第一章岩石的物理性质及岩石工程分类
学习对象
岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的各项指标。
学习内容
岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的容重、密度比重、孔隙率和孔隙比；含水量、吸水率与饱和系数；渗透系数。
学习目的
掌握有关概念，特别是掌握岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的各项指标。
掌握岩石的容重、密度比重、孔隙率和孔隙比；含水量、吸水率与饱和系数；渗透系数等计算。
1.1 岩石及岩石的结构特征
1岩石
工程岩石力学的研究对象是岩石。岩石是构成地壳的基本材料，是经过地质作用而天然形成的（一种或多种）矿物集合体。岩石通常按地质成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩等三种类型，下图为三类岩石的部分岩体。
a、岩浆岩
岩浆岩是岩浆冷凝而形成的岩石，绝大多数岩浆岩是由结晶矿物所组成，由于组成它的各种矿物化学成分和物理性质较为稳定，它们之间的联结是牢固的，因此岩浆岩通常具有较高的力学强度和均质性。工程中常遇到的岩浆岩有花岗岩、玄武岩等。
b、沉积岩
沉积岩是母岩（岩浆岩、变质岩和早已形成的沉积岩）经风化剥蚀而产生的物质在地表经搬运沉积和硬结成岩作用而形成的岩石组成。
沉积岩的主要物质成分为颗粒和胶结构。颗粒包括各种不同形状及大小的岩屑及某些矿物；胶结物常见的成分有钙质、硅质、铁质以及泥质等。沉积岩的物理力学性质不仅与矿物和岩屑有关，而且也与胶结物性质有关。沉积岩具有层理构造，这使得它的物理力学性质具有方向性。工程建设中常见的沉积岩有灰岩、砂岩、页岩等。
c、变质岩
变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石。它在矿物成份、结构构造上具有变质过程中产生的特征，也常常残留有原岩的某些特点。因此，变质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关，而且与变质作用的性质及变质程度有关。工程建设中常见的变质岩类有大理岩、片麻岩、板岩等。
岩石是自然历史的产物，由于它们的生成条件及在生成以后的漫长地质历史时期中，形成了许多各式各样的结构面，例如岩浆侵入岩与围岩接触面，不同侵入岩体彼此的接触面、冷凝裂隙，喷出岩和沉积岩的层理、不整合面，变质岩的片理、片麻理，组成各种岩石的矿物晶体的各种优势定向排列面以及由于地质构造运动、风化、重力和卸荷等各种不同动力的作用而产生的断层、节理、裂隙等。它们严重地破坏了岩石的完整性。在这种情况下，对岩体工程的安危起主要控制作用的，通常不再是被各种结构面分割的岩石块体，而主要是岩体中存在的结构面，或者是由岩石和结构面共同控制。在岩石力学中常用到“岩块”、“岩体”、“岩石”等术语，一般地被结构面切割成的岩石块体或从地壳岩层中切取出来的无显著软弱面的岩石块体称为岩块，而把自然埋藏条件下的大范围分布的由岩块和各种结构面（软弱面）网络组成的地质体称为岩体。岩石则是“岩块”和“岩体”的统称。
1.1.2 岩石的结构特征
岩石的结构包括两个基本要素：结构面和结构体。
?
结构面就是岩体内具有一定方向性、延展性较大、厚度较小的两
维面状地质界面，包括物质的异面和不连续面（如层理、断裂面等）
?
结构体则是被不同层状结构组合切割形成大小不一形态各异的
单元岩块。
在不同类型的岩体中，结构面的切割形单元有不同的几何形状，如图1.1.1所示为单元岩块的主要形状。
图1.1.2为岩体的结构型式
1---节理；2---层理；3---断层；4---断层破碎带
(a)整体结构；(b)块状结构；(c)层状结构；(d)薄层状结构；(e)镶嵌结构；(f)
层状破坏结构；
(g)破裂结构；(h)散粒结构
图1.1.2
岩体结构的基本类型
1.2岩石的不连续性、不均匀性和各向异性
1.2.1 岩石的不连续性
岩石中普遍存在的结构面，无论是物质分异面还是物质不连续面，都会使结构面两侧附近的岩石物理力学性质呈现不连续变化。在这里着重讨论岩石裂隙性的情况，通常采用率作为定量评价岩石被裂隙切割后破碎程度的指标。
a、单向裂隙(或裂隙频率)
单向裂隙指一组结构面的法线方向上每单位长度(m)内，法线与结构面的交割数目，以K d(m)表示。即单向裂隙率的倒数为成组结构面之间的平均间距，以d表示：
式中，K d -- 单向裂隙(m)
d -- 结构面间平均间距(m)
b、平面裂隙率
平面裂隙率K A是指岩石单位面积上诸裂隙所占有的面积总和，亦即：
式中：l i -- 第i条裂隙面长度(m)
t i -- 第i条裂隙面的宽度(m)
A -- 被测量的岩石总面积(m)
裂隙率愈大，表明岩石愈破碎、强度愈低透水性愈大，且易被风化产物所充填，形成软弱结构面，酿成工程隐患。
1.2.2 岩石的不均匀性
不均匀性是指天然岩体的物理、力学性质随空间位置不同而异的特性。分析现场岩体试验资料时可采用综合性的统计特征--偏差系数V(%)来估算岩体的不均匀性，即：
式中, --各观测值x i的算术平均值。
σ--标准差估计值。
式中, N -- 试验观测点(次)数。
1.2.3 岩石的各向异性
岩石各向异性是指天然岩体的物理力学性质随空间方位不同而异的特性，具体表现在它的强度及变形特性等各方面。
在天然岩体条件下，使岩体具有各向异性的基本原因是由于岩石内普遍存在着层理、片理、夹层和定向裂隙（断层）系统所致。目前在实际工程中对于成层岩体往往考虑其平行于层理和垂直于层理方向的差异性。然而对于不具有层理的岩体，则把它视为各自同性体。
表1.2.1为某些岩石室内静力试验的结果。
表1.2.1 某些岩石室内静力试验的结果
注表中⊥和‖指测试时加荷方向与结构面相垂直或相平行
1.3岩石的物理性质指标
1.3.1 岩石的容重
岩石单位体积(包括岩石孔隙体积)的重力，称为岩石的容重。根据试样的含水情况不同，岩石容重可分为干容重(γd)、湿容重(γ)(或天然容重)和饱和容重(γω)，一般未说明含水状态时，是指湿容重。
岩石容重用下式计算：
式中，γ－容重(KN/m)
W－岩石重力(KN)
V－岩石体积(m)
岩石容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小及含水的多少，岩石容重在一定程度上反映出岩石的力学性质。通常，岩石的容重愈大，它的性质就愈好。
图1.3.1a
1.3.2 岩石的比重、孔隙率
a、岩石比重
岩石的比重就是指岩石的干比重除以岩石实体体积(不包括孔隙)，再与4℃时水的容重相比，即：
式中，Gs－岩石比重
Ws－绝对干燥时体积为V的岩石重力(KN)
Vs－岩石实体(不包括孔隙)体积(m)
γw－在4℃时水的容重，γw＝10(KN/m)
b、孔隙率
岩石内孔隙体积与总体积(包括孔隙体积)之比，计算式为：
根据岩石干容重γd和比重Gs，也可以用下式计算：
式中, n－孔隙率,以百分数表示
Vv－孔隙、裂隙体积(m)
V－岩样总体积(m)
图1.3.1b碳酸盐类岩石的抗压强度与孔隙率的关系
图1.3.1b
描述岩体孔隙性的另一个指标，孔隙比е。它是岩石孔隙体积与岩石实体体积之比，即:
一些主要岩石的物理性质
1.4岩石的含水量、吸水率、饱和吸水率
1.4.1 岩石的含水量
