矿山岩体力学知识点

岩体力学复习重点名词解释：1、软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质;2、软化系数：是指岩石时间的饱和抗压强度于干燥状态下的抗压强度的比值;3、形状效应：在岩石试验中,由于岩石试件形状的不同,得到的岩石强度指标也就有所差异;这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”;4、尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大,则强度愈低,反之愈高,这一现象称为“尺寸效应”;5、延性度：指岩石在达到破坏前的全应变或永久应变;6、流变性：指在应力不变的情况下,岩石的应变或应力随时间而变化的性质;7、应力松弛：是指当应力不变时,岩石的应力随时间增加而不断减小的现象;8、弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下,弹性应变滞后于应力的现象;9、峰值强度:若岩石应力--应变曲线上出现峰值,峰值最高点的应力称为峰值强度.10、扩容:在岩石的单轴压缩试验中,当压力达到一定程度以后,岩石中的破列或微裂纹继续发生和扩展,岩石的体积应变增量有由压缩转为膨胀的力学过程,称之为扩容.11、应变硬化:在屈服点以后在塑性变形区,岩石材料的应力—应变曲线呈上升直线,如果要使之继续变形,需要相应的增加应力,这种现象称之为应变硬化.12、延性流动:是指当应力增大到一定程度后,应力增大很小或保持不变时,应变持续增长而不出现破裂,也即是有屈服而无破裂的延性流动.13、强度准则:表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系,一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程: σ1=fσ2,σ3或τ=fσ.14、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得延伸方向和长度,厚度相对较小的宏观地质界面或带. ②又称若面或地质界面,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.15、原生结构面:在成岩阶段形成的结构面.16、次生结构面:指在地表条件下,由于外力的作用而形成的各种界面.17、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.18、结构效应：岩体中结构的方向性质密度和组合方式对岩体变形的影响;19、剪胀角：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;20、岩体基本质量：岩体所固有的影响工程掩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石完整程度决定;21、自稳能力：在不支护条件下,地下工程岩体不产生任何形式的能力;22、地应力：自然状态下在原岩岩体中存在的由于岩石自重和构造应力形成的分布应力,也称天然应力23、原岩应力：在工程中指天然存在于岩体中而与任何认为因素无关的应力;24、残余应力：没有外力作用时在岩体内部由于某种原因在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力25、初始地应力：岩体中存在的未受工程扰动的原始应力状态下的应力26、自重应力：由于岩体自重而产生的天然应力27、构造应力：由于地质构造活动在岩体中引起的应力场,这种应力与一定范围地质构造有关,其主要特点是水平应力大于覆岩垂直应力分量;这一作用可以持续到底层深处;28、应力重分布：岩体受到工程活动扰动,引起岩体中初始应力的转移变化形成的新的应力场状态;29、二次应力：相对于初始应力而言,岩体上或岩体内部受到工程活动扰动,引起初始应力自然平衡状态的改变,使一定范围内的原始应力重分布形成的新的应力为二次应力,或称次生应力,直接与工程稳定性有关;30、岩爆：是地下洞室开挖过程中围岩发生突然脆性破坏的现象;一般在地应力较大部位,岩石被挤压超过其弹性限度,聚集的能量会突然释放出来,伴随有声音、碎石飞散、坠落等现象;31、构造线：指区域性挤压应力所形成的构造形迹,也就是指与产生地质构造运动的压应力方向相垂直的平面和地面的交线;32、围岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化,而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩;地下工程开挖过程中,在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩;33、围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏,进而引起施加于支护衬砌上的压力;作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力;34、围岩抗力：在有压洞室中,作用有很高的内水压力,并通过衬砌或洞壁传递给围岩,这时围岩将产生一个反力,称为围岩抗力;35、静水应力状态：在岩石力学中,地下深部岩体在自重作用下,岩体中的水平应力和垂直应力相等的应力状态;36、形变围岩压力：指围岩在二次应力作用下局部进入塑性,缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力,或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力;一般发生在塑性或者流变性较显着的地层中;37、松动围岩压力：指因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力;一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的;38、冲击围岩压力：1是地下洞室开挖过程中,在超过围岩弹性限度的压力作用下,围岩产生内破坏,发生突然脆性破坏并涌向开挖采掘空间的一种动力现象;2强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力;39、膨胀围岩压力：在遇到水分的条件下围岩常常发生不失去整体性的膨胀变形和位移,表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出,并在支护结构上形成形变压力的现象;40、应力集中：受力物体或构件在其形状或尺寸突然改变之处引起应力在局部范围内显着增大的现象;41、应力集中系数：指岩体中二次应力与原始应力的比值,也可用井巷开挖后围岩中应力与开挖前应力的比值来表示;42、围岩弹性抗力系数：促使隧洞洞壁围岩产生单位径向位移所需要的内水压力值:K=P/Δα,P：隧洞受到来自隧洞内部的压力,洞壁围岩向外产生一定的位移Δα;43、单位抗力系数：在工程上规定洞径为200cm时隧洞围岩的抗力系数定义为单位抗力系数;44、岩体力学研究方法：工程地质研究法,试验法,数学力学分析法,综合分析法45、岩块：不含显着结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元体;46、岩块构造：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结的方式等反映在岩块构成上的特征;47、粒间连结方式：结晶连结、胶结连结硅质胶结的强度>铁质、钙质>泥质；基底式胶结>孔隙式>接触式;48、岩块构造：矿物集合体间及其与其他组分之间的排列组合方式;49、剪胀效应爬坡效应：当法向应力较小时,在剪切过程中,上盘岩体主要是沿结构面产生滑动破坏;50、啃断效应：当法向应力达到一定值后,破坏沿结构面滑动转化为剪断凸起而破坏;51、法向刚度：在法向应力的作用下,结构面产生单位法向变形所需要的应力;填空：1、影响蠕变性质的因素：岩性、应力、温湿度;2、岩石的块体密度可采用规则试件的量积法 ,不规则试件的蜡封法测定;3、岩石的颗粒密度属于实测指标,常用比重瓶法进行测量;4、岩石的弹性变形特性常用弹性模量和泊松比两个常数来表示;当这两个常数为已知时,就可用三维应力条件下的广义胡克定律计算出给定应力状态下的变形;5、岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为弹性变形和塑性变形两类;6、岩石的破坏是指岩石材料的应力超过了岩石的极限或者变形超过了岩石的使用限制;7、岩石的力学性质可分为变形性质和强度性质两类,变形性质主要通过本构关系来反映,强度性质主要通过强度理论来反映;8、岩石的流变主要包括蠕变、松弛和弹性后效;9、根据变形速率的不同特点,软弱岩石的典型流变曲线可以划分为瞬时蠕变阶段、初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段三个阶段;10、在岩石的流变试验中,可以根据作用在岩石试件上应力或荷载大小的不同,将岩石蠕变曲线分为稳定蠕变曲线和加速发展蠕变曲线两类;11、研究岩石变形的时间效应,一般而言采用两种方法寻找其蠕变规律,即经验方法和蠕变模型方法;12、对于初始蠕变和等速蠕变,目前的经验方程主要有三种,即幂函数、对数函数和指数函数;13、岩石流变的Maxwall模型是由弹性体和粘性体串联而成,其能反应岩石的弹—粘弹性特征;14、对于常见的岩石而言,当围压一定时,随着温度的升高,岩石的延性将增加 ,并且将会出现屈服现象,同时其强度降低 ;15、根据延性度的不同,岩石的破坏可分为脆性破坏、延性破坏和过渡性破坏;16、按照岩石在变形过程中所表现出来的应力—应变—时间关系的不同,可以将岩石的变形划分为弹性变形、塑性变形和粘性变形三种形式各异的基本变性作用;17、大量的实验和观察证明,就破坏形式而言,岩石的破坏主要有脆性破坏、延性破坏和弱面剪性破坏;18、在岩石室内压缩试验中,岩石峰值后的荷载—位移曲线,实质上是岩石的破坏过程曲线;19、目前,实验室抗拉强度的测定常采用劈裂法进行,当用长度为L,直径为D的圆形试件进行试验时,在压力P max作用下,岩石发生了破坏,则此岩石试件的抗拉强度为2P max/πLD；如采用边长为a的立方块,则其抗拉强度为Pt=2P max/πa2 ;20、岩石的室内剪切试验常用的仪器有直剪仪、变角板剪力仪和岩石三轴试验机 ;21、岩体是指经历过多次地质作用,经历过变形,遭受过破坏,形成了一定的岩石成分和结构,赋存于一定地地质环境中的地质体;因此,岩体力学性质与岩体中的结构面、结构体岩块以及赋存条件环境密切相关;22、在工程岩体范围内,结构面按贯通情况可分为贯通性、半贯通性以及非贯通性三种类型;23、岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质;它包括岩体的稳定特征、变性特征和强度特征等;24、岩体结构面的剪切变形与岩石的强度、结构面的粗糙程度和法向应力有关;25、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：走向、倾向、连续性、粗糙度以及起伏度和组合关系;26、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,也与结构面的空间组合密切相关;27、岩体的强度不仅与组成岩体的岩石的性质有关,而且与岩体内的软弱结构面有关,此外还与岩体所受的应力状态有关;28、岩体中存在各种结构面,结构面的变形大小主要由结构面和结构面填充物控制的;29、大量的岩体实验表明,岩体的压力——变形曲线可以化分为四种类型,即：直线型、上凹型和下凹型、复合型;30、岩体变形的结构效应是指岩体结构对其变形性质的影响与控制作用,包括结构面、结构体以及两者的组合关系三个方面,其结构面对岩体变形的作用效应尤为突出;31、粗糙起伏无充填的规则锯齿状结构面的剪切机制一方面是爬坡摩擦效应；另一方面是凸起体剪切;32、岩体基本质量应由受岩石的坚硬程度和岩石的完整性程度两个因素确定;33、国际工程岩体分级标准规定,对岩石坚硬程度和岩体完整程度应采用定性划分和定量指标两种方法确定;34、当人类还不能对原岩应力进行测量之前,认为原岩应力是由岩土自重引起的,因此把原岩应力单纯的看成自重应力;35、近期地质力学的观点认为,从全球范围来看,构造应力的总规律是以水平应力为主;根据地质构造运动的发展阶段,一般可把构造应力分为以下三种阶段原始构造应力,残余构造应力,现代构造应力;36、影响原岩应力分布的因素有地形,岩体结构面,岩体力学性质,剥蚀作用,37、重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因,其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大;38、岩体天然应力测量方法主要包括：水压致裂法,扁千斤顶法和钻孔套心应力解除法;39、地质构造运动的结果,使构造应力的特点主要表现在具有强烈方向性,数值较大的水平应力,从而形成构造区域水平应力大于垂直应力的情况;、40、原岩应力主要由自重应力和构造应力组成;41、研究岩石应力状态的目的在于正确认识岩石的力学性能,阐述围岩的破坏机制,充分利用和发挥围岩的自承能力,是工程设计更加合理安全和经济;42、岩体变形的不均匀导致围岩局部破裂的原因是应力分布的不均匀性和强度不均匀性;43、岩石在三轴压缩时,随着侧向应力σ3和σ1—σ3的增加,岩石强度也随之增大：岩石发生破坏后,仍保留一定的承载能力;44、隧洞根据其内部的受力情况可分为有压洞室和无压洞室两大类;45、对于无衬砌有压洞室,洞内水压力P在围岩中所产生的径向和切向应力随隧洞半径r的增大而迅速降低,在6r处该应力基本可以忽略不计,在有些有压隧洞中常见到新形成的,平行于洞轴线的放射状张裂隙,这主要是由于内水压力使围岩产生的应力抵消了围岩的压应力,并超过了岩体的抗拉强度所致;46、围岩在不产生破坏的条件下,当岩石性质由硬岩,中硬岩,到软岩的变化过程中,对于同一种支护形式而言,围岩位移增长会越来越大,相应要求支护结构所承担的压力会越来越大,对于同一种岩石来