高等岩石力学第四讲
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高等岩体力学
矿山岩体力学分析中的系统方法摘要：首先用系统思想认识矿山岩体这一复杂力学分析对象，考察复杂岩体系统的特性。
然后在矿山岩体的力学分析中引入系统科学的分析方法并论述了相关的问题。
提出：发展系统方法与力学方法、岩石工程实际三者相结合，是解决复杂矿山岩体力学分析问题的有效逢径。
关键词：力学分析矿山岩休系统模拟1 问题的提出科学研究的对象是客观自然界，自然界中的实际对象往往很复杂。
事物的客观规律又具有较强的隐蔽性，而科学研究的目的在于从客观存在的大量错综复杂的现象中发现事物的本质和规律。
采矿工程学科研究的对象是自然界的地层，称为岩体。
它是长期遭受到地质运动而被破坏过的岩石。
也是具有多种层次的结构体，包括(地壳)板块、断层、裂隙、层理及节理等，因此说，矿山岩体是一个极其复杂的结构体。
岩石力学是研究岩石及岩石结构的力学性能和力学行为的理论和应用学科，它以岩石为研究对象。
探讨岩石对其周围物理环境中力场反应的力学分支。
问世几十年来，解决了大量的工程问愿，获得了广泛的应用。
但随着岩石工程结构的日益复杂，岩石力学遇到了许多难以克服的困难，尤其是对复杂岩体的力学分析，所得结果与实际情况往往相去甚远，使得工程界很长一个时期以来一直以经验为主来指导复杂岩体结构的设计与施工。
科学研究是从同题着手的，面对十分复杂的岩体结构，如何进行较为精确的力学分析。
使力学分析的结果与实际情况相近?对于这个问愿的解决，许多岩石力学工作者作了大量的努力，但仍未从根本上取得成效。
计算技术和数值方法的发展曾使人们产生极大的希望，但在多年的研究之后，问题并无大的改观。
近年来人们认识到系统科学方法的作用，开始用系统观点来观察和认识事物。
用系统科学方法来指导问题的解决。
本文想依此观点和方法对矿山岩体的力学分析做些探讨。
2 认识矿山岩体中的系统思想唯物辩证的思维方式突出的特点是把自然界看成是一个有千丝万缕联系的有机整体。
现代系统思维继承和发展了辩证的整体性思维方式。
岩石力学全
目录第一章岩石力学的研究进展 (3)第二章工程岩石的地质特性 (4)§2.1 基本概念 (4)§2.2 岩石的矿物学特性 (4)§2.3 岩体结构 (5)§2.4 岩体的天然应力 (5)§2.5 风化作用对岩体力学特征的影响 (6)§2.6 水对岩体特性的影响 (6)第三章工程岩体分级 (6)§3.1 概述 (6)§3.2 影响岩体工程性质的主要因素 (7)§3.3 岩体质量描述及其表达式 (8)第四章室内岩块试验分析 (11)§4.1 岩块的空隙性和水理性 (11)§4.2 岩块的单轴抗压试验 (12)§4.3 岩块三轴压缩试验 (13)第五章岩体天然应力及其测试原理与技术 (15)§5.1 概述 (15)§5.2 岩体天然地应力状态及高地应力现象 (15)§5.3 岩体天然地应力测试原理和方法 (16)第六章岩石的变形及其影响因素 (18)§6.1岩石的变形和强度特征及影响因素 (18)§6.2岩石的流变特性 (23)第七章岩体变形及强度.............................................................................. 错误！未定义书签。
§7.1 岩体变形测试................................................................................ 错误！未定义书签。
§7.2 岩体的强度.................................................................................... 错误！未定义书签。
北京交通大学高等岩石力学课件1 岩石与岩体的力学特性
随之增大，当围压增大到一定值后，岩石变形就
成为典型的塑性流动。
(3) 主应力差在一定范围内，岩石的变形特征仍符合 弹性阶段特征。
(4) 当围压较小时，类似于单轴压缩存在剪胀现象， 随着围压的增大，剪胀现象将会完全消失。
(5) 随着围压的提高，岩石将由脆性逐渐变为延性，表
现出明显的塑性流动特征。
通常把岩石由脆性转化为延性的临界围压称为 转化压力。
H
劈裂试验 = 0.5
斜面剪切试验 = 1.0
试件加工精度:
沿试件高度，直径误差不大于0.3mm
D
上下端面的不平整度误差不大于0.05mm
端面应垂直与轴线，偏差角度不大于0.25度
取样要求：完整岩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，不含节理裂隙
1.2 岩石的单轴压缩强度与变形 1 试验设备与仪器
普通压力机、刚性压力 机、电液伺服控制压力机。
1.4 岩石抗拉强度
1）单轴拉伸试验 岩石的单轴抗拉强度：
Pmax ——试件被拉断时的最大荷载；
A ——试件的横截面面积。
2） 劈裂试验（巴西试验） 岩石的抗拉强度：
D，l ——试件的直径和厚度； P ——劈裂时的最大荷载。 1 承压板，2 钢丝，3 试件
将试件受力简化为如图所示的力学模型，试 件内部的应力状态：
4 生成条件 5 风化作用 6 密度 7 水的作用
1.5.2 试验方法上的因素 8 试件形状和尺寸
9 加载速率 10 温 度
2 岩体的力学特性
本章主要内容： 结构面的基本力学性质 岩体的力学性质
2.1 绪 论
2.1.1 岩体的变形与强度的主要影响因素
1. 组成岩体的岩石材料性质的影响； 2. 岩体中结构面力学性质的影响； 3. 岩体内结构面的发育组合情况——岩体结构类型 的影响； 4. 赋存环境的影响，特别是水和地应力的影响。
高等岩石力学试题答案(2012)
1..简述岩石的强度特性和强度理论，并就岩石的强度理论进行简要评述。
答：岩石作为一种天然工程材料的时候，它具有不均匀性、各向异性、不连续等特点，并且受水力学作用显著。
在地表部分，岩石的破坏为脆性破坏，随着赋存深度的增加，其破坏向延性发展。
岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破坏。
当然岩石的破坏与诸多因素有关，如温度、应变率、湿度、应变梯度等。
但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响，其他因素影响研究并不深入，故未予考虑。
(1). 剪切强度准则a.Coulomb-Navier准则Coulomb-Navier准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏，它不仅与该剪切面上剪应力有关，而且与该面上的正应力有关。