岩石的含水量是岩石天然状态下含水重量与岩石干重之比，用百分数表示，即
:
式中, Ww－岩石中含水的重力(KN)
Ws－岩石干重力
(KN)
对于中、小型地下洞室工程，不可能耗费巨资进行大量的室内和现场岩体物理力学试验。因此，对中小型地下洞室工程岩体的物理力学参数选取，工程类比法显得尤为重要。
1.4.2 岩石的吸水率
岩石的吸水率是指干燥的岩石试样在一个大气压和温室条件下，岩石吸入的水重W w1对于岩石干重Ws之比的百分率，一般以ωa表示之，即：
岩石的吸水率在室内通过试验测定。试验时可将岩样放在保持105摄氏度的烘箱内烘干，求得岩石的干重Ws，然后再将它放入水中浸泡12-24小时，称得岩石湿重后再算出被试样吸入的水重W w1，由上式算得ωa。岩石的吸水能力一般取决于岩石的含孔隙的多少及其细微裂隙的连通情况。工程上常用岩石的吸水率作为判断岩石的抗冻及风化程度的指标。
1.4.3 岩石的饱水系数
a、岩石的饱和吸水率
岩石的饱和吸水率是指岩石试样在高压(一般为150个大气压强度下)或真空条件下，强制吸入水的重量W w2对于岩石干重Ws之比的百分率，以Wsa表示，即：
测定饱和吸水率的方法，多采用煮沸法和抽真空法。
b、饱水系数
通常把岩石的吸水率与饱水率之比值称为饱水系数,以Kw表示
一般岩石的饱和系数Kw为0.5-0.8，饱和系数对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。当Kw<0.91时，表示岩石在其冻结过程中，水尚有膨胀和挤入剩余的敞开孔隙和裂隙的余地；当Kw>0.91时，在冻结过程中形成的冰会对岩石中的孔隙和裂隙产生“冰劈”作用，从而造成岩石的胀裂破坏。
1.5岩石的渗透系数
1.5.1 岩石的渗透系数
有压水可以透过岩石的孔隙、裂隙而流动，岩石能透过水的能力称为岩石的渗透性。不同岩石或裂隙性不同的岩石的渗透性不同，渗透性的大小用渗透系数K表示。岩体渗透性试验原理如图1.5.1和图1.5.2所示，假定岩体渗流符合达西定律，则渗透系数可计算如下
a、轴向渗透试验时渗透系数计算
式中,K－岩石渗透系数(m/s)
Q－单位时间里透过试样的水量(m)
L－试样长度(m)
A－试样截面积(m)
P－试样两端的水压力差(KPa)
γw－水的容重(KN/m)
图1.5.1 岩石渗透仪(轴向渗透)
1-注水管路；2-围压室；3-岩样；4-放水阀
b.径向渗透试验时，其渗透系数计算(图1.5.2)
式中,P－试样外壁上的水压力(KPa)
L－试验段(小孔)长度(m)
R1－试件内半径(m)
R2－试件外半径(m)
π－圆周率
K－意义同上岩石的渗透系数不仅与水的物理性质有关，也与岩石的应力状态有关。
Ws－岩石干重力(KN)
图1.5.2 径向渗透试验示意图
(长度单位：mm)
《岩石力学与工程》内容概要总结 地应力是存在于地层中的为受工程扰动的天然应力。也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。 地质软岩：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软化及风化膨胀性一类岩体的总称。 工程软岩：工程力作用下能产生显著性变形的工程岩体。声发射：材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响。 岩石岩石地下工程：地下岩石中开挖并临时获永久修建的各种工程。 围岩：在岩石地下地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。 锚喷支护：锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。 边坡：岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。 岩石：自然界各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物。 容重：岩石单位体积的重量。根据含水情况将岩石的容重分为天然容重、干容重、饱和容重。孔隙性：天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙。 孔隙率：指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。分为总孔隙率、总开孔隙率、大开孔隙率、小开孔隙率、和闭孔隙率。孔隙率愈大，岩石力学性能越差。 水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质。 包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。 岩石强度：岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。 单轴抗压强度：岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。 岩石破坏形式：x状共轭斜面剪切破坏。这种破坏形式是最常见的破坏形式；单斜面剪切破坏。这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的。 拉伸破坏：横向拉应力超过岩石抗拉极限引起的。 流变破坏：岩石的三轴抗压强度：岩石在三向荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力。 莫尔强度包络线：同一种岩石对应各种应力状态下破坏莫尔应力圆外公切线。直线型、抛物线型、双曲线型。 点载荷试验：试验所获得的强度指标值可以用做岩石分级的一个指标。点载荷实验装置是便携式的，可带到岩土工程现场去做实验。点载荷试验对试件的要求不严格。缺点是要根据经
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3
流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系： ' f f k K n t ∝ ? （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν （7.4） 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中，' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9 102?）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下，饱和体积模量为： n K K K f u + = （7.5） 不排水的泊松比为：