说,随围岩的不断变化要求支护结构所承担的压力会越来越小;解答：1、在三轴试验中,围压对岩石的力学性质有什么影响1破坏前岩块的总应变随围压增大而增加2随围压增大,岩块的塑性也不断增大,且由脆性破坏逐渐转化为延性破坏3随围压的增大,岩块三轴极限强度明显增大4随围压增大,弹性模量和泊松比不同程度的提高5当围压达到一定值时,出现应变硬化现象2、结构面的成因类型与分类结构面的成因分为两类：地质成因和力学分类：1地质成因类型包括原生结构面沉积结构面、岩浆结构面、变质结构面构造结构面断层、节理、劈理和层间错动面次生结构面卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泄层、泥化夹层2力学成因类型有剪性结构面逆断层、平移断层、多数正断层张性结构面羽状张裂面、纵张及横张破裂面和岩浆岩中的冷凝节理3、结构面的分级：由结构面的伸长度、切割深度、破碎带宽度及其力学效应可分为5级：1级指大断层或区域性断层,延伸数公里至数十公里以上破碎宽约数米至几百米以上；2级指延伸长、宽度不大数百米至数千米,宽数十厘米至数米；3级长数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等,宽数厘米至一米左右；4级延伸较差的节理、层面等长一般10mm~30mm,宽数厘米；5级微结构面有隐节理、微层面等;规模小、连续性差、常包含在岩块内;4、结构面特征及其影响：产状结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机制与强度、连续性对岩体的变形、变形破坏机理、强度及渗透性都有很大影响、密度控制着岩体的完整性和岩块的块度,密度越大,岩体完整性越差,块度越小,导致岩体力学性质变差,渗透性增强、张开度、形态对岩体的力学性质及水力学性质存在明显影响、充填胶结特征经胶结的结构面力学性质改善,未胶结的力学性质取决于充填物成分、厚度、含水性和壁岩性质等、结构面的组合关系控制着可能滑移岩体的几何边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型;5、岩块的力学属性：弹性、塑性、粘性、脆性、延性;1弹性：在一定应力范围内,物体受外力作用产生全部变形,而去除外力后能立即恢复其原有形状和尺寸大小的性质;2塑性：物体受力后产生变形,外力去除后不能完全恢复的性质;不能恢复的那部分变形称为塑性变形或永久变形或残余变形;3粘性：物体受力后,变形不能瞬时完成,且变形速率随应力增加而增加的性质;4脆性：物体受力后,变形很小时就发生破裂的性质;5延性：物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质;6、单轴压缩应力-应变曲线：εv=εl+εd阶段：Ⅰ：孔隙裂隙压密阶段：原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合,岩石被压密,早期非线性变形,呈上凹形,斜率随应力增大而增大,微裂隙的闭合在开始较快随后逐渐下降;Ⅱ：弹性变形至为微破裂稳定发展阶段：近似直线,开始为直线,应力增加,变为曲线,出现弹性极限,之后为塑性变形,出现新裂隙和微破裂,随着应力发展而发展,达到屈服极限;Ⅲ：非稳定破裂发展阶段：破裂不断发展,薄弱部位首先破坏,应力重分布,次薄弱部位破坏,体积压缩转为扩容,达到峰值强度或单轴抗压强度;Ⅳ：破坏后阶段：裂隙快速发展,交叉且联合成宏观断裂面,岩块沿其滑移,试件承载力迅速下降但不为0;7、变形参数：变形模量弹性模量：单轴压缩条件下,轴向压应力与轴向压应变之比;E=σ/ε初始模量：曲线原点处的切线斜率,Ei=σi/εi切线模量：曲线上任一点处的切线斜率,Et=σ2-σ1/ ε1-ε2割线模量：曲线上某特定点原点连线的斜率,通常取σc/2处的点与原点连线的斜率,Es=σ50/ε50泊松比：单轴压缩条件下,横向应变与轴向应变之比,μ=-εd/εl8、结构面的强度性质分类：平直无充填的结构面、粗糙起伏无充填~、非贯通断续~、有充填的软弱结构面;9、岩体中天然应力的分布特征1重力应力场与构造应力场的分布特点①重力应力场：以垂直应力为主,垂直应力大于水平应力；应力为压应力；应力随深度增加而增加；②构造应力场：应力有压应力,也可有拉应力；以水平应力为主,水平应力大于垂直应力；分布很不均匀,通常以地壳浅部为主;2地壳浅部3km原岩应力的规律：原岩应力是非稳定的应力场,其大小和方向随空间和时间而变化；实测垂直应力基本上等于上覆岩体的重力；水平应力普遍大于垂直应力;10、各类结构围岩的变形破坏特点1整体状和块状岩体围岩：破坏形式主要有岩爆、脆性开裂及块体滑移等;2层状岩体围岩：破坏形式主要有：沿层面张裂、折断塌落、弯折内鼓等;3碎裂状岩体围岩：变形破坏形式常表现为塌方和滑动;4散体状岩体围岩：其变形破坏形式以拱形冒落为主;11、岩爆的产生条件1围岩应力条件;判断岩爆发生的应力条件有两种方法：一是用洞壁的最大环向应力σθ与围岩单轴抗压强度σc之比作为岩爆产生的应力条件；另一种是用天然应力中的最大主应力σ1与岩块单轴抗压强度σc之比进行判断;σθ≤σc时,洞壁不出现岩爆；σc＜σθ≤~σc时,洞壁围岩出现岩射和剥落；σθ＞σc时,洞壁出现岩爆和猛烈岩射;另外,根据我国已产生岩爆的地下洞室资料统计,得出当岩体中最大天然主应力σ1与σc达到σ1≥~σc时,将产生岩爆;2岩性条件;当弹性变形能系数ω＞70%时,会产生岩爆,ω越大发生岩爆的可能性越大;12、影响岩爆的因素1地质构造;岩爆大都发生在褶皱构造中,岩爆与断层、节理构造也有密切的关系;2洞室埋深;随着洞室埋深增加,岩爆次数增多,强度也增大;此外,地下开挖尺寸、开挖方法、爆破震动及天然地震等对围岩也有明显的影响;13、影响岩体边坡变形破坏的因素1岩性;这是决定岩体边坡稳定性的物质基础;一般来说,构成边坡的岩体越坚硬,又不存在产生块体滑移的几何边界条件时,边坡不易破坏,反之则容易破坏而稳定性差; 2岩体结构;岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破坏的控制因素;首先,岩体结构控制边坡的破坏形式及其稳定程度,其次,结构面的发育程度及其组合关系往往是边坡块体滑移破坏的几何边界条件;3水的作用;水的渗入使岩土的质量增大,进而使滑动面的滑动力增大；其次,在水的作用下岩土被软化而抗剪强度降低；另外,地下水的渗入对岩体产生动水压力和静水压力,这些都对岩体边坡的稳定性产生不利影响;4风化作用;风化作用使岩体内裂隙增多、扩大,透水性增强,抗剪强度降低;5地形地貌;边坡的坡形、坡高及坡度直接影响边坡内的应力分布特征,进而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性;6地震;因地震波的传播而产生的地震惯性力直接作用于边坡岩体,加速边坡破坏;7天然应力;影响边坡拉应力及剪应力的分布范围与大小;在天然应力大的地区开挖边坡时,由于拉应力及剪应力的作用,常直接引起边坡变形破坏;8人为因素;边坡的不合理设计、爆破、开挖和加载,大量生产生活用水的渗入等都造成边坡变形破坏,甚至整体失稳;。

