发生非线性的体积膨胀，且这一体积膨胀是不可逆的(3)产生剪胀的原因：裂隙产生、扩展

8、、贯穿、滑移、错动、甚至张开所致(4)剪胀规律在三轴压缩和单向压缩试验中都会出现，由于围压的增大，会出现剪胀随之减弱的现象20.各向同性岩石的本构关系（广义胡克定律）各向同性：岩石材料各向力学性质相同，且处于线弹性状态本构关系：式中，E弹性模量；v泊松比；剪切模量21.正交各向异性定义：如果在弹性体中存在三个相互正交