《岩石力学》课件(完整版)-绪论

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1、岩体力学,郭保华 副教授/博士 能源学院采矿系,第一章 绪论,岩石的概念： 岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按照一定规律聚集形成的自然体。 岩石具有不同于其他材料的独立的结构和构造特征。 岩石的分类： 三大类岩石：岩浆岩、沉积岩、变质岩。 （各自的形成原因及一些假说）,第一章 绪论,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。 岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。（美国科学院岩石力学委员会） 岩石力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。,岩石力学（Rock Mec

2、hanics）：研究岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏规律的学科。,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 。,这是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。,构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系,第一节 岩石与岩体,矿物：存在地壳中的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 其相互结合的情况。,岩石分类,岩体=岩块+结构面,变质岩：不稳定与变质程度和原 岩性质有关,岩浆岩：强度高、均质性好,沉积岩：强度不稳定，各向异性,力学参数及特性 岩石：岩石参数由实验室通过岩块试验得到。 岩体：岩体参数由现场原位

3、试验得到。,1.2 岩体力学的研究任务与内容,不连续； 各向异性； 不均匀性； 岩块单元的可移动性； 地质因子特性（水、气、热、初应力）。,（1）岩体的力学特征,岩体是在漫长的地质年代中形成的，不连续的、各向异性的、非均匀的地质体，其力学性质要远复杂于一般材料。 岩体在外力作用下形成具有时空特性的初始地应力，分布及其复杂。 在岩体内部进行工程活动，会导致应力重分布及岩体性质改变，影响工程稳定。,二、岩石力学的基本研究内容和研究方法,1、研究内容 岩石、岩体的地质特征 岩石的物理、水理与热力学性质 岩石的基本力学性质 结构面力学性质 岩体力学性质 原岩应力（地应力）分布规律及其测量理论与方法 工

4、程岩体的稳定性，岩体开挖卸荷引起的应力重分布理论及支护理论 岩石工程稳定性维护技术 各种新技术、新方法与新理论在岩石力学中的应用 工程岩体的模型、模拟试验及原位监测技术,一、研究内容,第一章 绪 论, 1.2 岩体力学的研究内容和研究方法,（1）岩块、岩体地质特征的研究。 主要包括： 1）岩石的物质组成和结构特征； 2）结构面特征及其对岩体力学性质的影响； 3）岩体结构及其力学特征； 4）岩体工程分类。,第一章 绪 论,（2）岩石的物理、水理与热学性质的研究 在这些性质之中，岩块与岩体的空隙性，包括 孔隙性和裂隙性，在很大程度上控制着岩块与岩体 的力学性质。因此，研究空隙性，特别是研究岩块 与

5、岩体的裂隙性，是岩体力学中非常重要的研究内 容之一。,第一章 绪 论,（3）岩块的基本力学性质的研究 内容包括： 1）岩块在各种力作用下的变形和强度特征以 及力学参数的室内实验技术； 2）荷载条件、时间等对岩块变形和强度的影 响； 3）岩块的变形破坏机理及其破坏判据。,（4）结构面力学性质的研究 结构面力学性质是岩体力学最重要的研究内 容。内容包括： 1）结构面在法向压应力及剪应力作用下的 变形特征及其参数确定； 2）结构面剪切强度特征及其测试技术与方 法。,第一章 绪 论,（5）岩体力学性质的研究 岩体力学性质是岩体力学最基本的研究内容。 内容包括： 1）岩体的变形与强度特征及其原位测试技术

6、与 方法； 2）岩体力学参数的弱化处理与经验估算； 3）荷载条件、时间等因素对岩体变形与强度的 影响； 4）岩体中地下水的赋存、运移规律及岩体的水 力学特征。,第一章 绪 论,（6）岩体中天然应力分布规律及其量测的理 论与方法的研究 在岩体的应力应变关系为线性条件下，岩体 中的重分布应力场，都是由天然应力场和开挖岩 体或对岩体加荷所引起的局部应力场二者迭加来 确定的。因此，要确定重分布应力场，必须首先 研究岩体中的天然应力场。,第一章 绪 论,第一章 绪 论,（7）边坡岩体、地基岩体及地下洞室围岩等工 程岩体的稳定性研究 这是岩体力学实际应用方面的研究，内容包括： 1）各类工程岩体中重分布应力

7、的大小与分布特征； 2）各类工程岩体在重分布应力作用下的变形破坏特征； 3）各类工程岩体的稳定性分析与评价等。,第一章 绪 论,（8）岩体性质的改善与加固技术的研究。 包括岩体性质、结构的改善与加固，地质环境 (地下水、地应力等)的改良等。 （9）各种新技术、新方法与新理论在岩体力学 中的应用研究。,第一章 绪 论,（10）工程岩体的模型、模拟试验及原位监 测技术的研究 模型模拟试验包括数值模型模拟、物理模型 模拟等，这是解决岩体力学理论和实际问题的一 种重要手段。而原位监测既可以检验岩体变形与 稳定性分析成果的正确与否，同时也可及时地发 现问题。,岩石力学的应用 地下硐室围岩稳定性研究； 岩

8、基的稳定性研究； 岩坡的稳定性研究。,瓦斯抽采,1.3 岩体力学的研究方法,研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合,实验,室内 野外,岩块（拉、压、剪） 模拟,位移 应力 压力,收敛（表面位移） 应变 绝对位移、相对位移（内部）,理论,连介 非连介 数值方法,有限元 离散元 DDA,岩石力学的研究方法,1.4 岩体力学在其它学科中的地位,（1）1925年泰沙基（Terzaghi）建筑土力学 （2）地质力学的岩石力学学派（奥地利学派（萨尔茨堡学派）缪勒）否认小岩块试件的力学试验。 （3）工程岩石力学学派，法国塔洛布尔（J.Talober） 1951年岩石力学最早的代表作。 1963年意大利瓦依昂水库岩坡滑动 1966年在里斯召开第一届国际岩石力学大会（一届/4年 ） 全国岩石力学与工程学术会，2000年开第6届，1届/1年。 全美,全欧。 总之三个阶段：材料力学、连介力学、构造力学。,力学 （固体力学分支）、地质学、岩土工程,1.5 岩石力学的发展简史,返回,25,课程内容与学时分配表,26,课程内容与学时分配表,岩石与岩体的基本概念，岩石的基本力学性质,岩体的力学性能，初始应力状态与分类,岩体力学的应用与发展,本章小结,本章重点介绍了岩体力学的概念、研究对象、研究内容及研究方法，对岩体力学的形成与发展作了一般说明。 掌握 岩石、岩体的定义 岩石的分类 矿物、结构、构造,