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。

矿山岩石力学知识要点1 Rock mechanics and mining engineering（1）岩石力学定义/definition of rock mechanics：（P1）（2）岩石力学固有复杂性/inherent complexities in rock mechanics：（P2-4）rock structure/岩石内部普遍存在岩石结构面，size effect，tensile strength，effect of groundwater，weathering （3）岩石力学项目实施过程/implementation of a rock mechanics program：（P7-9）（Fig.1.3）通常按照下列五个方面依次进行，即Site characterization/，mine model formulation，design analysis，rock performance monitoring，retrospective analysis，而基于现场实测的反分析结果又进一步指导进行必要的、新的Site characterisation，mine model formulation和design analysis，改善实施效果。

2 Stress and infinitesimal strain（1）应力/stress：（P10）the intensity of internal forces set up in a body under the influence of a set of applied surface forces.（2）正应力/normal stress component：（P11）应力在其作用截面的法线方向的分量。

（3）剪应力/shear stress component：（P11）应力在其作用截面的切线方向的分量。

（4）体力：分布在物体体积内的力。

2020年矿山岩石力学知识要点1 Rock mechanics and mining engineering(1)岩石力学定义/definition of rock mechanics ：(P1)(2)岩石力学固有复杂/inherent complexities in rock mechanics ：(P2-4)rock structure/岩石内部普遍存在岩石结构面，size effect ，tensile strength ，effect of groundwater ，weathering(3)岩石力学项目实施过程/implementation of a rock mechanics program ：(P7-9)(Fig ．1．3)通常按照下列五个方面依次进行，即Site characterization/，mine model formulation ，design analysis ，rock performance monitoring ，retrospective analysis ，而基于现场实测的反分析结果又进一步指导进行必要的、新的Site characterisation ，mine model formulation 和designanalysis ，改善实施效果。

2 Stress and infinitesimal strain(1)应力/stress ：(P10)the intensity of internal forces set up in a body under the influence of a set of applied surface forces ．(2)正应力/normal stress component ：(P11)应力在其作用截面的法线方向的分量。

(3)剪应力/shear stress component ：(P11)应力在其作用截面的切线方向的分量。

岩石力学复习重点资料岩石力学复习重点第一章、绪论1.岩石材料的特殊性：岩石材料不同于一般的人工制造的固体材料，岩石经历了漫长的地质构造作用，内部产生了很大的压应力，具有各种规模的不连续面和孔洞，而且还可能含有液相和气相，岩石远不是均匀的、各向同性的弹性连续体。

2.岩石与岩体的区别：（1）岩石：是组成地壳的基本物质，他是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。

（2）岩体：是指一定工程范围内的自然地质体，他经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用，并在地应力的长期作用下，在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹如不整合褶皱断层层理节理劈理等不连续面。

重要区别就是岩体包含若干不连续面。

起决定作用的是岩体强度，而不是岩石强度。

3.岩体结构的两个基本要素：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，包括物质的分界面与不连续面。

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。

第二章岩石的物理力学性质1.名词解释：孔隙比：孔隙的体积（Vv）与岩石固体的体积的比值。

孔隙率：是指岩石试样中孔隙体积与岩石总体积的百分比。

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与岩石干重量之比的百分率。

其大小取决于岩石中孔隙数量多少盒细微裂隙的连通情况。

膨胀性：是指岩石浸水后体积增大的性质。

崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结力，完全丧失强度时的松散物质的性质。

扩容：岩石在压缩载荷作用下，当外力继续增加时，岩石试件的体积不是减小，而是大幅度增加的现象。

蠕变：应力恒定，变形随时间发展。

松弛：应变恒定，应力随时间减少。

弹性后效：在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。

长期强度：当岩石承受超过某一临界应力时，其蠕变向不稳定蠕变发展，当小于该临界值时，其蠕变向稳定蠕变发展，称该临界值为岩石的长期强度。

2.岩石反复冻融后强度下降的原因：①构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时由于矿物的涨缩不均而导致岩石结构的破坏；②当温度减低到0℃以下时岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。

岩石力学知识点总结一、岩石的力学性质岩石的力学性质是指岩石在外力作用下的响应和变形规律，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等。

这些性质对于工程设计和地质灾害的防治非常重要。

岩石的力学性质受到多种因素的影响，包括岩石的成分、结构、孔隙度、水分含量等。

1. 抗压强度抗压强度是指岩石在受到垂直方向外力作用下的抵抗能力。

岩石的抗压强度可以通过实验或者间接方法来进行测定，通常以MPa为单位。

抗压强度受到岩石成分和密度的影响，通常晶体颗粒越大、结晶度越高的岩石其抗压强度越高。

2. 抗拉强度抗拉强度是指岩石在受到拉伸力作用下的抵抗能力。

通常岩石的抗拉强度远远低于其抗压强度，因为岩石在自然界中很少受到拉力的作用。

抗拉强度常常通过实验来进行测定，其数值对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要意义。

3. 抗剪强度抗剪强度是指岩石在受到切割或者剪切力作用下的抵抗能力。

岩石的抗剪强度与其结构和组成有关，一般来说，岩石中存在着一定的位移面和剪切面，这些面的摩擦和滑移对于岩石的抗剪强度产生了重要的影响。

4. 弹性模量弹性模量是指岩石在受到外力作用下的弹性变形能力。

弹性模量也叫做“模量”，其数值越高，说明岩石在受到外力作用下的变形越小。

弹性模量对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要的意义。

二、岩石的变形和破坏规律岩石在受到外力作用下会发生变形和破坏，其变形和破坏规律对于地质工程的设计和地质灾害的防治具有重要的意义。

岩石的变形和破坏规律受到多种因素的影响，包括岩石的力学性质、结构、孔隙度、水分含量等。

1. 岩石的变形规律岩石在受到外力作用下会发生变形，其变形规律通常表现为弹性变形、塑性变形和破坏。

弹性变形是指岩石在受到外力作用后能够恢复原状的变形，塑性变形是指岩石在受到外力作用后不能够恢复原状的变形，破坏是指岩石在受到外力作用后达到极限状态，无法继续承受力的作用。