岩石并不沿着最大剪切应力作用面产生破坏，而是沿其剪切应力和正应力最不利组合的某一面产生破裂。
即：ϕτtanσ=C+式中ϕ为岩石材料的内摩擦角，σ为正应力，C为岩石粘聚力。
b. Mohr破坏准则根据实验证明：在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性关系。
但随着围压的增大，与关系明显呈现非线性。
为了体现这一特点，莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程，即：()στf=此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等各种曲线形式，具体视实验结果而定。
虽然从形式上看，库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广到曲线，但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。
c. 双剪的强度准则Mohr强度准则是典型的单剪强度准则，没有考虑第二主应力的作用。
我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发，提出了双剪强度理论和适用于岩土介质的广义双剪强度理论，并得到了双剪统一强度理论：()3211t b b σσσασ=+--αασσσ++≤1312()t b b σασσσ=-++31211 αασσσ++≥1312式中α和b 为两个材料常数，是岩石单轴抗拉强度。
在主应力空间里，上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表面。
高等岩石力学--岩石动力学及流变特性 ppt课件
ppt课件
14
流变模型（rheological models）
ppt课件
15
ppt课件
16
西原模型
最能全面反映岩石的弹-粘弹-粘塑性特性
ppt课件
17
目前岩石流变研究方向和内容
软岩和节理发育岩体的流变试验研究 流变模型辨识及其参数确定
流变力学手段在收敛约束方法及隧道结构设 计优化中的应用
高地应力隧道围岩非线性流变及其对硐室衬 砌支护的力学效应 岩石流变损伤与断裂研究
ppt课件
13
相关定义
Elastic Plastic Viscous Elastoplasticity Viscoelasticity Viscoplasticity Elastoviscoplasticity Creep Relaxation Fatigue Rheology Rheological models
第11章 岩石动力学及流变特性
Rock dynamics and Rheology
ppt课件
1
10.1 引言
ppt课件
2
10.2 应力波(stress wave)
ppt课件
3
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4
ppt课件
5
)
,
E
2(1
)
CP2
2
, CS2
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6
vS 1 2 vP 2(1 )
ppt课件
7
ppt课件
8
ppt课件
9
岩石和岩体中纵、横波的波速的意义 波速的测定 波传播反映的信息(多波多分量勘探) 波在界面反射
精品课程《岩石力学》PPT课件
模拟分析：光弹应力分析、相似材料模型试验、离 心模型试验
(4) 整体综合分析方法
将实验、理论和工程监测以及经验相结合，利用信 息、系统科学理论进行计算机科学决策
七、岩石力学的应用范围
(1) 水利水电工程
坝基及坝肩稳定性、防渗加固理论和技术 有压和无压引水隧道设计、施工及加固理论技术 大跨度高边墙地下厂房的围岩稳定及加固技术 高速水流冲刷的岩石力学问题 水库诱发地震的预报问题 库岸稳定及加固方法
1956年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行的一次专业会议上， 开始使用“岩石力学”这一名词，并由该学院汇编了“岩石 力学论文集”。在论文集的序言中说：“它是与过去作为一 门学科而发展起来的土力学，有着相似的概念的一门学科， 对这种有关岩石的力学方面的学科，现取名为岩石力学”。
1957年在巴黎出版的塔洛布尔（J. Talobre）的专著“岩石力学”是 这方面较早的一本较系统的著作。其后，开始形成了不同的 岩石力学学派（如法国学派，偏重于从弹塑性理论方面来研 究；奥地利学派，偏重于地质构造方面来研究）。
(2) 采矿工程
露天采矿边坡设计及稳定加固技术 井下开采中巷道和采场围岩稳定性问题，特
别是软岩巷道和深部开采地压控制问题 矿柱稳定性及开采优化设计问题(采场结构、
开采顺序、开挖步骤等)设计问题 矿井突水预测、预报及预处理理论和技术 岩爆、煤与瓦斯突出及预处理理论和技术 采空区处理及地面沉降问题 岩石破碎问题
(5) 石油工程 岩石应力与渗透性及采油技术 钻探技术与井壁稳定性 岩石力学与地球物理勘探综合研究 石油、天然气运输与储存工程对环境的影响
(6) 海洋勘探与开发工程 (7) 核电站建设中核废料处理技术 (8) 地层热能资源开发技术问题 (9) 地震预报中的岩石力学问题 (10) 地下军事工程及防护问题
(4) 整体综合分析方法
将实验、理论和工程监测以及经验相结合，利用信 息、系统科学理论进行计算机科学决策
七、岩石力学的应用范围
(1) 水利水电工程
坝基及坝肩稳定性、防渗加固理论和技术 有压和无压引水隧道设计、施工及加固理论技术 大跨度高边墙地下厂房的围岩稳定及加固技术 高速水流冲刷的岩石力学问题 水库诱发地震的预报问题 库岸稳定及加固方法
1956年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行的一次专业会议上， 开始使用“岩石力学”这一名词，并由该学院汇编了“岩石 力学论文集”。在论文集的序言中说：“它是与过去作为一 门学科而发展起来的土力学，有着相似的概念的一门学科， 对这种有关岩石的力学方面的学科，现取名为岩石力学”。
1957年在巴黎出版的塔洛布尔（J. Talobre）的专著“岩石力学”是 这方面较早的一本较系统的著作。其后，开始形成了不同的 岩石力学学派（如法国学派，偏重于从弹塑性理论方面来研 究；奥地利学派，偏重于地质构造方面来研究）。
(2) 采矿工程
露天采矿边坡设计及稳定加固技术 井下开采中巷道和采场围岩稳定性问题，特
