岩石力学发展
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岩石力学在信息科学中的运用与发展人类改造地球的能力日新月异,各项工程蓬勃发展,这就需要我们运用信息科学的相关知识对岩石工程有一定认识,岩石工程分析和设计的重点是对岩石工程条件的评价,岩石工程工程变形、破坏的预测以及相应工程措施的决策。
岩石力学是近代发展起来的一门新兴学科和边缘学科,是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。
岩石属于固体,岩石力学应属于固体力学的范畴。
一般从宏观的意义上,把固体看做连续介质。
岩石工程的计算中存在大量不确定性因素,如岩石的结构、性质、节理、裂隙分布、工程地质条件等均存在大量不确定性,所以传统连续介质理论作为一种确定性研究方法是不适合用于解决岩石工程问题的自然界中有各种各样的岩石,不同成因的岩石具有不同的力学特性,因此有必要运用信息科学知识根据不同成因对岩石进行分类。
根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩、和变质岩三大类。
1、岩浆岩的性质岩浆岩具有较高的力学强度,可作为各种建筑物良好的地基及天然建筑石料。
但各类岩石的工程性质差异很大。
深成岩具结晶联结,晶粒粗大均匀,孔隙度小、裂隙较不发育,岩块大、整体稳定性好,但值得注意的是这类岩石往往由多种矿物结晶组成,抗风化能力较差,特别是含铁镁质较多的基性岩,则更易风化破碎,故应注意对其风化程度和深度的调查研究。
浅成岩中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小、抗风化性能较深成岩强,但斑状结构岩石的透水性和力学强度变化较大,特别是脉岩类,岩体小。
喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙,透水性较大。
此外,喷出岩多呈岩流状产出,岩体厚度小,岩相变化大,对地基的均一性和整体稳定性影响较大。
2、沉积岩的性质碎屑岩的工程地质性质一般较好,但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。
此外,碎屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。
粘土岩和页岩的性质相近,抗压强度和抗剪强度低,受力后变形量大,浸水后易软化和泥化。
若含蒙脱石成分,还具有较大的膨胀性。
第一章 绪论1、岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学;它是力学的一个分支;它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。
2、岩石力学研究的目的:科学、合理、安全地维护井巷的稳定性,降低维护成本,减少支护事故。
3、岩石力学的发展历史与概况: (1)初始阶段(19世纪末—20世纪初)1912年,海姆(A.Hmeim )提出了静水压力理论:金尼克(A.H.ΠHHHHK )的侧压理论: 朗金(W.J.M.Rankine )的侧压理论: (2)经验理论阶段( 20世纪初—20世纪30年代)普罗托吉雅克诺夫—普氏理论:顶板围岩冒落的自然平衡拱理论; 太沙基:塌落拱理论。
4、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)深埋巷道属于无限域问题,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; 5、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素矿物:地壳中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相互结合的情况; 构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系;第二章 岩石力学的地质学基础 1、岩石硬度通常采用摩氏硬度,选十种矿物为标准,最软是一度,最硬十度。
这十种矿物由软到硬依次为:l-滑石; 2-石膏;3-方解石;Hγ1νλν=-H λγH λγ4-萤石;5-磷灰石;6-正长石;7-石英;8-黄玉; 9-刚玉;10-金刚石;2、解理:是指矿物受打击后,能沿一定方向裂开成光滑平面的性质,裂开的光滑平面称为解理面。