岩体力学总结

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—对象—岩石材料—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)研究的基本内容:基本理论岩体地应力材料实验——三大部分→岩体的强度工程应用岩体的变形裂隙水力学研究方法: 物理模拟→岩石物理力学性质常规实验,地质力学模型试验;数学模型→如有限元等数值模拟;理论分析→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)→致使岩石的物理力学性质→不连续、不均匀、各向异性→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。

岩石的基本物理力学性质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?c 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。

岩块、结构面和岩体三者的变形与强度性质一、岩块1.岩块的变形性质岩块在外荷载作用下，产生变形，并随着荷载的不断增加，变形也不断增加，当荷载达到或超过某一限度是，将导致岩块破坏。

其变形分为：弹性变形、塑性变形和流变变形。

由于其矿物组成和结构构造复杂，所以其变形性质比普通材料复杂的多。

岩块的蠕变性质：外部条件不变时，岩块的变形或应变随时间而变的现象叫流变，主要包括蠕变、松弛和弹性效后。

⑴单轴压缩条件下的岩块变形性质Ⅰ孔隙裂隙压密阶段，OA段Ⅱ弹性变形至微破裂稳定发展阶段，AC段Ⅲ、Ⅳ非稳定破裂发展阶段（或称累进性破裂阶段），CD段Ⅴ破裂后阶段，D点后阶段总体而言可分为两个阶段，一是峰值前阶段（或称前区），以反映岩块破坏前的变形特征，其又可分为若干个小阶段；二是峰值后阶段（或称后区），对于该区的研究较少。

⑵三轴压缩条件下的岩块变形性质试验表明：有围压作用时，岩石的变形性质与单轴压缩时不尽相同。

首先破坏前岩块的应变随围压增大而增加；其次，随着围压增大，岩块的塑性也不断增大，而且，且由脆性逐渐转化为延性。

其破坏形式大致分为：脆性劈裂、剪切及塑性流动。

2.岩块的强度性质根据破坏时应力类型，岩块的破坏分为拉破坏、剪切破坏及流动三种基本类型。

把岩块抵抗外力破坏的能力称为岩块的强度。

由于受力状态不同，岩块的强度分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度等。

二、结构面1.结构面的变形性质⑴结构面的法向变形性质①开始时，随着法向压力增大，结构面闭合变形迅速增加。

当法向应力增到一定值时，两曲线大致平行，说明结构面基本完全闭合，其变形主要是由岩块变形贡献。

②试验研究表明，当法向压力约在1/3岩块抗压强度处开始，含结构面岩块变形由以结构面的闭合为主转为以岩块的弹性变形为主。

③结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度（e）。

⑵结构面的剪切变形性质①结构面剪切变形曲线均为非线性曲线。

同时，按其剪切变形机理可分为塑性变形型和脆性变形型两类曲线。

第一章岩块：是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结构面：是指地质历史发展过程中，在岩体内部形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。

（结构面根据地质成因不同分为原生，构造和次生结构面）（结构面对工程岩体的完整性、渗透性、物理力学性质及盈利传递等都有显著地影响）岩体：是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体（或称岩块）和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存予一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。

第三章渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力，岩石的参透系数表征的就是岩石对水的渗透能力，其取决于岩石的物理性质和结构特征例如岩石中孔隙和裂隙的大小岩石遇水后体积增大的特性成为岩石的膨胀性岩石的膨胀性大小主要通过膨胀力和膨胀率两个指标来体现，测定方法由平衡加压法，压力恢复法和加压膨胀法第四章弹性指物体在外力作用下发生变形，而当撤除外力后能够恢复原状的性质（线性，非线性）塑性是指物体在外力的作用下发生不可逆变形的性质脆性是指物体在力的作用下变形很小时即发生破坏的性质延性是指物体在力的作用下破坏前能够发生大量的应变的性质，其中主要是塑性变形黏性指的是在力的作用下物体能够抑制瞬间变形，使变形因时间效应而滞后的性质岩石单轴压缩试验的目的：通过测定岩石试件在单轴压缩应力条件下的应变值，绘制应力-应变曲线，分析岩石的变形特性，并计算岩石的变形指标岩石的应变可分为三种：轴向应变εa(试样沿压力方向长度的相对变化)、横向应变εc（试样在垂直于压力的方向上长度的相对变化）和体应变εv（试样体积的相对变化）岩石典型的全应力-应力曲线：1.微裂隙闭合阶段（OA段）2.弹性变形至微破裂稳定发展阶段（ABC 段）3.裂隙非稳定发展和破坏阶段（CD段）4.破坏后阶段（D点以后）岩石典型的全应力-应力曲线决定于岩石的矿物质成分和结构特征岩石记忆：逐级一次循环加载条件下，其盈利-应变曲线的外包线与连续加载条件下的曲线基本一致，说明加、卸过程并未改变岩石变形的习性，这种现象成为~回滞环：每次加荷、卸荷曲线都不重合，且围成一环形面积，成为~疲劳强度：岩石的破坏产生在反复加、卸荷曲线与应力-应变全过程交点处。