别是软岩巷道和深部开采地压控制问题 矿柱稳定性及开采优化设计问题(采场结构、
开采顺序、开挖步骤等)设计问题 矿井突水预测、预报及预处理理论和技术 岩爆、煤与瓦斯突出及预处理理论和技术 采空区处理及地面沉降问题 岩石破碎问题
(5) 石油工程 岩石应力与渗透性及采油技术 钻探技术与井壁稳定性 岩石力学与地球物理勘探综合研究 石油、天然气运输与储存工程对环境的影响
(6) 海洋勘探与开发工程 (7) 核电站建设中核废料处理技术 (8) 地层热能资源开发技术问题 (9) 地震预报中的岩石力学问题 (10) 地下军事工程及防护问题
高等岩石力学第一讲
岩体的特征 岩体既不是理想的弹性体，也不是典型的塑 性体，既不是连续介质，又不是松散介质，而是 一种特殊的复杂的地质体，这就造成了研究它的 困难性和复杂性。因此，只用一般的固体力学理 论尚不能完善解决岩体工程中的所有问题。
1.2 岩石的结构和构造
岩石的物理力学性质除与其组成成分有关外,还取决于 岩石的结构和构造。 岩石的结构是指矿物颗粒的形状、大小和联结方式所 决定的结构特征。 岩石的构造则是指各种不同结构的矿物集合体的各种 分布和排列方式。 岩石颗粒间的联结分为结晶联结和胶结联结两类。 以风化程度划分，岩石分为微风化、中等风化和强风 化岩石。 以坚硬程度划分，岩石分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、 软岩和极软岩。
岩体是地质历史的产物，在长期的成岩及变形过程中 形成了它们特有的结构。 岩体结构包括两个基本要素，结构面和结构体。 结构面即岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小 的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面，它是在 地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的。 被结构面分割而形成的岩块，四周均被结构面所包围， 这种由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体称为结 构体。 结构面是岩体的重要组成部分.岩体质量的好坏与结构 面的性质密切相关. 岩石和岩体是既有区别又互相联系的两个概念。岩石 是岩体的组成物质，岩体是岩石(结构体)和结构面的统一 体。
第 一 讲 岩石的物理力学性质
本章内容： 1.1 岩石与岩体的基本概念 1.2 岩石的结构和构造 1.3 岩石的基本物理性质 1.4 岩石的强度
1.5 岩石的变形
重点:
1、岩石与岩体，岩石的基本物理性质；
2、岩石的单轴压缩变形特性，应力－应变全过程曲 线的工程意义；
3、岩石的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及其实验 室测定方法； 4、岩石在三轴压缩条件下的力学特性； 5、岩体强度的各向异性；
高等岩体力学-学习内容要求
《高等岩体力学》全面阐述岩石静力学、动力学、流变学及水力学基本内容和研究前景，并把损伤力学，断裂力学、块体力学的基本原理和研究方法引入到岩石力学中，构建了岩石力学的基本理论框架。
分形理论、块体理论和流形单元法等典型新理论和新方法在岩石力学中的应用。
1.预修课程工程地质学，材料力学，弹性力学，塑性力学，有限元方法等2.课程性质岩体力学是介于地学与力学之间的一门新兴的边缘学科，是一门认识和控制岩石工程系统的力学行为和功能的科学。
在地质、采矿工程、土木建筑、水利水电、铁路、公路、地震、石油、地下工程、海洋工程，以及国防工程等部门都广泛地应用这门学科的理论和知识，岩石力学在这些工程领域中起着重要的作用。
本课程开设于水利工程、岩土工程专业的硕士研究生。
3.课程的主要内容第一章绪论（岩石力学的简单回顾，岩石力学与工程发展展望）第二章岩石的基本物理力学特性及其实验岩石力学性质的室内常规测试单轴压缩试验（单轴抗压强度，弹性模量，泊松比）三轴压缩试验抗拉试验（直接拉伸，间接拉伸）剪切试验点荷载试验岩体力学性质试验研究（现场岩体变形试验，现场岩体强度试验－混凝土与岩体接触面直剪，结构面直剪，软弱结构面剪切流变，岩体抗剪强度，岩体压缩强度试验等）测试新技术，如电液伺服试验机和刚性试验机，声发射测试，红外辐射测试等。
第三章岩石的本构关系与强度理论本构关系指岩石在受载过程中的应力应变关系。
强度理论是考察岩石在极限破坏时的应力或应变满足的条件。
第四章岩石流变力学岩石流变理论及长期强度，岩石流变问题的解析解方法等第五章岩体天然应力状态及其测试技术应力解除法及恢复法原理，表面应力测试，孔内应力测试，水压致裂法（地壳深部应力测量），Kaisai效应等第六章岩石的动力学行为岩石与岩体的基本动力学特性，岩石动力试验技术与方法，应力波在岩石地层中的传播，岩体声发射观测原理及工程应用第七章岩石水力学（岩体裂隙渗流特点，裂隙岩体渗流理论，岩体渗流参数的确定等）第八章岩石力学的数值模拟（几种流行的方法，有限元，有限差分FLAC，边界元，离散元，流行元，无单元等）有限元方法的基本方程，非线性问题的基本解法，非线性弹性问题的有限元解法，弹塑性问题的有限元解法，流变问题的有限元分析。
《高等岩石力学》课件
用于模拟岩石在三轴压力下的力学行为，包括应力应变关系、破裂模式等。
岩石声波测试仪
用于测量岩石的声波速度，评估岩石的完整性、孔隙 度和弹性参数。
岩石CT扫描仪
通过X射线扫描岩石，获取岩石内部的结构和孔隙分 布信息。
岩石力学实验方法
直接拉伸试验
测量岩石在拉伸载荷下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗拉强度和变形 特性。
《高等岩石力学》ppt课件
目 录
• 岩石力学基础 • 岩石力学性质 • 岩石力学实验 • 岩石工程稳定性分析 • 岩石工程防护与加固 • 高等岩石力学应用案例
01
岩石力学基础
岩石力学定义
总结词：基本概念
详细描述：岩石力学是一门研究岩石在各种外力作用下的变形、破裂、破坏和流 动等行为的科学。它涉及到岩石的物理性质、力学行为和地质环境等多个方面。
单轴压缩试验
测量岩石在单轴压缩下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗压强度和变形 特性。
三轴压缩试验
模拟岩石在实际地质环 境中的受力状态，测量 岩石在三轴压力下的应 力-应变关系。
岩石力学实验结果分析
强度分析
根据实验结果，分析岩石的抗压、抗拉和抗剪 强度，评估岩石的稳定性。
变形特性分析
分析岩石的应力-应变曲线，了解岩石的弹性、 塑性 Nhomakorabea破裂特性。
地下水监测