岩石力学复习资料 一．名词解释（15分） 1.结构：矿物颗粒的形状、大小和联结方式所决定的结构特征。 2.构造：各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式。 3.岩石颗粒间的联结分为结晶联结和胶结联结两类。 4.质量密度（ρ）和重力密度(γ)： 单位体积的岩石的质量称为岩石的质量密度。单位体积的岩石的重力称为岩石的重力密度(重度)。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体积。 γ＝ W/V γ＝ρg(kN /m3) 5.岩石的相对密度：岩石的干重量除以岩石的实体积（不包括岩石中孔隙体积）所得的量与1个大气压下4度纯水的重度之比值。 Gs ——岩石的相对密度； Ws ——干燥岩石的重量(kN); Vs ——岩石固体体积(m3); —4度时水的重度（10kN/m3）。 6.孔隙率：岩石试件内孔隙的体积占试件总体积的百分比。 7.孔隙比：岩石试件内孔隙的体积与岩石试件内固体矿物颗粒的体积之比。 8.含水率：天然状态下岩石中水的重量ωW 与岩石烘干重量Ws 之比。 9.渗透性：在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。 w s s s V W G γ=w γ%100?=V V n V n n V V V V V e V V s V -=-==1%100?=s W W ωωw s d G n γγ-=1
10.膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。 11.崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并变为完全丧失强度的松散物质的性质。 12.软弱性：岩石与水相互作用时强度降低的特性。 13.抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能。 14.岩石的强度：岩石抵抗破坏的能力。岩石在荷载作用下，发生破坏时所承受的最大荷载应力就是岩石的强度。 15.岩石的单轴抗压（拉）强度：岩石在单轴压缩（拉伸）荷载作用下，所能承受的最大压（拉）应力。 16.岩石的抗剪强度：岩石抵抗剪切破坏的极限能力。 17.岩石的扩容: 岩石受外力作用后,发生非弹性的体积膨胀。 18.残余强度: 岩石完全破坏后所能承受的一个较小的应力值。 19.长期强度: 长期荷载作用下岩石的强度。 20.岩石的流变性：岩石应力应变关系随时间而变化的性质。 21.蠕变：当应力保持恒定时，应变随时间增长而增大的现象。 22.松弛: 当应变保持恒定时，应力随时间增长而逐渐减小的现象。 23.弹性后效: 当卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。 24.卸荷裂隙：岩体表面某一部分被剥蚀掉，引起重力和构造应力的释放或调整，使得岩体向自由空间膨胀而产生的平行于地表面的张裂隙。 25.RQD: 岩石质量指标，是指钻探时岩芯的复原率,或称岩芯采取率。 %10010(?>=（岩芯进尺总长度） 的岩芯断块累计长度）L cm Lp RQD 2 )(rp mp v V V K =
第一章岩石物理力学性质；1.构成岩石的主要造岩矿物有哪些？；答：岩石中主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、；2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？；答：基性和超基性岩石主要是由易风化的橄榄石、辉石；3.常见岩石的结构连接类型有哪几种？各有什么特点；答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连；结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起；4.何谓岩石中的 第一章岩石物理力学性质 1.构成岩石的主要造岩矿物有哪些？ 答：岩石中主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、磁铁矿等。 2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？ 答：基性和超基性岩石主要是由易风化的橄榄石、辉石及斜长石组成，所以非常容易风化。 3.常见岩石的结构连接类型有哪几种？各有什么特点？ 答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。 结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。这类连接使晶体颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。 4.何谓岩石中的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？ 答：岩石中的微结构面（或称缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合之间微小的若面及空隙。包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。
矿物解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶防线分裂成光滑平面，解理面往往平行于矿物晶体面网间距较大的面网。 晶粒边界：由于矿物晶粒表面电价不平衡而引起矿物表面的结合力，该结合力源小于矿物晶粒内部分子、原子、离子键之间的作用力，因此相对较弱，从而造成矿物晶粒边界相对软弱。微裂隙：指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂痕迹线。具有方向性。粒间空隙：多在成岩过程中形成晶粒之间、胶结物之间微小的空隙。 5.自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各大类有何特点？ 答：按地质成因分类，自然界中岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 岩浆岩按照岩浆冷凝成岩的地质环境不同又可分为深成岩、浅成岩和喷出岩。其中深成岩常形成巨大的侵入体，有巨型岩体，大的如岩盘、岩基，其形成环境都处在高温高压之下，形成过程中由于岩浆有充分的分异作用，常常形成基性岩、超基性岩、中性岩及酸性、碱性岩等，其岩性较均一，变化较小，岩体结构呈典型的块状结构，结构多为六面体和八面体，岩体颗粒均匀，多为粗-中粒结构，致密坚硬，空隙少，力学强度高，透水性弱，抗水性强；浅成岩成分与相应的深成岩相似，其产状多为岩床、岩墙、岩脉等小侵入体，岩体均一性差，岩体结构常呈镶嵌式结构，岩石常呈斑状结构和均粒-中细粒结构，细粒岩石强度比深成岩高，抗风化能力强，斑状结构则差一些；喷出岩有喷发及溢流之别，其结构比较复杂，岩性不一，各向异性显著，岩体连续性差，透水性强，软弱结构面发育。 沉积岩是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下来，经胶结和成岩作用而形成的。其矿物成分主要是粘土矿物、碳酸盐和残余的石英长石等，具层理构造，岩性一般具有明显的各向异性，按形成条件和结构特点，沉积岩可分为：火山碎屑岩、胶结碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩等。 变质岩是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用形成的。因其形成的温度、压强等变质因素复杂，其力学性质差别很大，不能一概而论。 6.表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？