2. 岩石的破坏规律岩石在受到外力作用下会发生破坏，其破坏规律通常表现为压缩破坏、拉伸破坏和剪切破坏。

概念岩石：是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然体。

岩石结构：是指岩石中矿物颗粒间的关系，包括颗粒大小、形状、排列、结构连结特点以及岩石中的微结构面。

岩石构造：岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间的排列方式及充填方式。

岩石块体密度：单位体积岩石（包括岩石孔隙体积）的质量。

颗粒密度：岩石固相物质的质量与其体积的比值（不包括岩石孔隙体积）。

孔隙率：孔隙体积与总体积（包含孔隙）之比。

渗透系数：表征岩石透水性的重要标志，在数值上等于水力梯度为1时的渗流速度。

软化系数：岩石浸水后的饱和抗压强度与岩石干抗压强度之比。

膨胀性：岩石侵水后发生体积膨胀的性质。

岩石吸水性：岩石在一定的实验条件下吸收水分的能力。

扩容：岩石在外力作用下，形变过程中发生的非弹性的体积增长（岩石破坏的前兆）。

弹性模量：单向压缩条件下，弹性变形范围为轴向应力与试件轴向应变之比。

变形模量：岩石在单轴压缩条件下，轴向应力与总应变（弹性应变与塑性应变之和）的比值。

泊松比：横向应变与纵向应变之比，也叫横向变形系数。

脆性度：对脆性程度的一种度量，脆性度愈小，材料抗断裂的抗力愈高；反之愈大。

尺寸效应：岩石试件尺寸越大，则强度越低，反之越高，这一现象。

常规三轴试验：试件处于σ1 >σ2=σ3应力状态下。

真三轴试验：试件处于σ1 >σ2 >σ3应力状态下。

岩石三轴压缩强度：岩石在三轴压缩荷载作用下，试件破坏时所承受的最大轴向压应力。

流变性：介质在外力不变的条件下，应力与应变随时间而变化的性质。

蠕变：介质在大小和方向均不改变的外力作用下，其变形随时间变化而增大的现象。

松弛：介质的变形（应变）保持不变时，内部应力随时间变化而降低的现象。

弹性后效：介质加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。

它是一种延迟发生的弹性变形和弹性恢复，外力卸除后最终不留下永久变形。

岩石长期强度：岩石的强度是随外载作用时间的延长而降低，作用时间t趋向于正无穷的强度（最低值）。

岩石主要物质成分正长石，斜长石，石英，黑云母，白云母，辉石，橄榄石角闪石，方解石，白云石，高岭石，赤铁矿基性岩与超基性岩易风化是由于它们主要由易风化的辉石，橄榄石和基性斜长石组成岩石结构连结类型结晶连结，岩石中的矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起胶结连结，岩石中的矿物颗粒通过胶结物连结在一起微结构面，是存在于矿物颗粒内部及矿物颗粒与矿物集合体之间微小的弱面或空隙包括矿物的解理面，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晶粒边界，矿物晶体内各粒子之间由离子键，原子键，分子键等相连接，由于矿物表面晶粒电价不平衡而使矿物表面产生一定的粘结力，而这种粘结力比起矿物内部的键要小很多，因此晶粒边界相对软弱微裂隙，矿物颗粒内及颗粒之间多呈闭合状态的破裂迹线，又称显微裂隙晶格缺陷，有由于晶体外原子入侵引起的化学上的缺陷，也有由于化学比例或原子重新排列的毛病引起的物理上的缺陷，与岩石的塑性变形有关粒间空隙，多在成岩过程中形成，如结晶石晶粒之间的小空隙，碎屑岩中由于胶结物填充不完全而留下的空隙，对岩石的透水性和压缩性有较大影响岩石按地质成因分类岩浆岩深成岩，常形成较大入侵体，颗粒均匀，多为中粗粒状结构，致密坚硬，孔隙很小，力学强度高，透水性较差，抗水性较强浅成岩，成分与深成岩相似，但产状与结构不相同，均匀性差，与其他岩种相比，性能较好喷出岩，结构较复杂，岩性不均一，连续性差，透水性较强，软弱结构面较发育沉积岩火山碎屑岩，具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系，各类火山岩性质差别较大胶结碎屑岩，是由沉积物经过胶结，成岩固结硬化的岩石，其性质取决于胶结物成分，胶结形式和碎屑物成分和特点粘土岩，包括页岩和泥岩，性质较差化学岩和生物岩，碳酸盐类岩石，其中石灰石分布最广，结构致密，坚硬，强度高变质岩，在已有岩石的基础上，经过变质混合作用形成，由于形成过程中形成的温度和压力不同而具有不同的性质，形成变质岩特有的片理，剥理，片麻结构等，具有明显的不均匀性和各向异性接触变质岩，侵入体周围形成岩体，透水性强，抗风化能力差动力变质岩，构造作用产生的断裂带及附近受到影响的岩石，它胶结不好，裂隙，空隙较多，透水性强，强度低区域变质岩，这种变质岩分布范围广，厚度大，变质程度均一，一般块状岩石性质较好，层状片状性质较差岩石破坏形式XI犬共轭斜面剪切破坏单斜面剪切破坏拉伸破坏劈裂法破坏面上出现拉应力在对径压缩的圆盘中心点压应力值是拉应力值的三倍，而岩石的抗压强度是抗拉强度的5至20倍，因此试件在达到抗压强度前已被抗拉应力破坏，故破坏面上会出现拉应力全应力应变曲线，能显示岩石在受压破坏过程中的应力应变特性，尤其是破坏后的强度和力学性质的变化规律，由于材料试验机的刚度小，在试件压缩时，其支柱上存在很大的变形和变形能，当试件要破坏时，该变形能突然释放，加速试件破坏，从而得不出极限压力后的应力应变关系曲线预测岩爆，左半部分表示当到达峰值强度时，积累在试件中的应变能，右半部分表示岩石从破坏到完全破坏整个过程中所释放的能量，若A> B,则可能发生岩爆，若A v B,则不会发生岩爆预测蠕变，当岩石应力小于H点时，岩石不会蠕变，当岩石应力大于H点小于I点时，岩石会发生稳定蠕变，但不会破坏，当岩石应力大于I 点，岩石发生不稳定蠕变，最终岩石会破坏预测反复加载卸载条件下岩石的破坏，在低应力条件下，进行反复加载卸载，岩石破坏时的循环次数比在高应力条件下进行反复加载卸载的循环次数要多，当反复加载卸载曲线与全应力应变曲线相交，岩石破坏三轴压缩试验力学性质改变围压增大，岩石抗压强度增大，破坏时的变形增大，弹性极限增大，全应力应变曲线发生明显变化，岩石性质变化，由弹脆性——弹塑性——应变硬化莫尔强度包络线，三轴抗压强度试验得出，对于同一种岩石的不同试件或不同试验条件给出了几个恒定的强度指标值（直线型强度曲线时为岩石的内聚力与内摩擦角），这些指标值是以莫尔强度包络线的形式给出的在不同围压条件下，得出不同的抗压强度，就可以做出不同的莫尔应力圆，这些莫尔应力圆的包络线就是莫尔强度包络线单轴压缩条件下的变形特征全应力应变曲线分为四个阶段孔隙裂隙压密阶段0A岩石试件中的孔隙裂隙被压密，形成早期的非线性变形，应力应变曲线呈上凹形弹性变形至微裂隙稳定发展阶段AC,该阶段应力应变曲线近似为直线，其中AB为弹性变形阶段, BC为微裂隙稳定发展阶段非稳定破坏发展阶段CD, C点是岩石由弹性到塑性的转折点，成为屈服点，该点对应的应力为屈服应力，该阶段，微裂隙发展产生质的改变，破裂不断发展，直至试件完全破坏破坏后阶段D点后，轴压力达到峰值强度后，试件内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状，之后裂隙快速发展，形成宏观断裂面，试件承载力随变形增大而迅速下降，但并不为零，说明破裂的岩石仍具有一定的承载力反复加载卸载条件下的变形特征对于线弹性岩石，反复循环加载卸载时的应力应变路径完全重合对于完全弹性岩石，应力应变路径也完全重合，但应力应变关系呈曲线对于弹性岩石，加载卸载曲线不重合，但应力应变曲线总是服从环路的规定对于非弹性岩石，在弹性范围内服从弹性岩石的变形特征，当卸载点超过屈服点时，卸载曲线与加载曲线不重合，形成塑性滞回环等荷载循环加载卸载时，塑性滞回环随着加载卸载次数的增加而变窄，直至接近弹性变形，没有塑性变形为止不断增大荷载的循环加载卸载时，每次卸载后加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载后，变形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升，好像不曾受到循环加载的影响似的，这种现象称为岩石的变形记忆岩石的扩容，在荷载作用下，在破坏之前产生的非线性体积变形，对于E和u不变的岩石，体积应变曲线分为三个阶段体积变形阶段，体积应变在弹性范围内随应力增加而呈线性减小体积不变阶段，在该阶段，随应力增加，体积应变增量几乎为零扩容阶段，外力继续增加，岩石体积增大，且增加速率越来越大，直至岩石破坏岩石各向异性岩石的全部或部分物理，力学性质随不同方向表现出差异正交各向异性某弹性体存在三个互相正交的弹性对称面，在各面两边的对称方向上，弹性相同，而在弹性主向上弹性不同横观各向异性某岩石在某一平面内的各方向弹性相同, 此面成为各向同性面, 