岩石力学与工程课(蔡美峰)
《岩石力学与工程》蔡美峰版总结
《岩石力学与工程》内容概要总结 地应力是存在于地层中的为受工程扰动的天然应力。也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。 地质软岩：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软化及风化膨胀性一类岩体的总称。 工程软岩：工程力作用下能产生显著性变形的工程岩体。声发射：材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响。 岩石岩石地下工程：地下岩石中开挖并临时获永久修建的各种工程。 围岩：在岩石地下地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。 锚喷支护：锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。 边坡：岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。 岩石：自然界各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物。 容重：岩石单位体积的重量。根据含水情况将岩石的容重分为天然容重、干容重、饱和容重。孔隙性：天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙。 孔隙率：指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。分为总孔隙率、总开孔隙率、大开孔隙率、小开孔隙率、和闭孔隙率。孔隙率愈大，岩石力学性能越差。 水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质。 包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。 岩石强度：岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。 单轴抗压强度：岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。 岩石破坏形式：x状共轭斜面剪切破坏。这种破坏形式是最常见的破坏形式；单斜面剪切破坏。这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的。 拉伸破坏：横向拉应力超过岩石抗拉极限引起的。 流变破坏：岩石的三轴抗压强度：岩石在三向荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力。 莫尔强度包络线：同一种岩石对应各种应力状态下破坏莫尔应力圆外公切线。直线型、抛物线型、双曲线型。 点载荷试验：试验所获得的强度指标值可以用做岩石分级的一个指标。点载荷实验装置是便携式的，可带到岩土工程现场去做实验。点载荷试验对试件的要求不严格。缺点是要根据经
石油工程岩石力学期末考试PPT整理之简答题
石油工程岩石力学PPT整理之简答题 （3*10=30分） 1.岩石力学的发展历史分为哪几个阶段？请简述一下每个阶段的特点。 答：按其发展进程可划分四个阶段： （1）初始阶段（19世纪末-20世纪初） 这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论，以解决岩体开挖的力学计算问题。 （2）经验理论阶段（20世纪初-20世纪30年代）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。（3）经典理论阶段（20世纪30年代-20世纪60年代）这是岩石力学学科形成的重要阶段，弹性力学和塑性力学被引入到岩石力学，确立了一些经典计算公式，形成围岩和支护共同作用的理论。 岩石力学发展到该阶段已经成为一门独立的学科。 在经典理论发展阶段，形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”两大学派。 （4）现代发展阶段（20世纪60年代-现在） 此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段，其主要特点是，用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息
技术等方面的最新成果引入到岩石力学。而电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用也提供了可能。 2.简述岩石力学的研究内容。 答：(1)岩石的变形特征;(2)岩体的变形与强度;(3)岩石的强度理论;(4)地应力的测量方法;(5)岩体力学的工程应用. 3.请简述岩石的蠕变及其机理。 答：岩石的蠕变：岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。 岩石蠕变机理：化学键理论、破裂理论、摩擦理论、晶体缺陷理论 4.岩石蠕变可分为哪几个阶段？ 答：(1)瞬时变形（2)初始蠕变或阻尼蠕变(3)稳态蠕变或等速蠕变(4)加速蠕变。 5.为精确描述岩石复杂的蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，这些基本单元有哪些？ 答：这些基本单元有弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑形元件（摩擦块）。 6.岩石力学的性质有哪些？请简明阐述一下。 答：根据岩石的应力-应变-时间关系，可将力学性质划分为弹性、塑性、黏性。（弹性是指在一定的应力范围内，物体