岩石力学习题 第一章绪论 1.1 解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别与联系。 1.2 岩体的力学特征是什么？ 1.3 自然界中的岩石按地质成因分类可分为几大类，各有什么特点？ 1.4 简述岩石力学的研究任务与研究内容。 1.5 岩石力学的研究方法有哪些？ 第二章岩石的物理力学性质 2.1 名词解释：孔隙比、孔隙率、吸水率、渗透性、抗冻性、扩容、蠕变、松弛、弹性后效、长期强度、岩石的三向抗压强度 2.2 岩石的结构和构造有何区别？岩石颗粒间的联结有哪几种？ 2.3 岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ 2.4 已知岩样的容重=22.5kN/m3，比重，天然含水量，试计算该岩样的孔隙率n，干容重及饱和容重。 2.5 影响岩石强度的主要试验因素有哪些？ 2.6 岩石破坏有哪些形式？对各种破坏的原因作出解释。 2.7 什么是岩石的全应力－应变曲线？什么是刚性试验机？为什么普通材料试 验机不能得出岩石的全应力－应变曲线？ 2.8 什么是岩石的弹性模量、变形模量和卸载模量？
2.9 在三轴压力试验中岩石的力学性质会发生哪些变化？ 2.10 岩石的抗剪强度与剪切面上正应力有何关系？ 2.11 简要叙述库仑、莫尔和格里菲斯岩石强度准则的基本原理及其之间的关系。 2.12 简述岩石在单轴压力试验下的变形特征。 2.13 简述岩石在反复加卸载下的变形特征。 2.14 体积应变曲线是怎样获得的？它在分析岩石的力学特征上有何意义？ 2.15 什么叫岩石的流变、蠕变、松弛？ 2.16 岩石蠕变一般包括哪几个阶段？各阶段有何特点？ 2.17 不同受力条件下岩石流变具有哪些特征？ 2.18 简要叙述常见的几种岩石流变模型及其特点。 2.19 什么是岩石的长期强度？它与岩石的瞬时强度有什么关系？ 2.20 请根据坐标下的库仑准则，推导由主应力、岩石破断角和岩石单轴抗压强度给出的在坐标系中的库仑准则表达式，式中。 2.21 将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到100MPa时即发生破坏，破坏面与大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为65°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则)，试计算： 1)内摩擦角。 2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。
岩石力学 岩石的物理性质 一、 岩石的分类 火成岩：侵入岩和喷出岩。 沉积岩：砂岩（95%的油气储量）、页岩（待开采，如页岩气、煤层气）、石灰岩。 变质岩：不含油气。 二、 岩石的强度 主要取决于：组成其矿物的强度、连接结构形式、岩石的结构和整体构造、胶结物的成分和胶结方式 三、岩石的物理性质 孔隙度、渗透率、可压缩性、导电性、传热性的总称。 1、 孔隙度： 绝对孔隙度：φ = V 孔/V 岩总 孔隙度越高，岩石的力学性质越差。 有效孔隙度： φ有效 =V 连通/V 孔总。 2、 渗透性：在一定压力作用下，孔隙具有让流体（油、气、水）通过的性质。其大小 用渗透率来描述，反映了流体在岩石孔隙中流动的阻力的大小。 达西定律：A L h K Q ?=φ ...K Φ——反应岩石性质系数 含义：以粘度为1厘泊的流体完全饱和于岩石孔隙中，在1个大气压差的作用下，以层流的方式用过截面积为1cm 2,长度为1cm 的岩样时，其流量为1cm 3/s 。则渗透率为1达西（D ）。 3、 岩石中的油、气、水饱和度。… 4、 岩石的粒度组成和比表面积： 粒度组成的分析方法：筛分析法和沉降法。通过粒度得孔隙度。 比表面积：单位体积岩石内颗粒的总表面积。通过粒度组成估算比面。 孔隙度、粒度、比表三者之二求一 岩石的力学性质 岩石的类型、组成成分、结构构造、围压、温度、应变率、载荷等对其力学性质都有影响 一、 岩石变形性质的基本概念 1、 弹性：… 基本弹性参数E 、υ。 2、 塑性 3、 黏性：物体受力后，变形不能在瞬时完成，且应变率随应力的增加而增加的性质。 4、 脆性：受力后变形很小就发生破裂的性质。（ε>5%就发生破裂的称为塑性材料,小于 的称脆性材料） 5、 延性：发生较大塑性变形，但不丧失其承载能力的性质。 岩石在常温，常压下，并不是理想的弹性或塑性材料，而是几种的复合体，如塑弹性、塑弹塑、弹塑蠕。其本构关系略。 6、常温常压下岩石的典型应力-应变曲线：（重点） OA---塑性，应力增加快，但应变增加不多。原因：存在的孔隙和微裂隙被压实。其刚度增加。当围压大时，OA 段不明显。 AB---弹性； BC---塑性，应力增大不多，但应变增加多。在BC 段间任一点卸载后再加载，其强度会提高，称为硬化。B 点所对应的应力值为弹性极限。 到C 点，岩石没垮塌，还保持柱状，但有裂纹，不能加载，其承载能力变小，所以得
―――岩体力学作业之二 一、名词释义 l.结构面：①指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。 ②又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。 2.原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆（火成）结构面和变质结构面三类。 3.构造结构面：指在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层面等。 4.次生结构面：指在地表条件下，由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。 5.结构面频率：即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。 6.结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。 7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。 8.剪胀角（angle of dilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。 9.节理化岩体：是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。 10.结构面产状的强度效应：指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。 11.结构面密度的强度效应：指结构面发育程度(数量)对岩体强度所产生的影响。 12.岩体完整性指标：是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。 13.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。 14.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。 16.