通过监测地下水的变化情况，评估地下水对岩体的影响和破坏程 度。
06
高等岩石力学应用案 例
岩石工程设计案例
总结词 详细描述 详细描述 详细描述
通过实际案例分析，展示高等岩石力学在岩石工程设计中的应 用。
介绍某大型水电站岩石高边坡设计，如何运用高等岩石力学的 理论和方法，对边坡稳定性进行评估，并设计出合理的支护结
岩石声波测试仪
用于测量岩石的声波速度，评估岩石的完整性、孔隙 度和弹性参数。
岩石CT扫描仪
通过X射线扫描岩石，获取岩石内部的结构和孔隙分 布信息。
岩石力学实验方法
直接拉伸试验
测量岩石在拉伸载荷下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗拉强度和变形 特性。
《高等岩石力学》ppt课件
目 录
• 岩石力学基础 • 岩石力学性质 • 岩石力学实验 • 岩石工程稳定性分析 • 岩石工程防护与加固 • 高等岩石力学应用案例
01
岩石力学基础
岩石力学定义
总结词：基本概念
详细描述：岩石力学是一门研究岩石在各种外力作用下的变形、破裂、破坏和流 动等行为的科学。它涉及到岩石的物理性质、力学行为和地质环境等多个方面。
单轴压缩试验
测量岩石在单轴压缩下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗压强度和变形 特性。
三轴压缩试验
模拟岩石在实际地质环 境中的受力状态，测量 岩石在三轴压力下的应 力-应变关系。
岩石力学实验结果分析
强度分析
根据实验结果，分析岩石的抗压、抗拉和抗剪 强度，评估岩石的稳定性。
变形特性分析
分析岩石的应力-应变曲线，了解岩石的弹性、 塑性 Nhomakorabea破裂特性。
地下水监测
通过监测地下水的变化情况，评估地下水对岩体的影响和破坏程 度。
06
高等岩石力学应用案 例
岩石工程设计案例
总结词 详细描述 详细描述 详细描述
通过实际案例分析，展示高等岩石力学在岩石工程设计中的应 用。
介绍某大型水电站岩石高边坡设计，如何运用高等岩石力学的 理论和方法，对边坡稳定性进行评估，并设计出合理的支护结
高等岩石力学-引言
绪论
3.岩石力学的基本任务
3.1 岩石力学的产生与定义
3.2 岩石力学涉及的主要领域
3.3 岩石力学的基本任务
绪论
3.1 岩石力学的产生与定义 1) 岩石力学的产生 2) 岩石力学的定义 3) 岩石力学与其他学科间的关系 4）岩石力学涉及对象及其所处环境
绪论 1) 岩石力学的产生
z 由于矿产资源勘探开发、能源开发、交通运输工 程、城市建设和地下空间发展的需要
绪论
4) 岩石力学涉及对象及其所处环境
z涉及的对象复杂：天然地质体 z赋存的环境复杂：地应力、地下水和地温
绪论 岩石与岩体的基本特征：
1.是非连续非均质各向异性的材料； 2.承受原始应力作用，主要包括重力和地质构造力，
重力场是以铅垂应力为主，构造应力场通常是以水 平应力为主； 3.其内部存在着一个裂隙系统，既是断裂的又是连续 的，岩体是断裂与连续的统一体,可称之为裂隙介质 或准连续介质。当岩体应力超过其强度时，就会使 原有断裂进一步扩展，形成新的断裂。而旧断裂的 扩展与新断裂的形成，又均会导致岩体内的应力重 新分布。
绪论 §1 岩石力学与岩土工程间的关系 §2 岩石力学的研究途径与基本内容 §3 岩石力学的研究动向与发展趋势
绪论 §1 岩石力学与岩土工程间的关系
1.岩土工程分类 2.岩土工程中的典型事故与分析 3.岩石力学的基本任务
绪论
1.岩土工程分类
地下工程： 矿山地下开采工程 地下发（变）电站 隧道工程 地下储藏库 地下核废料处置库
边坡工程： 矿山露天开采边坡 铁路与公路边坡 地表各类建构筑物 边坡
地基工程： 铁路与公路路基工程 地表各类建构筑物地 基工程 水库大坝坝基
库岸工程： 水库大坝库岸工程 尾矿库库坝工程
3.岩石力学的基本任务
3.1 岩石力学的产生与定义
3.2 岩石力学涉及的主要领域
3.3 岩石力学的基本任务
绪论
3.1 岩石力学的产生与定义 1) 岩石力学的产生 2) 岩石力学的定义 3) 岩石力学与其他学科间的关系 4）岩石力学涉及对象及其所处环境
绪论 1) 岩石力学的产生
z 由于矿产资源勘探开发、能源开发、交通运输工 程、城市建设和地下空间发展的需要
绪论
4) 岩石力学涉及对象及其所处环境
z涉及的对象复杂：天然地质体 z赋存的环境复杂：地应力、地下水和地温
绪论 岩石与岩体的基本特征：
1.是非连续非均质各向异性的材料； 2.承受原始应力作用，主要包括重力和地质构造力，
重力场是以铅垂应力为主，构造应力场通常是以水 平应力为主； 3.其内部存在着一个裂隙系统，既是断裂的又是连续 的，岩体是断裂与连续的统一体,可称之为裂隙介质 或准连续介质。当岩体应力超过其强度时，就会使 原有断裂进一步扩展，形成新的断裂。而旧断裂的 扩展与新断裂的形成，又均会导致岩体内的应力重 新分布。
绪论 §1 岩石力学与岩土工程间的关系 §2 岩石力学的研究途径与基本内容 §3 岩石力学的研究动向与发展趋势
绪论 §1 岩石力学与岩土工程间的关系
1.岩土工程分类 2.岩土工程中的典型事故与分析 3.岩石力学的基本任务
绪论
1.岩土工程分类
地下工程： 矿山地下开采工程 地下发（变）电站 隧道工程 地下储藏库 地下核废料处置库
边坡工程： 矿山露天开采边坡 铁路与公路边坡 地表各类建构筑物 边坡
地基工程： 铁路与公路路基工程 地表各类建构筑物地 基工程 水库大坝坝基
库岸工程： 水库大坝库岸工程 尾矿库库坝工程
《高等岩石力学》2013年复习提纲
《高等岩石力学》2013年复习提纲
1.何谓岩石，何谓岩体，岩石与岩体有何不同之处？
2.简述比重瓶法测量岩石颗粒的步骤及计算公式。
3.简述岩石耐崩解性指数的试验步骤及计算公式。
4.何谓岩石的应力应变全过程曲线？
5.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？
6.有哪三种基本的力学介质模型？
7.试推导马克斯韦尔模型。
8.试推导凯尔文模型。
9.简述莫尔强度理论的基本思想及包络线的特性。
10.简述莫尔-库伦强度理论的基本思想及其优缺点。
11.格里菲斯准则的基本思想是什么？
12.结构面有哪些特征参数？简述其对岩体强度的影响。
13.何谓结构面的弹性变形？结构面法向弹性变形的假设条件是什么？写出结构面法向弹性变形计算公式。
14.结构面剪切位移曲线典型的四种类型是什么？画图并简要的描述其特征。
15.分析结构面的面摩擦效应。
16.除现场岩体力学测试外岩体的变形模量可通过哪些方法获得，简述之。
17.何谓岩体RQD、RMR分类方法？各参数的物理意义是什么?