石油工程岩石力学-绪论(定稿)
第一节：绪论 一、教学目的：通过《岩石力学》课程介绍，揭示课程在石油工程中的重要性，引导学生对该课程的兴趣，认识岩石力学研究对象的特点及其与其它力学课程的联系及差异。 二、基本要求： 1、了解内容： ?《岩石力学》学科的研究意义 ?《岩石力学》学科的发展历史及发展现状 ?《岩石力学》学科的研究内容及研究方法 2、掌握内容： ?岩石力学的定义 ?岩石的定义及分类 ?岩石力学研究对象的特点（岩石力学与弹性力学等力学学科的差异） ?不连续性 ?非均质性 ?各向异性 ?渗透性 ?赋存环境（地应力-初始应力、温度、压力、油气水） 3、介绍课程的学习目的及基本要求 三、课程内容： 1、岩石力学的研究意义 1 首先，来源于生产实践，生产实践也是岩石力学发展的推动力 岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初，我国
杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。 2 岩石力学在国民经济建设中有广泛的应用 目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。 3 不重视岩石力学研究将造成工程事故 国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。 马尔帕塞薄拱坝，坝高60m，坝基为片麻岩，1959年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑动，造成溃坝惨剧，400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝，坝高261.6米，坝基为断裂十分发育的灰岩。1963年大坝上游左岸山体发生大滑坡，约有2.7-3.0亿立米的岩体突然下塌，水库中有5000万立米的水被挤出，击起250米高的巨大水浪，高150米的洪波溢过坝顶，死亡3000余人。近年来，虽然岩石力学得到突飞猛进的发展，但与岩体失稳有关的大坝崩溃，边坡滑动，矿山瓦斯爆炸，围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实例，都充分说明能否安全经济地进行工程建设，在很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上正建和拟建的一些巨型工程及与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。 4 岩石力学在石油工程中的重要应用 ●井壁稳定性分析 ●水力压裂 ●出砂预测 ●地层可钻性预测钻头优选 ●定向射孔 ●套管损坏机理 ●地面沉降 ●…… 四岩石力学的发展历史、现状及，面临的挑战 1、形成历史 ●1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地利学派。
储层岩石力学概述
储层岩石力学概述 发表时间：2019-09-11T14:30:47.063Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：王祥程 [导读] 摘要：岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。 成都理工大学能源学院 610059 摘要：岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。深入了解研究岩石力学的性质和相关参数对于工程上的开发具有十分重要的作用。 关键词：岩石力学；石油工程；研究方法 1. 岩石力学的概述 岩石包括组成岩石的固体骨架、孔隙、裂缝以及其中的流体，因此岩石力学往往会应用到弹性力学、塑性力学、流体力学、渗流力学等力学学科的诸多理论方法。岩石的性质几乎牵涉到所有力学分支，岩石力学的研究是各种力学理论的综合运用。不同岩石力学问题的研究，可能包括瞬时变形运动，也可能包含与地质演化时间相关的长期变形运动。 岩石力学是力学的一部分。岩石材料赋存于地下，其力学性质难于直接测试和观察，而若将其取至地面进行测试则岩石的力学性质往往发生了较大的变化，加之岩石中的流体存在于裂隙或孔隙之中，与岩石骨架相互作用，使岩石的受力情况更加复杂。 2.岩石力学的研究方法 岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。