第一章1 岩石中存在一些如矿物解理，微裂隙，粒间空隙，晶格缺陷，晶格边界等内部缺陷，统称微结构面。

2 岩石的基本构成是由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定。

3 岩石的结构是指岩石中矿物颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小，形状，排列，结构连接特点及岩石中的微结构面。

其中以结构连接和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。

4岩石中结构连接的类型主要有两种：结晶连接，胶结连接。

5 岩石中的微结构面是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。

它包括矿物的解理，晶格缺陷，晶粒边界，粒间空隙，微裂隙等。

6 矿物的解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。

7 岩石的物理性质是指由岩石固有的物质组成和结构特征所决定的比重，容重，孔隙率，岩石的密度等基本属性。

8 岩石的孔隙率是指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值。

9岩石的水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性。

包括岩石的吸水性，透水性，软化性和抗冻性。

10 岩石的天然含水率rdw m m w =w m 表示岩石中水的质量，岩石的烘干质量rd m 11 岩石在一定条件下吸收水分的性能称为岩石的吸水性。

它取决于岩石孔隙的数量，大小，开闭程度和分布情况。

表征岩石吸水性的指标有吸水率，饱和吸水率和饱水系数。

岩石吸水率drdr o a m m m w -=. dr m 为岩石烘干质量，o m 为岩石浸水48小时后的总质量。

12 岩石的饱水率是岩石在强制状态下（高压，真空或煮沸）岩石吸入水的质量与岩石烘干质量的比值。

13岩石的透水性：岩石能被水透过的性能。

可用渗透系数衡量。

主要取决于岩石孔隙的大小，方向及相互连通情况。

A dxdh k q x = K 为岩石的渗透系数，h 为水头的高度，Ａ为垂直于Ｘ方向的截面面积，qx 为沿Ｘ方向水的流量。

透水性物理意义：是介质对某种特定流体的渗透能力，渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特征。