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10 cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)。 二、填空题 1.岩体是指经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成了一定的岩石成分和结构，赋存于一定地质环境中的地质体。因此，岩体力学性质与岩体中的、以及 2 密切相关。 2.岩体由结构面和结构体组成，结构面根据形成原因通常可分为三种类型：、 和。 3.在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为、以及三种类型。 4.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有、、1 以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成、、 1 等。 5.岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质。它包括岩体的特征、特征和1 特征等。 6.岩体结构面的剪切变形与、和有关。 7.岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌，它的组成要素包括：、、、 以及和。 8.岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质，也与密切相关。 9.岩体的强度不仅与组成岩体的的性质有关，而且与岩体内的有关，此外还与岩体有关。 10.岩体中存在各种结构面，结构面的变形大小主要由和控制的。
岩石力学 第一章 绪论 1、岩石力学是研究岩石或者岩体在受力的情况下变形、屈服、破坏及破坏后的力学效应。 2、岩石的吸水率的定义。 演示吸水率是指岩石在大气压力下吸收水的质量w m 与岩石固体颗粒质量s m 之比的百分数表示，一 般以a w 表示，即w 0s a s s m w 100%m m m m -==? 第二章 岩石的物理力学性质 1、影响岩石的固有属性的因素主要包括试件尺寸、试件形状、三维尺寸比例、加载速度、湿度等。 2、简述量积法测量岩石容重的适用条件和基本原理。 适用条件：凡能制备成规则试样的岩石均可 基本原理：G/A*H H ：均高；A ：平均断面；G ：重量 3、简述劈裂试验测岩石抗压强度的基本原理。 在试件上下支承面与压力机压板之间加一条垫条，将施加的压力变为线性荷载以使试件内部产生垂直于上下荷载作用方向的拉应力在对径压缩时圆盘中心点的压应力值为拉应力值的3倍而岩石的抗拉强度是抗压强度的1/10，岩石在受压破坏前就被抗拉应力破坏 4、简述蜡封法测量岩石容重的适用条件和基本原理。 适用条件：不能用量积法或水中称量法（非规则岩石试样且遇水易崩解，溶解及干缩湿胀的岩石） 基本原理：阿基米德浮力原理 首先选取有代表性的岩样在105~110℃温度下烘干24小时。取出，系上细线，称岩样重量（g s ）,持线将岩样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，检查岩样周围的蜡膜，若有起泡应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封岩样的重量（g 1），然后将蜡封岩样浸没于纯水中称其重量（g 2），则岩石的干容重（γd ）为： γd =g s /[（g 1-g 2）/γw -（g 1-g s ）/γn] 式中，γn 为蜡的容重（kN/m 3），.γw 为水的容重（kN/m 3） 附注：1. g 1- g 2即是试块受到的浮力，除以水的密度，（g 1- g 2）/γw 即整个试块体积。 2. （g 1- g s ）/γn 为蜡的体积 第三章 岩石的力学性质 1、岩石的抗压强度随着围压的增大而(增大或减小)? 增大而增大。 2、岩石的变形特性通常用弹性模量、变形模量和泊松比等指标表示。 ①弹性模量：岩石在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值。 ②变形模量：岩石在弹塑性变形阶段内，正应力和对应的总应变的比值。 ③泊松比：岩石在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值。 3、简述如何利用全应力-应变曲线预测岩石的蠕变破坏。 当岩石应力水平小于 H 点的应力值，岩石试件不会发生蠕变。
岩体力学习题 1、何谓岩体力学? 谈谈你对岩体力学的认识和看法。 1)岩体力学是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。 2)认识和看法：对于岩体力学的认识看法，主要还是体现在其形成发展的过程以及研究对象内容所囊括的重要意义。 岩体力学的形成和发展，是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。岩块物理力学性质的试验，地下洞室受天然水平应力作用的研究，可以追溯到19世纪的下半叶。20世纪初出现了岩块三轴试验，1920年，瑞士联合铁路公司采用水压洞室法，在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中，进行原位岩体力学试验，首次证明岩体具有弹性变形性质。1950～1960年，岩体力学扩大了应用范围，从地下洞室围岩稳定性研究扩展到岩质边坡和地基岩体稳定性研究等。1957年，法国的J.塔洛布尔著《岩石力学》，从岩体概念出发，较全面系统地介绍了岩体力学的理论和试验研究方法及其在水电工程上的应用。至50年代末期，岩体力学形成了一门独立的学科。60年代以来，岩体力学的发展进入了一个新的历史时期，研究内容和应用范围不断扩大，对不连续面力学效应和岩体性能进行了研究，取得了成果和发展；有限元法、边界元法、离散元法先后被引入，岩体中天然应力量测的加强与其分布规律不断被揭示。 岩体力学的理论基础直接来源于弹塑性力学，同时也包含了理论力学、材料力学等方面的知识，只是研究对象细化到了岩土体这一材料上，故而其研究的重要意义在于：大量岩体工程的开展必须要保证其既安全稳定又经济合理，所以要通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。诸如高坝坝基岩体及拱坝拱座岩体的变形和稳定性；大型露天采坑边坡、库岸边坡及船闸、溢洪道等边坡的稳定性；地下洞室围岩变形及地表塌陷；高层建筑、重型厂房和核电站等地基岩体的变形和稳定性；以及岩体性质的改善与加固技术等等。对这些问题能否做出正确的分析和评价，将会对工程建设和生产的安全性与经济性产生显著的影响，甚至带来严重的后果。 2、何谓岩块、岩体? 试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点? 1）岩块：指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。 2）岩体：指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体，是岩体力学研究的对象。 3）岩块与岩体：岩块是构成岩体的最小岩石单元体，岩体包含岩块； 岩体与土：土不具有刚性的联结，物理状态多变，力学强度低等，因而也不具有岩体的结构面。 3、何谓岩体分类? RMR 分类和Q 分类各自用哪些指标表示? 怎样求得? 1）岩体分类：在工程地质分组的基础上，通过对岩体的的一些简单和容易实测的指标，将工程地质条件与岩体参数联系起来，并借鉴已建的工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种方法。