18.描述我国的岩体分类方法。
19.岩体初始应力状态分布的主要规律有哪些？
20.分析岩石力学与土力学的区别与联系。
高等岩石力学第四讲
x y,
x y 0
xy yz zx 0
根据虎克定律：
1 x y ( x ( y z ) E
得： x y
0
1
z z
其中λ为岩体静止侧压力系数。
在均匀岩体中，岩体的自重初始应力状态为：
在地壳浅部，可认为岩体处于弹性状态，μ=0.20~0.35,在深部， 岩体转入塑性状态， μ=0.50 ，λ＝1，则有： σx= σy= σz＝γz
各向等压的应力状态，又称为静水压力状态。
著名的海姆假说（瑞士地质学家1878）
（2）构造应力
a、构造应力场的概念
构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。
§4-2 地应力分布规律
原岩应力变化规律大致可归纳为以下几点：
一、原岩应力场是相对稳定的非稳定场,它是时间和空间的函数. 二、实测垂直应力σv基本上等于上覆岩层的重力 在25～2700m深度内，σv 随深度线性增加，大致相当于按平均 重度γ=27kN/m3计算出来的重力γH,即
σv＝27H。
三、水平应力σH普遍大于垂直应力σv,即 侧压力系数λ＝σH/σv >1;
§4-3 地应力测量方法
一、地应力测量的基本原理 岩体应力现场测量的目的是了解岩体中存在的应力 大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支 护及岩体加固提供依据。岩体应力测量还是预报岩体失 稳破坏以及预报岩爆的有力工具。 岩体应力测量可以分为岩体初始应力测量和地下工 程应力分布测量，前者是为了测定岩体初始地应力场， 后者则是为了测定岩体开挖后引起的应力重分布状况。 从岩体应力现场测量的技术来讲，这二者并无原则区别。 依据测量基本原理的不同，也可将测量方法分为直 接测量法和间接测量法两大类。
岩石力学讲稿
硕士研究生《岩石力学》课程教学大纲第一章岩石力学的发展历史和概论1.1岩石力学的定义和基本概念1.2岩石力学的发展历史1.2.1初始阶段1.2.2经验理论阶段1.2.3经典理论阶段1.2.4现代发展阶段1.3岩石力学的基本研究内容和研究方法1.3.1基本研究内容1.3.2主要研究方法1.4岩石力学研究的主要问题1.4.1水利水电建设工程1.4.2采矿工程1.4.3铁道和公路建设工程1.4.4土木建筑工程1.4.5石油工程1.4.6海洋勘探与开发工程1.4.7核废料处理工程1.4.8地热开发工程1.4.9地震预报1.5岩石力学与工程发展前景展望第二章岩石的物理力学性质2.1岩石的物理性质2.2岩石力学性质的试验和研究2.2.1非限制压缩强度试验2.2.2点荷载强度试验2.2.3 三轴压缩强度试验2.2.4拉伸强度试验2.2.5剪切强度试验2.2.6全应力—应变曲线及破坏后强度第三章岩石与岩体分类3.1 按地质条件分类3.1.1 具有结晶组织的岩石3.1.2 具有碎屑组织的岩石3.1.3 非常细颗粒的岩石3.1.4 有机岩石3.2 按力学效应分类3.2.1均质连续体3.2.2 弱面体3.2.3 散体3.3 按岩体结构分类3.3.1 完整块状结构3.3.2 层状结构3.3.3 碎裂结构3.3.4 散体结构3.4 CSIR Geomechanics Rock Mass Classification3.4.1 CSIR岩体质量分级指标体系3.4.2 RMR岩体质量评分标准3.5 NG1隧道岩体质量分级3.5.1 NG1岩体质量分级指标体系3.5.2 Q岩体质量评分标准第四章岩石破坏准则4.1莫尔—库仑破坏准则4.2经验破坏准则4.3格里菲斯（Griffith）强度理论4.4各向异性岩体的破坏第五章岩石流变理论5.1 岩石流变的基本概念5.2 三个流变原件模型5.3 组合体5.3.1圣维南体5.3.2马克斯威尔体5.3.3开尔文体5.3.4 广义开尔文体5.3.5饱依丁—汤姆逊体5.3.6 理想粘塑性体5.3.7 宾汉姆体5.3.8 伯格模型体第六章地应力测量原理与技术6.1 地应力的成因及其一般分布规律6.2 地应力测量的基本原理和方法6.3 直接测量法6.3.1 扁千斤顶法6.3.2 刚性包体应力计法6.3.3 水压致裂法6.3.4 声发射法6.4 间接测量法6.4.1 套孔应力解除法6.4.2 其他间接测量法6.5 应力解除法的主要测量技术和原理计算6.5.1 孔径变形法6.5.2 孔底应变法6.5.3 孔壁应变法6.5.4 空心包体应变法6.5.5 实心包体应变计法高等岩石力学ADV ANCED ROCK MECHANICS第一章岩石力学的发展历史和概论1.1岩石力学的定义和基本概念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。
高等岩石力学-PPT精品
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教学目的、香港边坡稳定性安全系统、万 梁高速公路成果
关键技术问题研究、高陡边坡失稳预测与 防灾治理技术研究
地球科学研究内容及地球科学的基本方法、 地震及灾害图片
目
*土木工程研究生系列教材 联系电话（010）68326294
网址cmpbook
备
介绍当今国内外大型科学分析软件技术、科学研究成果和工程示例。
注
要求研究生阅读并参考计算力学、连续介质力学、疲劳力学、断裂力学、非线性力学等。
教学日历
月 日 周／星期 章／节
教学内容
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地球科学概论 地震及灾害危害
地质学基础 工程物探主要方法 道路交通工程防灾减灾技术 岩石、岩体变形与破坏规律 岩石、岩体工程问题 斜坡岩体、边坡稳定性分析
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教学内容
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高等岩石力学讲义