岩石具有特殊的固体介质力学特性，这个特殊的力学性质与它所处的环境有关，如天然岩石所处应力状态一般称为岩石的初始应力状态。在岩石受到工程活动扰动后，岩体的应力出现了变化，这时岩石所处的应力状态称为次生应力状态。此时将岩石力学和工程地质相结合进行研究是十分重要和必要的。对于节理岩体，特别需要了解岩体结构面的分布、网络特性、岩体结构类型，才能进行岩体的数值模拟和分析。 一般而言，岩石力学的研究方法可分为如下四大类： (1)地质研究方法：对岩体进行地质方面的研究始终是岩石力学研究的基础，在整个岩石工程过程中，地质性质的研究应当列在第一位。①岩石岩相、盐层特征的研究，如软弱岩体的成分、可溶盐类、含水蚀变矿物、不抗风化岩体成分以及原生结构。②岩体结构的地质特性研究，如断续结构面的几何特征、岩体力学特征、软弱面的充填物及地质特性。③赋存地质环境的研究，如地应力的成因、地下水分布与化学特征以及地质构造对环境的影响。 (2)物理力学研究方法：①岩体结构的探测，应用地球物理化学方法和技术来探查各种结构面的力学特征和化学特征。②地质环境的物理性质分析与测量，如地应力的形成机制及分布、地质环境中热力与水力存在的性状、水化学的分布特征，应用大规模地质构造层析技术、地质雷达探测技术确定岩体构造。③岩体物理力学性质的测定，如岩块力学特性的室内试验、原位岩体的力学性质测试、钻孔测试、工程变形监测、位移反分析等。主要运用的手段是基于震动的动态测试，如超声波测试、地震波测试、电磁波测试、计算机层析方法(CT)测试。这些测试利用岩体的波动特性，来研究岩体的力学特性。 (3)数学力学分析方法：岩石力学的研究，除了以上地质方法、物理力学方法的研究外，还要进行数学力学方法研究，从而构成岩石力学的理论基础，包括：①岩石本构关系的研究-对岩石进行宏观到细观甚至微观的力学特性研究。②数值分析方法。由于计算机计算性能的发展，岩石力学的数值分析方法得到了大力发展。在数值分析方法方面，由岩体连续力学发展到非连续力学，出现了离散元法(DEN)和不连续变形分析法(DDA)、流形法(BEM)、无单元法(EFM)和快速拉格朗日法(FLAC)。③多元统计和随机分析。这两种方法可以深人地研究因岩体介质的随机分布特性而造成传统方法难以解决的问题。④物理和数值模拟仿真分析。 (4)整体综合分析法：就整个工程进行多种分析的方法，并以系统工程为基础的综合分析。 3.石油工程岩石力学研究对象及特点 石油工程岩石力学所研究的，所涉及的地层深度大多在8000m范围内，研究对象主要是沉积岩层，岩石处于较高的围压、温度和孔院压力作用下其性质已完全不同于浅部地层，它可能经过脆-塑性转变成塑性，也可能由于高孔院压力的作用呈现脆性破坏。 (1)石油工程岩石力学所涉及的围压可达200MPa。非均匀的原地应力场形成了地层之间的围压，若垂向应力源于地层自重，那么应力梯度平均为0.023MPa/m，多数地区最大水平应力往往大于垂向应力，且两个水平地应力梯度的比值通常达到1.4~1.5以上。在山前构造带地区，不但地应力梯度高，最大和最小水平地应力的比值也很大。因此在研究地应力分布规律(包括数值大小及主方向)时，主要依靠水力压裂、岩石剩磁分析、地震和构造资料反演、测井资料解释等间接方法。 (2)石油工程岩石力学所涉及的温度可达250℃。一般的地温梯度是3℃/100m，高的可超过4℃/100m，具体的地温梯度往往需要实际测定。当温度超过150℃后，温度对岩石性质的影响将变得十分明显。 (3)石油工程岩石力学中所涉及到的孔隙和裂隙中的高压流体的孔隙压力可高达200MPa.一般情况下，常规的静水孔隙压力梯度为 0.00981MPa/m,但是异常高压可超过0.02MPa/m。 4.结束语 岩石力学是一门十分重要的，它涉及到了工程领域的各个行业。因此，正确理解学习岩石力学的理论知识以及探究其影响等具有十分重要的意义。 参考文献 [1]王路,徐亮,王瑞琮.岩石力学在石油工程中的应用[J].石化技术,2017, 24(3)：157-157. [2]陈勉.我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用[J].岩石力学与工程学报,2003,23(14)：2455-2462. [3]杨永明,鞠杨,刘红彬,etal.孔隙结构特征及其对岩石力学性能的影响[J].岩石力学与工程学报,2009,28(10)：2031-2038. [4]陈新,杨强,何满潮,etal.考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析[J].岩石力学与工程学报,2005(16)：2882-2888. [5]陈德光,田军,王治中,etal.钻井岩石力学特性预测及应用系统的开发[J].石油钻采工艺,1995,17(5)：012-16. [6]王大勋,刘洪,韩松,etal.深部岩石力学与深井钻井技术研究[J].钻采工艺,2006,29(3)：6-10. [7]阎铁.深部井眼岩石力学分析及应用[D].2001. [8]陈新,杨强,何满潮,etal.考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析[J].岩石力学与工程学报,2005(16):2882-2888.