而垂直该面的方向上力学性质不同影响岩石力学性质的主要因素水连结作用，束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力将矿物颗粒拉近，连接润滑作用，由水溶盐，胶体连接岩石，当水入侵时，水溶盐溶解，胶体水解，使矿物颗粒连接力减弱，摩擦力降低，从而降低岩石强度水楔作用，当两个矿物颗粒靠得很近，水分子补充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸附力将水分子拉到自己周围，在两个颗粒接触处水分子向两颗粒之间的缝隙挤入，使岩石体积膨胀，产生膨胀压力，水胶代替胶体连接，起润滑作用，降低岩石强度孔隙压力作用，岩石受压时，岩石内的孔隙水来不及排除，在孔隙内产生较大的孔隙压力，降低岩石内聚力和内摩擦角，减小岩石的抗剪强度溶蚀-潜蚀作用，岩石中渗透水在流动过程中将可溶物质溶解带走，降低岩石强度温度，随着温度的增高，岩石延性增大，屈服点降低，强度降低加载速度越大，测得的弹性模量越大，强度指标越高围压，在三轴压缩试验中，岩石的强度和弹性极限都显著增加风化降低岩石结构面粗糙程度并产生新的裂隙在化学风化作用下，矿物成分发生改变，强度降低岩石赋存环境，地应力，地下水，地温地应力对力学性质的影响承载能力，围压越大，承载能力越大变形和破坏机制，低围压条件下破坏的岩体，在高围压条件下呈现出塑性变形和塑性破坏应力传播法则，高围压条件下，非连续介质岩体的力学性质具有连续介质岩体特征岩石结构划分依据，结构面及结构体的类型岩体结构地质特征完整结构岩体，多半是碎裂岩体的结构面被后生作用愈合而成，后生愈合作用包括压力愈合和胶结愈合块状结构岩体，多组或至少一组软弱结构面切割，及坚硬结构面参与切割成块状结构体的高级序岩体结构，软弱结构面多为断层，层间错动面，坚硬结构面一般延展较长，多数错动过板裂结构岩体，主要发育于经过褶皱作用的层状岩体内，由一组软弱结构面切割，结构体呈板状，软弱结构面多为层间错动面，结构体为组合板状结构体碎裂结构岩体，结构面主要为原生结构面和构造结构面，块状碎裂结构的块度大，层状碎裂结构块度小，起块度与岩体厚度有关断续结构岩体，结构面不连续，对岩体切割而不断，个别地方有连续贯通结构散体结构岩体碎屑状散体结构岩体，结构面无序分布，有软弱也有坚硬，结构体多为角砾糜棱化散体结构岩体，多指断层泥工程岩体唯一性在不同工程条件下，岩体结构可视为块裂结构，断续结构，碎裂结构，因此岩体结构是相对的，在确定的地质条件和工程尺寸条件下，工程岩体结构才是唯一的结构面按成因分类原生结构面，成岩过程中形成的结构面，成因不同又分沉积结构面，火成结构面，变质结构面构造结构面，岩体在构造运动作用下形成的结构面次生结构面，在外力作用（风化，地下水，卸载，爆破等）下形成的各种界面结构面级别与特征根据结构面的发育程度，规模大小，组合形式将结构面分为五级I级，对区域构造起控制作用的断裂带，延伸数十公里，深度可穿透一个构造层II级，延伸性强但宽度有限的地质界面，延伸数百米III级，局部性的断裂结构，多为小断层，延伸数十米IV级，一般延伸性较差，无明显宽度的结构面，延伸数米V级，延伸性甚差的微裂隙，节理结构面状态指标产状，对岩体是否会沿一个结构面滑动起控制作用形态，决定结构面抗滑力的大小，起伏越大，抗滑力越大延展尺度，在工程范围内，延展尺度最大的结构面，决定岩体的强度密集程度，以岩体裂隙度K和切割度X 表示结构面的密集程度结构面剪切变形, 法向变形与结构面的哪些因素有关岩体强度，结构面粗糙程度和法向力结构面力学性质的尺寸效应试块长度增大，平均峰值摩擦角降低，试块面积增大，剪切应力减小随着试块尺寸增加，达到峰值的位移量增大，剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化峰值剪胀角减小，结构粗糙程度减小，尺寸效应也减小多结构面岩体破坏形式当岩体内存在多组结构面时，岩体强度受加载方向与多组结构面的控制，根据多组结构面与加载方向的夹角，分别求出各组结构面单独存在时，在最大主应力作用下的岩石强度，取其中最小值作为多结构面的岩体强度岩石中水渗流与土体中水渗流区别土体渗流，以孔隙为主渗透性取决于岩性，颗粒越细，渗透性越差可看做多孔连续介质渗透性一般具有均质各向同性土体渗流符合达西渗流定律岩体渗流，以裂隙为主渗流大小取决于岩体结构面的性质和岩块的性质裂隙导水，微裂隙和孔隙储水为其特征岩体裂隙渗流网络具有定向性一般视为非连续介质具有高度的非均匀性和各向异性受应力场影响明显复杂裂隙系统，在裂隙交叉处，有偏流效应地下水对岩体的物理作用润滑作用，在裂隙面上，水使裂隙面之间的摩擦系数减小软化泥化作用，岩体内某些物质与水结合变软成泥，减小结构面的粘聚力和摩擦力结合水的强化作用，在非饱和状态下，岩体含水能增强颗粒之间的联系，从而增加岩体强度地下水对岩体的化学作用离子交换作用，使天然地下水软化，增加岩体的孔隙度和渗透性能溶解溶蚀作用，大气降水中的酸性物质在地下水中对岩体中的石灰岩，白云岩等产生溶蚀，在岩体内产生裂隙和孔洞，增加岩体渗透性水化作用，水渗透到岩体的矿物结晶格架中，使岩体的结构发生微观与宏观的改变，减小岩体内聚力，在岩体内产生膨胀力水解作用，改变地下水的PH直，同时改变岩体成分，影响岩体力学性质氧化还原作用，岩体与氧气发生氧化反应，矿物成分发生改变，影响岩体力学性质地下水对岩体的力学作用主要通过空隙静水压力和空隙动水压力对岩体的力学性能施加影响前者减小岩体的有效应力而降低岩体强度，使裂隙扩容变形后者对岩体产生切向推力而降低岩体抗剪强度岩体质量分类意义为了在工程设计与施工中能区分岩石质量的好坏与稳定性上的差别，对岩体做出合理分类作为选择工程结构参数，科学管理生产及评价经济效益的依据之一，也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作蠕变，应力不变时，变形随时间增加而增加的现象松弛，应变不变时，应力随时间增加而减小的现象弹性后效，加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象流变，材料的应力应变关系与时间因素有关的性质不同受力条件下流变特性当作用在岩石上的应力小于某一直时，岩石的变形速率随时间增加而减小，最后趋于稳定，该蠕变属于稳定蠕变当作用在岩石上的应力超过某一直时，岩石的变形速率随时间增加而增加，最终导致岩石破坏，该蠕变属于不稳定蠕变流变方程种类，蠕变方程，松弛方程，弹性后效方程流变模型基本元件，弹性元件，塑性元件，黏性元件流变模型及其特点圣维南体，是理想的弹塑性体，没有蠕变，没有松弛，没有弹性后效马克思威尔体, 有瞬时变形，等速蠕变和松弛的性质开尔文体, 属于稳定蠕变，有弹性后效，没有松弛地应力测量重要性为各种岩体工程进行科学合理的开挖设计和施工提供依据对地震预报，区域地壳稳定性评价, 油田油井稳定性，岩爆，媒和瓦斯研究以及地球动力学有重要意义地应力的形成，是存在于地层中未受工程扰动的天然应力，主要与各种地球动力运动过程有关，包括板块边界受压，地幔热对流，地球内应力，地心引力，地球旋转，岩浆入侵以及地壳费均匀扩容控制某工程区域地应力状态的主要因素，构造应力场和重力应力场地壳浅部地应力分布规律地应力是一个相对稳定的应力场，它是时间和空间的函数实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量水平应力普遍大于垂直应力水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小最大水平应力与最小水平应力的比值也随深度增大而增加最大水平主应力与最小水平主应力一般相差很大，显示很强的方向性地应力测量方法分类直接测量法，包括扁千斤顶法，水压致裂法，刚性包体应力计法，声发射法间接测量法，包括套孔应力接触法，其他应力应变接触法以及地球物理法水压致裂法原理水压致裂法步骤打钻孔到准备测量应力的部位，将待加压段用封隔器密封起来向封隔段加入高压水，记录孔内开裂时的应力Pi ，继续加压，直到裂隙扩张到孔径三倍时，关闭高压水系统，记录关闭应力Ps, 最后卸载，使裂隙闭合，此时孔内压力为Po重新向封隔段内注入高压水，记录裂隙重新打开时的应力Pr ，和随后的恒定关闭应力Ps将封隔器卸载，取出用摄像机记录孔内水压致裂裂隙，天然节理，裂隙的位置，方向与大小边坡对国民经济影响对露天矿建设的影响对公路，铁路，水利建设的影响边坡稳定性对工程安全性的影响及经济方面的投入边坡分类，自然边坡和人工边坡边坡失稳与破坏的基本类型及成因崩塌，块状岩体与岩坡分离向前滚落而下滑坡，在边坡自重力作用下，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动滑塌，边坡松散岩土的坡脚大于内摩擦角时，因表面蠕动进一步发展，使之沿剪切变形带顺坡滑移，滚动，坐塌，达到边坡稳定的斜坡破坏影响边坡失稳的因素不连续面在斜坡破坏中的作用改变斜坡外形，引起坡体应力分布的变化改变边坡岩体的力学性质，使坡体强度发生变化斜坡直接受到各种力的作用。