高等岩石力学第二章岩石的弹塑性本构关系引言岩石塑性力学的特点1．不仅静水压力可以引起岩石塑性体积的变化，而且偏应力也可能引起塑性体积变2．岩石屈服准则不仅考虑剪切屈服，还要考虑体积应变屈服，表现在屈服面上，岩3．4．岩石塑性力学中考虑塑性势函数和屈服函数不一致的所谓非联合流动法则，这时塑性应变增量方向和塑性势面正交，而和屈服面不正交；5．- 1 -目录第一节非线性弹性理论第二节应力空间表述的弹塑性本构关系第三节应变空间表述的弹塑性本构关系第四节塑性的内蕴时间理论- 2 -第一节 非线性弹性理论一．应力空间和应变空间在岩石力学中使用弹塑性理论是将岩石介质看作是一种连续介质，严格来说，岩石介质的应力－应变关系都是非线性的。
本构关系是关于一个物质质点的力学性质，一般认为它是与应力和应变有关，而与应力梯度和应变梯度无关。
为了直观地描述质点的状态，引入应力空间和应变空间两个概念。
应力空间是这样一个九维空间，指定的应力状态（二阶张量）的九个分量是这个空σ用这个空间的一间中的正交笛卡儿坐标系九个轴上的分量，于是，指定的应力状态ij个点来表示。
应力状态变化的历史可用应力空间中的一条曲线表示，称为应力路径。
应变空间中的一个点对应于一个应变状态ijε，应变空间中的一条曲线称为应变路径，表示质点应变状态变化的历史。
应力空间表述：取应力状态为基本的状态变量，应变为状态函数。
- 3 -应变空间表述：取应变状态为基本的状态变量，应力为状态函数。
二．用Cauchy 方法给出的本构方程按Cauchy 方法可以这样定义弹性介质：在外力作用下，物体内各点的应力状态和应变状态之间存在着一一对应的关系，弹性介质的响应仅与当时的状态有关，而与应力路径或应变路径无关，假设了应力和应变都是瞬时发生的。
用全量形式表示各向同性的弹性介质的本构关系如下：1s s ij ij kk ij s sE E υυεσσδ+=− （2－1） 和2()23ij s s kk ij s ij K G G s σεδ=−+ （2－2） 式中：s E 是材料的割线杨氏模量；s υ是割线泊松比；s K 是割线体积模量；s G 是割线剪切模量；用增量形式表示各向同性的弹性介质的本构关系如下：- 4 -1t t ij ij kk ij t td d d E E υυεσσδ+=− （2―4） 和2()23ij t t kk ij t ij d K G d G ds σεδ=−+ （2－5） 式中：是材料的切线杨氏模量；t E t υ是切线泊松比；t K 是切线体积模量；是切线剪切模量；t G 三．用Green 方法给出的本构方程在应变空间中相应的点沿一闭合曲线移动一周，如果物体是弹性的，在变形过程中满足：dA du dQ =+ （2－11） 式中：d A 是外力功增量；du 是内能增量；d Q 是进入系统的热量。
高等岩石力学1-5章
1.
参考文献
4. 孙广忠，岩体结构力学，科学出版社，
1988 5. 周维垣主编，高等岩石力学，水利电力 出版社，1990 6. E. Hoek，J.W. Bray. Rock Slope Engineering, 1981 7. E. Hoek, E.T. Brown. Underground Excavation in Rock, 1980
strength f (1, 2 , 3 )
strength f (1 , 2 , 3 )
strength f (1, 2 , 3 , 1, 2 , 3 )
莫尔-库仑准则表示破坏时剪应力与正应 力的关系； 平面格里菲斯准则用微裂纹扩展所需要 的应变能表示单轴抗拉强度； 霍克-布朗准则是拟合在最大、最小主应 力空间中的强度数据得到的经验准则。
温度效应 temperature effect
温度增加，弹性模量和抗压强度的降低，峰后延性增长。 涉及液化天然气储存（低温）和核废料处置（高温）。
5.5 破坏准则（failure criteria）
岩石破坏是一个复杂的过程：无论是单个微裂纹的产生和发展，还是 多个微裂纹的发展和合并使得整个结构破裂，均不是用简单模型能 准确描述的。 传统习惯把应力看成 “因”，应变看成“果”，因此早期实验采用定 应力加载速率，用破坏时的试件应力来表示材料的强度。
各方法确定的应力分量
4.3 地应力分布规律
1. 地壳中主应力为压应力，方向基本上是
垂直和水平的 2. 垂直应力随深度呈线性增长 3. 水平应力分布比较复杂
最大水平应力分量绝大多数大于垂直应力 分量； ② 地壳中第一主应力方向接近水平； ③ 两个水平应力分量中比值1.4~3.3。
①
4.3 地应力分布规律
参考文献
4. 孙广忠，岩体结构力学，科学出版社，
1988 5. 周维垣主编，高等岩石力学，水利电力 出版社，1990 6. E. Hoek，J.W. Bray. Rock Slope Engineering, 1981 7. E. Hoek, E.T. Brown. Underground Excavation in Rock, 1980
strength f (1, 2 , 3 )
strength f (1 , 2 , 3 )
strength f (1, 2 , 3 , 1, 2 , 3 )
莫尔-库仑准则表示破坏时剪应力与正应 力的关系； 平面格里菲斯准则用微裂纹扩展所需要 的应变能表示单轴抗拉强度； 霍克-布朗准则是拟合在最大、最小主应 力空间中的强度数据得到的经验准则。
温度效应 temperature effect
温度增加，弹性模量和抗压强度的降低，峰后延性增长。 涉及液化天然气储存（低温）和核废料处置（高温）。
5.5 破坏准则（failure criteria）
岩石破坏是一个复杂的过程：无论是单个微裂纹的产生和发展，还是 多个微裂纹的发展和合并使得整个结构破裂，均不是用简单模型能 准确描述的。 传统习惯把应力看成 “因”，应变看成“果”，因此早期实验采用定 应力加载速率，用破坏时的试件应力来表示材料的强度。
各方法确定的应力分量
4.3 地应力分布规律
1. 地壳中主应力为压应力，方向基本上是
垂直和水平的 2. 垂直应力随深度呈线性增长 3. 水平应力分布比较复杂
最大水平应力分量绝大多数大于垂直应力 分量； ② 地壳中第一主应力方向接近水平； ③ 两个水平应力分量中比值1.4~3.3。
①
4.3 地应力分布规律
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原岩应力场：原岩应力在岩体空间有规律的分布状 态称为原岩应力场，又称为地应力场。即未经采动的岩 体在天然状态下所具有的应力状态。
1 基本概念
自重应力：地壳上部各种岩体由于受到地心引力的作用而 产生的应力。它是由岩体自重引起的。
自重应力场：自重应力在空间有规律的分布状态称为自重 应力场。