一、名词解释 1、各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。 2、软化系数：饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。 3、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。 4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。 5、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。 6、平面应力问题：某一方向应力为0。（受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等） 7、平面应变问题：受力体呈等截面柱体，受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。 8、给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。 9、长时强度：作用时间为无限大时的强度（最低值）。 10、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象 11、支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。 12、平面应力问题：受力体呈等厚薄板状，所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。 13、给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。 14、准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。 15、剪胀现象：岩石受力破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。 16、滞环：岩石属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。 17、岩石的视密度：单位体积岩石（包括空隙）的质量。 18、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。 19、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度： 20、弹性后效：停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。 21、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。 22、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。 23、砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。 24、混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。 25、卓越周期：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。 26、工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。 27、工程地质条件：与工程建筑有关的地质要素的综合，包括：地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建筑材料六个方面。 28、滑坡：斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面（带）产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。 29、振动液化：饱水砂、粉砂土在振动力的作用下，抗剪强度丧失的现象。 30、混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀性有所增强，这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效应。 31、基本烈度：指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下
（建筑工程管理）爆破工程地质(岩石工程分类与力学 性质)
爆破工程地质（岩石工程分类和力学性质） 发布时间：2010-01-2210:39 116岩石物理力学性质physical-mechanicalproperty0frock 岩石对物理条件及力作用的反应，包括岩石物理和岩石力学性质。在力学特性中仍包括渗流特性，机械特性(硬度、弹性、压缩及拉伸性、可钻性、剪切性、塑性等)。 117岩石物理性质petrophysicalpropertiesofrock 岩石物理性质主要有：岩石的密度、岩石的空隙性、岩石的波阻抗、岩石的风化程度等各种特性参数和物理量。 118岩石工程分类engineeringclassificationofrocks 从岩石工程的角度据岩石强度、裂隙率、风化程度和其它特征指标将其划分成各种类别赢等级，如完整岩石、新鲜岩石、风化岩石、蚀变岩石、块状岩体、层状岩体、软弱夹层等。119岩体工程分类法engineeringclassificationofrockmass 把工程岩体质量的好坏分成有限和有序类别的方法。作为评价岩体工程稳定性，进行工程设计和施工管理的基础的工程岩体分类，壹般包含三个方面的工作：1)依据研究对象确定分类因素，构成分级指标作为分级的判据；2)合理选择用分级指标组成的分级模型，得到划分档次的标准；3)根据工程需要确定分级数目。分类的结果要经过实践检验。 120岩石质量分类rockmassclassification 依据岩石材料的物理性质(非均匀性、各向异性和渗透性)、机械性质或对采掘作业的阻力(如可爆性或可挖性)将岩石进行分类的方法。Barton1974年制定的QC(品质)系统和Bieniawski1973年建立的RMR(岩石质量测定)系统可建议用于爆破目的的岩石质量分类。121岩体RQD指标rockqualitydesignation 岩心中长度等于或大于10cm的岩心的累计长度占钻孔进尺总长度的百分比。它反映岩体被各种结构面切割的程度。RQD值规定用直径为54mm金刚石钻头、双层岩心管钻进获得。此指标为美国迪尔(D.V.Deere)于1964年首先提出，且用于岩体分级，也称岩石质量指标。 122岩体RMR指标rockmassratingsystem 波兰人宾尼奥斯基(Z.T.Bieniawski)于1973—1975年提出的地质力学分级法，且用计分法表示岩体质量好坏。 123岩体Q指标theQ-systemofrockstrength 1974年挪威学者巴顿(N.Barton)提出岩体质量指标Q分类法，由RQD、节理组数(?n)、节理面粗糙度(?k)、节理蚀变程度(?a)、裂隙水影响因素(?w)以及地应力影响因素(SRF)等6项指标组成Q值计算式，Q值愈大，表示岩体质量愈好。 124岩石非连续性discontinuityofrock 指岩石内的缺陷影响应力和声波传播的性质。岩石的缺陷是指岩石的孔隙、节理、裂隙和层面等。岩石的非连续性对其物理力学性质及渗透性影响很大。 125岩石非均匀性nonhomogeneityofrock 指岩石成分、结构和构造在各不同方向上的不均匀分布。 126岩石断裂韧性fracturetughnessofrock 指岩石抵抗裂纹扩展的能力。在平面裂纹应力分析中，裂纹面分为三种基本位移模式(张开型、错动型、撕开型)。张开型裂纹最适合于脆性固体中裂纹传播。