岩石由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然物体。

岩体 由岩块和结构面共同组成的具有一定结构并赋存于一定地质环境中的地质体。

结构面 岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面。

结构体 由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体。

岩体结构1.结构面的发育程度及其组合关系。

2.结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。

岩石的物理力学参数1.密度指标：岩石的颗粒密度s ρ、天然密度ρ、干密度d ρ、饱和密度sa ρ。

2.孔隙性：孔隙比e 、孔隙率n 。

3.水理性质：含水率ω、自由吸水率a W 、饱和吸水率sa W 、渗透系数K 。

4.抗风化特性：软化系数η、耐崩解性指数d I 、自由膨胀率H V 、侧向约束膨胀率HP V 、膨胀压力。

5.抗冻性：抗冻性系数f K 。

刚性试验机工作原理当试验机刚度Km 大于岩石刚度Ks 时，在相同的条件下，试验机附加给岩石的能量比岩石所能承受的能量小，要岩石继续产生应变必须依靠外荷载的加载做功才能实现。

因此，当试验机刚度大于岩石刚度时，才能记录下岩石峰值强度后的应力-应变曲线。

曲线形态 岩石特性 代表岩石直线型（弹脆性） 具有很明显的弹性特性的岩石 石英岩 玄武岩下凹型（弹塑性） 具有明显的塑形变形的岩石 石灰岩 粉砂岩上凹型（塑弹性） 具有较大的孔隙但较为坚硬的岩石 片麻岩S 型（塑弹塑型） 多孔且具有明显塑性的岩石大理石岩石应力—应变全过程曲线：指在刚性试验机上进行试验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力—应变曲线。

压密阶段：岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合，岩石压密。

曲线上凹，应变率随应力增加而减小，为不可恢复的塑性变形。

弹性阶段：初期裂隙压密后，岩石强度暂趋稳定。

曲线近似呈直线，弹性模量为常熟，很大程度上为可恢复的弹性变形。

（弹性模量泊松比）塑性阶段：曲线呈下凹状，有应变软化现象；塑性变形，变形不可恢复。

应变软化阶段：曲线斜率为负，软化现象显著，试件承载力随变形的增大而迅速下降。

岩体力学复习 2.0(总9页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-1、基本概念岩体力学: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学科。

岩体:在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网组成的，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。

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

结构体:被结构面切割围限的岩石块体。

岩块：不含显着结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元。

硬性结构面:岩块间呈刚性接触的无任何充填的结构面（百度的）软弱结构面: 力学强度明显低于围岩，一般填充有一定厚度软弱物质的结构。

吸水率:岩石试件在大气压力和温室条件下自由吸入水的质量m w l与岩样干质量m s之比。

饱和吸水率:岩石的饱和吸水率Wp指岩石试件在高压或者真空条件下吸入水的质量m w2与岩样干质量m s之比饱水系数:岩石的吸水率Wa与饱和吸水率Wp之比。

软化系数:岩石浸水饱和后强度降低的性质，用Kp表示。

质量损失率:冻融试验前后干质量之差与试验前干质量之比。

渗透系数: 表征岩石透水性的重要指标，其大小取决于岩石中空隙的数量、规模及连通情况。

自由膨胀率:岩石试件在无任何约束的条件下浸入水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。

侧向约束膨胀率:将具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得的膨胀率。

膨胀压力:岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所施加的最大压力。

流变:在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力随时间而变化的现象。

蠕变:岩石在恒定的荷载作用下，其变形随时间而逐渐增大的性质。

松弛:当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象弹性后效:加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。