构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。或 地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量， 这就是构造应力。
2、地应力的成因、组成成分和影响因素 一、地应力的成因 (1)由地心引力引起的应力场 (2)大陆板块边界受压引起的应力场 (3)地幔热对流引起的应力场 (4)岩浆侵入引起的应力场 (5)地温梯度引起的应力场 (6)地表剥蚀产生的应力场
二、自重应力和构造应力 （1）岩体的自重应力 在均匀岩体中，深度为z处的岩体的竖向自重应力为：
或地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在 力量，这就是构造应力。
岩体构造应力是构造运动中积累或剩余的一种分布力， 是构造运动中积累或剩余的一种应力场，除构造活动区外， 它是剩余应力场。
b、构造运动的起因 地质学家分析地球表层（包括地壳和地幔）结构及其运动规
律和发展，提出了各种大地构造学说，最具代表的是地质力学学 说和板块构造学说。
高等岩石力学第四讲 岩体地应力及其测量方法
本章内容：
4.1 概述 4.2 地应力场的分布规律 4.3 地应力测量方法
§4-1 概述
1、基本概念
原岩：未经工程开挖而又不受开挖影响仍处于自然 平衡状态的岩体，称为原岩。
围岩：受工程开挖影响应力发生重新分布的岩体， 称为围岩。
原岩应力：原岩中天然赋存的应力称为原岩应力， 又称为地应力。
在地壳浅部，可认为岩体处于弹性状态，μ=0.20~0.35,在深部， 岩体转入塑性状态， μ=0.50 ，λ＝1，则有：
σx= σy= σz＝γz
各向等压的应力状态，又称为静水压力状态。 著名的海姆假说（瑞士地质学家1878）
（2）构造应力
a、构造应力场的概念 构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。
对流引起的。
§4-2 地应力分布规律
原岩应力变化规律大致可归纳为以下几点： 一、原岩应力场是相对稳定的非稳定场,它是时间和空间的函数. 二、实测垂直应力σv基本上等于上覆岩层的重力
在25～2700m深度内，σv 随深度线性增加，大致相当于按平均 重度γ=27kN/m3计算出来的重力γH,即
σv＝27H。 三、水平应力σH普遍大于垂直应力σv,即
断层和结构面附近是应力降低区，断层端部、拐角处应 力集中区，主应力方向大多平行或垂直于断层走向。
§4-3 地应力测量方法
一、地应力测量的基本原理 岩体应力现场测量的目的是了解岩体中存在的应力
大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支 护及岩体加固提供依据。岩体应力测量还是预报岩体失 稳破坏以及预报岩爆的有力工具。
z H
在半无限体中任一微元体上的正应力均 为主应力，且有
x y, x y 0 xy yz zx 0
根据虎克定律：
x
y
1 E
(
x
( y
z)
0
得：
x
y
z
其中λ为岩体静止侧压力系数。
在均匀岩体中，岩体的自重初始应力状态为：
x
y
x
E //
//
y
E //
z
E
0
x y
则有 ：
x
y
1 //
E // E
z
岩体自重应力的特点：
（a）水平应力σx、σy小于垂直应力σz ； （b） σx、σy、σz均为压应力； （c） σz只与岩体密度和深度有关，而 σx、σy还同时与岩体 弹性常数E、μ有关； （d）结构面影响岩体自重应力分布。
H min 0.2 ~ 0.8 H max
七、地应力的分布规律还受地形、地表剥蚀、风化、岩体结 构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别 是地形和断层的扰动影响最大。
地形：谷底是应力集中部位，最大主应力在谷底或河床 中心近于水平，在岸坡则向谷底或河床倾斜，大致与坡面平 行；
侧压力系数λ＝σH/σv >1;
四、平均水平应力σH与垂直应力σv 的比值随深度增加而减 小。
100 0.3 1500 0.5
H
H
五、最大、最小水平主应力随深度线性增加：
σHmax＝6.7＋0.0444H(Mpa) σHmin＝0.8＋0.0329H(Mpa) 六、两个水平应力的关系一般有
(a)、地质力学学说 该学说认为地球自转速度的变化产生两种推动地壳运动的力：
一种是经向水平离心力；一种是纬向水平惯性力。这两种力是引 起地壳岩体中出现构造应力的根本原因。大量的实测资料说明岩 体中水平应力大于垂直应力，说明构造应力以水平应力为主。
(b)、板块构造学说 该学说认为板块运动的核心是海底扩张。海底扩张是由于地幔
岩体应力测量可以分为岩体初始应力测量和地下工 程应力分布测量，前者是为了测定岩体初始地应力场， 后者则是为了测定岩体开挖后引起的应力重分布状况。 从岩体应力现场测量的技术来讲，这二者并无原则区别。
依据测量基本原理的不同，也可将测量方法分为直 接测量法和间接测量法两大类。
直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力的量，并由这些应 力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。在计算过程 中并不涉及不同物理量的换算，不需要知道岩石的物理力学性质和应 力应变关系。扁千斤顶法、水压致裂法、套筒致裂法和声发射法均属 直接测量法。其中，水压致裂法、套筒致裂法目前应用最为广泛，声 发射法次之。
构造应力场：构造应力在空间有规律的分布状态称为构造 应力场。
1 基本概念
诱导应力（围岩应力）:岩体开挖扰动了原岩的自然平 衡状态，使一定范围内的原岩应力发生变化，变化后的 应力称为诱导应力或围岩应力。
原岩应力≈自重应力＋构造应力 迄今为止，对原岩应力还无法进行较完善的理论计算， 而只能依靠实际测量来建立岩体中初始应力状态。
z H
x
y
1
z
z
xy yz zx 0
对于均质成层岩体：
n
z i hi i 1
x
y
n z
n 1 n
n
ihi
i 1
对于各向异性体，例如薄层状沉积岩：
n
z i hi i 1
1 基本概念
自重应力：地壳上部各种岩体由于受到地心引力的作用而 产生的应力。它是由岩体自重引起的。
自重应力场：自重应力在空间有规律的分布状态称为自重 应力场。