矿山岩体力学知识点岩体力学是矿山工程中的一个重要学科，它研究岩石的力学性质和其在地下开采中的变形和破坏规律。

了解岩体力学的知识点对于合理设计和稳定的矿山开采至关重要。

以下是一些岩体力学的主要知识点。

1.岩石的物理力学性质：包括岩石的密度、弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。

这些物理力学性质对于岩石的变形和破坏具有重要影响，也是评估岩石力学性质的基本指标。

2.应力与应变：应力是指在力作用下岩石内部的应力状态，包括垂直和平行两个方向的应力。

应变是岩石在受力下发生的变形。

研究岩石的应力与应变关系有助于了解岩石在开采过程中的应力分布规律和力学特性。

3.岩石的变形与破坏规律：岩石在受到外力作用后会发生变形和破坏。

弹性变形是岩石在小应力作用下发生的可恢复变形，塑性变形是岩石在大应力作用下发生的不可恢复变形，破坏是岩石超过其承载能力导致破坏的过程。

了解岩石的变形与破坏规律可以指导矿山开采的安全与高效。

4.岩石力学参数的测定与试验方法：准确获取岩石力学参数是进行合理设计和分析的基础。

常用的试验方法包括岩石强度试验、应力-应变试验、岩石断裂试验等。

这些试验方法可以用于测定岩石的强度、变形特性和破坏特征，为岩石力学参数的确定提供依据。

5.岩体的稳定性分析：岩体的稳定性是矿山开采过程中一个重要的问题。

通过分析岩体力学参数、岩体结构、地应力等因素，预测和评估岩体的稳定性，选择合适的支护方法和措施，以确保矿山的安全运营。

6.岩石动力学：矿山开采中常伴随着岩爆、岩石震动等动力学问题。

了解岩石的动力学特性，包括岩爆的发生机制、岩石振动的传播规律等，对于预防和控制岩爆事故、减轻岩石震动的影响具有重要意义。

7.岩石支护与巷道设计：在矿山开采中，为了稳定岩体结构，需要进行巷道支护和巷道设计。

岩石力学的研究可以指导巷道的合理设计、支护方法的选择和支护结构的设计，提高巷道的稳定性和安全性。

8.岩层间的相互作用与岩爆防控：在矿山开采中，岩层间的相互作用对于岩体稳定性具有重要影响。

1.岩体力学：是研究岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。

2.岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。

3.岩体：一定工程范围内的自然地质体。

4.岩石和岩体的不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。

5.岩石的结构：组成岩石最主要的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况。

6.岩石的构造：指组成岩石的成分在空间分布及其相互间的排列关系。

7.岩石按成因分：岩浆岩、沉积岩、变质岩8.岩体结构的两大要素：结构体和结构面9.岩体的力学特征：不连续性、各向异性、不均匀性、赋存地质因子特性、残余强度特性10.岩体力学的研究任务：1、基本原理方面2、实验方面3、实际工程应用方面4、监测方面11.岩石的质量指标：指描述岩石质量大小有关的参数，通常采用岩石单位体积质量的大小表示，包括岩石的密度和颗粒密度。

12.岩石的密度：指岩石试件的质量与岩石试件的体积之比13.岩石的颗粒密度P s：岩石固体物质的质量与固体的体积之比（P s=m s/V c）14.岩石的孔隙性：是反应了岩石中微裂隙发育程度的指标。

15.岩石的吸水率：指岩石吸入水的质量与试件固体的质量之比16.岩石的吸水率分为：自由吸水率3a和饱和吸水率3saasa17.软化系数：指岩石饱和单轴抗压强度的平均值与干燥状态下的单轴抗压强度平均值的比值18.岩石的膨胀特性：通常以岩石的自由膨胀率、岩石的侧向约束膨胀率、膨胀压力19.岩石的单轴抗压强度：指岩石试件在无侧限条件下，受轴向里作用破坏时，单位面积承受的最大荷载，即R c=P/A20.岩石的抗拉强度：指岩石试件在受到轴向拉应力后其试件发生破坏时单位面积所能承受的最大拉力21.岩石抗拉强度试验方法：1、直接拉伸法2、抗弯法3、劈裂法4、点荷载试验法22.岩石的剪切强度：指岩石在一定的应力条件下所能抵抗的最大剪应力23.岩石抗剪强度的试验方法：1、抗剪断试验2、抗切试验3、弱面抗剪切试验24. --------------------------------------------------------- 三向压缩应力作用下的破坏形式：低围压劈裂；中围压斜面剪切；高围压---塑性流动25.岩石模量有：初始模量、切线模量、割线模量26.脆性破坏：指应力超出了屈服应力后不表现出明显的塑形变形特性，这类破坏是脆性破坏27.扩容：指岩石受到外力作用后，发生非线性的体积膨胀，且这一体积膨胀是不可逆的28.岩石的流变性包括：1、岩石的蠕变2、岩石的应力松弛3、岩石的长期强度29.蠕变：是指岩石在恒定的外力作用下，应变随时间的增长而增长的特性，也称作徐变。

岩石力学知识点整理采矿 12-1 班矿山岩石力学知识点整理一、名词解释 1. 岩石力学：研究岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏规律的科学。

2. 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＝ G/Vγ＝ρg (kN /m3)式中：G――岩石试件的重量(kN) ；V——岩石试件的体积(m3)3. 岩石的相对密度就是指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 40C 纯水的容重之比值。

Gs——岩石的相对密度；GsWs Vs? wWs——干燥岩石的重量(kN);Vs——岩石固体体积(m3);w —— 40C 时水的重度（kN/m3）4. 孔隙率是岩石试件内孔隙的体积占试件总体积的百分比。

n ? VV ? 100% Vn ? 1? ?d Gs?w5. 孔隙比是指岩石试件内孔隙的体积（V v)与岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。

e ? VV ? VV ? n Vs V ? VV 1 ? n1采矿 12-1 班6. 岩石含水率(V1 )：是指天然状态下岩石中水的重量W1 与岩石烘干重量Wd 之比。

V1W1 Wd100%7.岩石的饱水率（V2 ）是指高压（150 个大气压）或真空条件下，岩石吸入水的重量W2 与岩石干重量之比，即V2W2 Wd100%8.岩石的饱水系数（ KS ）是指岩石的吸水率与饱水率之比，即 KSV1 V29. 软化系数：是指岩石试件在饱水状态下的抗压强度（? c ）与在干燥状态下的抗压强度（? 'c ）的比值，即??c ? 'c。

10. 透水性是指在一定的压力作用下，地下水可以透过岩石的性能称为岩石的透水性，其衡量指标为渗透率。

11.岩石的碎胀性是指岩石破碎后其体积比原体积增大的性能。

12.结构面：是指具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维面状地质界面。