1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）。 （ A ）岩体中含有大量的不连续面 （ B ）岩体中含有水 （ C ）岩体为非均质材料 （ D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（）。 （ A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （ B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （ C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （ D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力 5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（） （A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（） （A）原生结构面（B）构造结构面（C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（） （A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体 （B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体 （C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体 （D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体 10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（） （A）结构面的性质（B）结构体型式 （C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑
1.自然界中的岩石按地质成因分类可分为几大类，各有什么特点？ 按照成因分为：岩浆岩，沉积岩，变质岩。 各自特点：岩浆岩通常具有较高的力学强度和均质性。 沉积岩具有层理构造，沿不同的方向表现出不同的力学性能。 变质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关，而且与变质作用的性质和变质程度有关。 2.岩石的结构和构造有何区别？岩石颗粒间的联结有哪几种？ 答：结构是针对构成岩石的微细粒子部分而言的，而岩石的构造是指较大的部分，构造比结构使用更广泛。 联结有结晶联结和胶结联结。 3.岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ a 重力密度（重度）：岩石单位体积（包括岩石中的孔隙体积）的重量。r = W/V b 质量密度：岩石单位体积（包括岩石中的孔隙体积）的质量。 c 相对密度：岩石的干重量除以岩石的实体积（不包括岩石中的孔隙体积）所得的量与1个大气压下4 C时的纯水的重度的比值。Gs = Ws/VsRw d 孔隙率：岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比。 n = Vv/V e 孔隙比：孔隙的体积Vv与固体的体积Vs的比值。e = Vv/Vs e = n/1-n f 天然含水率：天然状态下岩石中水的重量Ww与岩石烘干重量Ws比值的百分率。 g 吸水率：干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量Ww与岩石干重量Ws之比的百分率 h 饱水率：岩样在强制状态下，岩样的最大吸入水的重量与岩样的烘干重量的比 值的百分率。 I 饱水系数：岩石吸水率与饱水率比值的百分率。 J 渗透性：在水压力作用下，岩石的空隙和裂缝透过水的能力。 k 膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。 l 崩解性：岩石与水相互作用时失去黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性 能。 m 软化性：岩石与水相互作用时强度降低的特性。 o 抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能。
实验一岩石单轴抗压强度试验 1.1 概述 当无侧限岩石试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。 在测定单轴抗压强度的同时，也可同时进行变形试验。 不同含水状态的试样均可按本规定进行测定，试样的含水状态用以下方法处理： （1）烘干状态的试样，在105～1100C下烘24h。 （2）饱和状态的试样，使试样逐步浸水，首先淹没试样高度的1/4，然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处，6h后全部浸没试样，试样在水下自由吸水48h；采用煮沸法饱和试样时，煮沸箱内水面应经常保持高于试样面，煮沸时间不少于6h。 1.2 试样备制 （1）试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块，试件备制中不允许有人为裂隙出现。按规程要求标准试件为圆柱体，直径为5cm，允许变化范围为4.8～5.2cm。高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样，但高径比必须保持=2:1～2.5:1。 （2）试样数量，视所要求的受力方向或含水状态而定，一般情况下必须制备3个。 （3）试样制备的精度，在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。两端面的不平行度最大不超过0.05mm。端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25度。 1.3 试样描述 试验前的描述，应包括如下内容： （1）岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小，胶结物性质等特征。 （2）节理裂隙的发育程度及其分布，并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。 （3）测量试样尺寸，并记录试样加工过程中的缺陷。 1.4 主要仪器设备 试样加工设备：钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。 量测工具与有关检查仪器： 游标卡尺、天平（称量大于500g，感量0.01g），烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。 加载设备： 压力试验机。压力机应满足下列要求： （1）有足够的吨位，即能在总吨位的10%～90%之间进行试验，并能连续加载且无冲击。 （2）承压板面平整光滑且有足够的刚度，其中之一须具有球形座。承压板直径不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍。如大于两倍以上时需在试样上下端加辅助承压板，辅助承压板的刚度和平整光滑度应满足压力机承压板的要求。 （3）压力机的校正与检验应符合国家计量标准的规定。 1.5 试验程序 （1）根据所要求的试样状态准备试样。 （2）将试样置于压力机承压板中心，调整有球形座的承压板，使试样均匀受力。
岩石岩体区别：岩石可以瞧作就是一种材料，岩体就是岩石与各种不连续面的组合体；岩石可以瞧作就是均质的，岩体就是非均质的（在一定的工程范围内）;岩石具有弹、塑、粘弹性，岩体受结构面控制，性质更复杂，强度更低;岩体通常就是指一定工程范围内的地质体，岩石则无此概念。 岩石力学就是一门研究岩石在外界因素■（如荷载、水流、温度变化等）作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。又称岩体力学，就是力学的一个分支。研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它就是一门新兴的，与有关学科相互交叉的工程学科，需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学等知识，并与这些学科相互渗透。 研究对象［对象:岩石一对象一岩石材料一地壳中坚硬的部分； 复杂性:地质力学环境的复杂性（地应力、地下水、物理、化学作用等）
研究方法：物理模拟T岩石物理力学性质常规实验，地质力学模型试验； 数学模型T如有限元等数值模拟； 理论分析T用新的力学分支，理论研究岩石力学问题； 由于岩石中存在各种规模的结构面（断裂带、断层、节理、裂隙）7致使岩石的物理力学性质T不连续、不均匀、各向异性T因此，有必要引入刻划不均一程度的参数。 各向异性：指岩石的强度、变形指标（力学性质）随空间方位不同而异的特性。 岩石力学问题的研究首先应从岩石的基本物理力学性质研究入手， 1.岩石的容重：指单位体积岩石的重量。2、比重（Gs）指岩石干重量除以岩石的实体积（不含孔隙体积）的干容重与4无水的容重的比值。3、孔隙率（n%）指岩石内孔隙体积与总体积之比。4、天然含水量:指天然状态下，岩石的含水量与
岩石干重比值的百分比。5、吸水率：指岩石在常温条件下浸水48小时后，岩石内的含水量与岩石干容重的比值。6、饱与含水率：指岩样在强制状态（真空、煮沸或高压）下，岩样最大吸水量与岩石干重量比值。7、饱水分数：指岩石吸水率与饱水率的比值百分率。8抗冻系数。9、软化系数。10、渗透系数K与吕容系数Lu。 岩体的工程分类：岩体质量指标RQD,RQD值的大小,反映了岩体完整程度T岩体分类。 岩石的水理性质：岩石遇水后会引起某些物理、化学与力学性质的改变，岩石的这种性质称为岩石的水理性。 1、岩石的吸水性 2、岩石的软化性 3、岩石的膨胀性 4、岩石的崩解性 5、岩石的抗冻性 6、岩石的透水性岩石的碎胀性、 岩石的强度:重要性（工程安全、经济效益）【岩石由固体，水，空气等三相组成。】 复杂性:岩石的强度包括岩块的强度与结构面的强度，以及耦合效益+地质环境因素影响（地应力、地下水等） 岩石的破坏形式：1、脆性破坏：岩石发生破坏时，变形很小，明显声响，一般发生在单轴或低围压坚硬岩石。 2、塑性破坏：破坏时，变形较大，有明显的“剪胀”效应，一般发生在较软弱岩石或高围压坚硬岩石 3、沿软弱结构面（原生）剪切破坏。
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，也是岩体力学中研究最早、最完善 的力学性质。 岩石密度：天然密度、饱和密度、 质量指标密度、重力密度 岩石颗粒密度 孔隙性孔隙比、孔隙率 含水率、吸水率 水理指标 渗透系数 抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率 抗冻性抗冻性系数 单轴抗压强度 单轴抗拉强度 抗剪强度 三向压缩强度 岩石的基本物理力学性质 ◆岩石的变形特性 ◆岩石的强度理论 试验方法参照标准：《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266-99）。 第二章岩石的基本物理力学性质 第一节岩石的基本物理性质 第二节岩石的强度特性 第三节岩石的变形特性
第四节岩石的强度理论 回顾----岩石的基本构成 岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，一般而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。 岩石是构成岩体的基本组成单元。相对于岩体而言，岩石可看作是连续的、均质的、各向同性的介质。 岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定的。 回顾----岩石的基本构成 一、岩石的物质成分 ●岩石是自然界中各种矿物的集合体。 ●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。 ●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。 ●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。 回顾----岩石的基本构成 二、岩石的结构 是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。 回顾----岩石的基本构成 ●岩石结构连结 结晶连结和胶结连结。 结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。这种连结结晶颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，但随结构的不同而有一定的差异。 胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物在一起的连结。对于这种连结的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。从胶结物来看，硅质铁质胶结的岩石强度较高，钙质次之，而泥质胶结强度最低。 回顾----岩石的基本构成 ●岩石中的微结构 岩石中的微结构面（或称缺陷），是指存在于矿物颗粒内部