构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。或 地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量， 这就是构造应力。
2、地应力的成因、组成成分和影响因素 一、地应力的成因 (1)由地心引力引起的应力场 (2)大陆板块边界受压引起的应力场 (3)地幔热对流引起的应力场 (4)岩浆侵入引起的应力场 (5)地温梯度引起的应力场 (6)地表剥蚀产生的应力场
二、自重应力和构造应力 （1）岩体的自重应力 在均匀岩体中，深度为z处的岩体的竖向自重应力为：
或地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在 力量，这就是构造应力。
岩体构造应力是构造运动中积累或剩余的一种分布力， 是构造运动中积累或剩余的一种应力场，除构造活动区外， 它是剩余应力场。
b、构造运动的起因 地质学家分析地球表层（包括地壳和地幔）结构及其运动规
律和发展，提出了各种大地构造学说，最具代表的是地质力学学 说和板块构造学说。
高等岩石力学第四讲 岩体地应力及其测量方法
本章内容：
4.1 概述 4.2 地应力场的分布规律 4.3 地应力测量方法
§4-1 概述
1、基本概念
原岩：未经工程开挖而又不受开挖影响仍处于自然 平衡状态的岩体，称为原岩。
围岩：受工程开挖影响应力发生重新分布的岩体， 称为围岩。
原岩应力：原岩中天然赋存的应力称为原岩应力， 又称为地应力。
在地壳浅部，可认为岩体处于弹性状态，μ=0.20~0.35,在深部， 岩体转入塑性状态， μ=0.50 ，λ＝1，则有：
σx= σy= σz＝γz
各向等压的应力状态，又称为静水压力状态。 著名的海姆假说（瑞士地质学家1878）
（2）构造应力
a、构造应力场的概念 构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。
对流引起的。
§4-2 地应力分布规律
原岩应力变化规律大致可归纳为以下几点： 一、原岩应力场是相对稳定的非稳定场,它是时间和空间的函数. 二、实测垂直应力σv基本上等于上覆岩层的重力
在25～2700m深度内，σv 随深度线性增加，大致相当于按平均 重度γ=27kN/m3计算出来的重力γH,即
σv＝27H。 三、水平应力σH普遍大于垂直应力σv,即
断层和结构面附近是应力降低区，断层端部、拐角处应 力集中区，主应力方向大多平行或垂直于断层走向。
§4-3 地应力测量方法
一、地应力测量的基本原理 岩体应力现场测量的目的是了解岩体中存在的应力
大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支 护及岩体加固提供依据。岩体应力测量还是预报岩体失 稳破坏以及预报岩爆的有力工具。
z H
在半无限体中任一微元体上的正应力均 为主应力，且有
x y, x y 0 xy yz zx 0
根据虎克定律：
x
y
1 E
(
x
( y
z)
0
得：
x
y
z
其中λ为岩体静止侧压力系数。
在均匀岩体中，岩体的自重初始应力状态为：
x
y
x
E //
//
y
E //
z
E
0
x y
则有 ：
x
y
1 //
E // E
z
岩体自重应力的特点：
（a）水平应力σx、σy小于垂直应力σz ； （b） σx、σy、σz均为压应力； （c） σz只与岩体密度和深度有关，而 σx、σy还同时与岩体 弹性常数E、μ有关； （d）结构面影响岩体自重应力分布。
H min 0.2 ~ 0.8 H max
七、地应力的分布规律还受地形、地表剥蚀、风化、岩体结 构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别 是地形和断层的扰动影响最大。
地形：谷底是应力集中部位，最大主应力在谷底或河床 中心近于水平，在岸坡则向谷底或河床倾斜，大致与坡面平 行；
侧压力系数λ＝σH/σv >1;
四、平均水平应力σH与垂直应力σv 的比值随深度增加而减 小。
100 0.3 1500 0.5
H
H
五、最大、最小水平主应力随深度线性增加：
σHmax＝6.7＋0.0444H(Mpa) σHmin＝0.8＋0.0329H(Mpa) 六、两个水平应力的关系一般有
(a)、地质力学学说 该学说认为地球自转速度的变化产生两种推动地壳运动的力：
一种是经向水平离心力；一种是纬向水平惯性力。这两种力是引 起地壳岩体中出现构造应力的根本原因。大量的实测资料说明岩 体中水平应力大于垂直应力，说明构造应力以水平应力为主。
(b)、板块构造学说 该学说认为板块运动的核心是海底扩张。海底扩张是由于地幔
岩体应力测量可以分为岩体初始应力测量和地下工 程应力分布测量，前者是为了测定岩体初始地应力场， 后者则是为了测定岩体开挖后引起的应力重分布状况。 从岩体应力现场测量的技术来讲，这二者并无原则区别。
依据测量基本原理的不同，也可将测量方法分为直 接测量法和间接测量法两大类。
直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力的量，并由这些应 力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。在计算过程 中并不涉及不同物理量的换算，不需要知道岩石的物理力学性质和应 力应变关系。扁千斤顶法、水压致裂法、套筒致裂法和声发射法均属 直接测量法。其中，水压致裂法、套筒致裂法目前应用最为广泛，声 发射法次之。
构造应力场：构造应力在空间有规律的分布状态称为构造 应力场。
1 基本概念
诱导应力（围岩应力）:岩体开挖扰动了原岩的自然平 衡状态，使一定范围内的原岩应力发生变化，变化后的 应力称为诱导应力或围岩应力。
原岩应力≈自重应力＋构造应力 迄今为止，对原岩应力还无法进行较完善的理论计算， 而只能依靠实际测量来建立岩体中初始应力状态。
z H
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对于均质成层岩体：
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对于各向异性体，例如薄层状沉积岩：
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