单轴抗压强度:在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压力称为单轴抗压强度。

三轴压缩强度:试件在三向压应力作用下能抵抗的最大轴向应力称为三轴压缩强度。

一名词解释岩体指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。

弹性物体在收到外力作用瞬间即产生变形，去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质。

三轴抗压强度试件在三向压应力作用下能抵抗的最大的轴向应力。

抗拉强度岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。

抗剪强度指岩石抵抗剪切破坏的能力。

莫尔强度理论材料在极限状态下，剪切面上的剪应力就达到了随法向应力和材料性质而定的极限值。

稳定性系数稳定性系数=滑动面上可能利用抗滑力/滑动力蠕变岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。

天然应力人类工程活动之前存在于岩体中的应力剪切刚度反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前τ -u曲线上任一点的切线斜率。

法向刚度指在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，软化系数岩石试件的饱和抗压强度(σ cw)与干抗压强度(σ c)的比值变形模量单轴压缩条件下，轴向压应力与轴向应变之比围岩指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。

地下工程开挖过程中，在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩主应力主平面上的正应力主平面单元体剪应力等于零的截面结构面指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。

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。

内摩擦角岩体在垂直作用力下，发生剪切破坏时错动面的倾角切线模量曲线上任一点处切线的斜率，在此特指中部直线段的斜率岩体力学力学的一个分支学科，是研究岩（体）石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一门基础学科。

重分布应力地下开挖扰动后在围岩中形成的新的应力围岩压力地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。

作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力脆性破坏岩石在破坏前变形很小，出现急剧而迅速的破坏，且破坏后应力降很大渗透系数描述岩体介质和流体平均性质的物理量，是介质特征和流体特征的函数割线模量曲线上某特定点与原点连线的斜率，通常取σ c／２处的点与原点连线的斜率尺寸效应岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。

*岩石：是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然体。

*岩体：分布在一定工程范围内，由各种软弱结构面切割形成的地质体。

岩体特点：岩体是非均质各向异性体；岩体内存在初始应力场；岩体内存在裂隙系统主要造岩矿物：正长石、斜长石，石英、黑云母，白云母、角闪石，橄榄石、方解石岩石结构是指岩石中矿物颗粒间的关系，包括颗粒大小、形状、排列、结构连结特点以及岩石中的微结构面。

结构连结：结晶连结、胶结连结（基质、接触、孔隙胶结）结晶连结：矿物颗粒通过结晶相互结合。

胶结连结：矿物颗粒通过胶结物相互结合在一起。

微结构面：指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒之间的微小弱面及空隙。

分类：岩浆岩：深成岩、浅成岩、喷出岩；沉积岩：火山碎屑岩胶结碎屑岩粘土岩化学岩生物岩变质岩：接触变质岩动力变质岩区域变质岩一、岩石的容重1、天然容重：天然状态下，单位体积的重量2、饱和容重：水饱和状态下，单位体积的重量3、干容重：干质量状态下，单位体积的重量4、相对密度：干重量除以实体积与4C纯水重度的比值。

二、孔隙性1、孔隙率：孔隙体积与总体积（包含孔隙）之比2、孔隙比：孔隙体积与实体体积之比三、吸水性1、含水率：岩石中含水质量与岩石干质量之比2、吸水率：岩石在常温常压下吸入水的质量与岩石干质量之比3、饱和吸水率：岩石在高压（15MPa）或真空下吸入水的质量与岩石干质量之比4、饱水系数：岩石吸水率与饱和吸水率之比四、岩石的抗冻性1、抗冻系数：岩石反复冻融后干抗压强度与冻融前干抗压强度之比2、质量损失率：冻融试验前后干质量之差与试验前干质量之比五、软化性软化系数：岩石浸水后的饱和抗压强度与岩石干抗压强度之比六、崩解性耐崩解指数：崩解后岩石干质量与崩解前岩石干质量之比七、膨胀性1、自由膨胀率：无约束条件下浸水后岩石膨胀变形与岩石原尺寸之比2、侧向约束膨胀率：在侧向约束条件下，岩石仅产生的轴向变形与岩石轴向原尺寸之比3、膨胀压力：岩石浸水后，使岩石保持原有体积所施加的最大压力八、岩石的透水性渗透系数九、岩石的碎胀性碎胀系数：岩石破碎后体积与破碎前体积之比永久碎胀系数岩石基本力学属性1、弹性（elasticity）：在一定的应力范围内，物体受力后产生变形，当卸载后能够立即恢复原有形状和尺寸大小的性质。

岩体⼒学复习资料1.孔隙⽐：空隙的体积与固体的体积的⽐值2.孔隙率：岩⽯试样中孔隙体积与岩⽯试样总体积的百分⽐3.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与岩⽯⼲重量之⽐的百分率4.渗透性：指在⽔压⼒作⽤下，岩⽯的孔隙和裂隙透过⽔的能⼒5.抗冻性：岩⽯抵抗冻融破坏的性能6.扩容：岩⽯在荷载作⽤下在其破坏之前产⽣的⼀种明显的⾮弹性体积变化7.流变：岩⽯在⼒的作⽤下发⽣与时间相关的变形的性质8.蠕变：在应⼒为恒定的情况下，岩⽯变形随时间发展的现象9.松弛：在应变保持恒定的情况下，岩⽯的应⼒随时间⽽减少的现象10. 弹性后效：在卸载过程中弹性应变滞后与应⼒的现象11. 长期强度：岩⽯的强度随外荷载作⽤时间的延长⽽降低，通常把作⽤时间t→∞的强12.度称为岩⽯的长期强度.13. 岩⽯的三向抗压强度：岩⽯在三向压缩荷载作⽤下达到破坏时所能承受的最⼤压应⼒14. 影响岩⽯强度的主要试验因素：端部效应，试件的形状尺⼨，加载速度15. 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？全应⼒—应变曲线分为四个阶段即Ⅰ曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩⽯中初始的微裂隙受压闭合；Ⅱ接近于直线，近似于线弹性⼯作阶段；Ⅲ曲线向下弯曲，属于⾮弹性阶段，主要是在平⾏于荷载⽅向开始逐渐⽣成新的微裂隙以及裂隙的不稳定；Ⅳ应变软化阶段5默察阶段符合压⼒机刚度⼤于试件刚度的压⼒试验机称为刚性压⼒机试验。

压⼒机的特性对岩⽯破坏过程有很⼤影响，压⼒机在对试件加压的同时本⾝变形也相当⼤，⽽当试件破坏来临时，积蓄在压⼒机内的能量突然释放出来，从⽽引起试验系统集聚变形，试件碎⽚猛烈飞溅。

16. 简要叙述库伦、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？库伦：若⽤σ和τ代表受⼒单元体某⼀平⾯上的正应⼒和剪应⼒，则这条准则规定：当τ达到如下⼤⼩时，该单元就会沿此平⾯发⽣剪切破坏，即▏τ▕=fσ+c莫尔：在极限时滑动⾯上的剪应⼒达到最⼤值τf ，并取决于法向压⼒和材料的特性τf =f（σ）格⾥菲斯：假定材料中存在许多随机分布的微⼩裂隙，材料在荷载作⽤下，裂隙尖端产⽣⾼度的集中应⼒。