岩石力学翻译
岩石力学和国际岩石力学学会的未来 摘要： 考虑岩石力学和国际岩石力学学会（ISRM）的未来需要对岩石力学在第一个五十年里取得的成就进行评估，并确定一些还主要存在的未解决的问题，指明未来可能采用的技术方法的方向以及岩石力学未来发展的可能性。这里不久的将来包括当前国际岩石力学学会委员会正在实施的现代化计划和当前技术的发展。长远的未来需要从可能产生的技术创新及其对岩石力学的影响来预言。此外，本文对专业学会如ISRM的目的、性质及潜能的演变也进行了简要的讨论。本文的重点在于支持着岩土工程的岩石力学，其主题包括地质、岩石应力、完整岩块、岩石裂隙、水流、工程活动和数值模拟。 关键字：岩石力学；成就；基本原则；技术未来；联合模拟 1、简介： 思考岩石力学未来可能被采用的方向对于其主题及其在岩土工程中的应用非常重要。事实上，这是做这样一个推测的一个合适的时间，因为2012年就是ISRM成立50周年，且2011年将在北京召开ISRM代表大会。此外，2008年还是ISRM奠基者及第一人主席利奥波德·穆勒的一百年诞辰。 希波克拉底预测未来的方法就是：“考虑过去，解释现在，预知未来。”所以，在本文就是基于过去已经取得的成就（特别是过去50年），确定一些主要存在的还未的问题。这就自然地引导我们考虑未来技术发展的可能性及存在问题能否解决。就ISRM而言，当前实施的现代化在某种程度上能帮我们对ISRM不久的未来进行预测。然而，对于ISRM的长远未来也需要讨论，因为这包括一些与个人与团队交流以及保存并传播合作知识有关的有趣问题。 2、总结当前岩石力学的认识和能力： 岩石力学的知识和能力已经在1995年Elsevier写的“综合岩土工程”里以百科全书的形式通过4407页的概要得到总结。这五卷包括一下主题： 1、基本原则； 2、分析和设计方法； 3、岩石测试和地点描绘； 4、挖掘、支撑及检测； 5、地表与地下的案例。 尽管这本概要已经出版了13年，并且岩石力学的很多领域都已取得进步，但是这门艺术的本质是相似的。 3、岩石力学未解决的问题 尽管在过去50年里岩石力学和岩土工程已经取得了大量的进步，但还是存在一些突出的问题。事实上，利奥波德·穆勒成立ISRM的灵感已经在他的1962年5月份的评论里有所表述：“我们不知道岩块的强度，这就是需要一个国际学会的原因。”。然而，在很多情况下我们还有关于评估岩块强度的问题！ 在这一部分，将概述一些岩石力学主要未解决的问题。这些载于一下专题中：地质、岩石应力、岩块、裂隙、水流和模拟。在每一个小专题里面用斜体字书写的文段就是关于这些问题在不久的将来被解决的可能性。 3.1、地质 地质，特别是构造地质和工程的岩土力学，在表2中得到强调。
《岩石力学与工程》教学大纲
《岩石力学与工程》教学大纲 开课院系：土木与环境工程学院土木工程系 课程类别：学科基础 适用专业：土木工程 课内总学时：36 学分：4 实验学时：8 设计学时：0 上机学时：0 先修课程：材料力学、工程地质学 执笔：李长洪 一、课程教学目的 本课程系土木工程专业学科基础必修课程，主要任务是教授有关岩石的基本力学性质及其实验研究方法、岩体的质量评价及其分类理论方法、地应力及其测量理论和方法、岩石的流变理论和强度理论、岩石地下工程围岩压力与控制理论和方法、边坡工程岩体稳定性分析及滑坡防治方法。在学生掌握岩石力学基础理论知识、基本实验技能和基本研究方法的基础上，培养和激发学生创新意识和创新能力，使学生具有发现问题、分析问题和解决岩石工程实际问题的综合能力。为后续的隧道工程、边坡工程、地下工程、地铁工程、道路工程等专业课程的学习打下必要的基础。 二、课程教学基本要求 1．课程重点：
岩石的基本力学性质及其实验研究方法、岩体的质量评价及其分类理论方法、地应力及其测量理论和方法、岩石的流变理论和强度理论、地下工程围岩压力与控制理论和技术、边坡工程岩体稳定性分析。 2．课程难点： 岩石的流变理论和强度理论、岩体及结构面的力学性质、地下工程围岩压力与控制理论和技术、边坡工程岩体稳定性分析。 3．能力培养要求： 在学生掌握岩石力学基础理论知识、基本实验技能和基本研究方法的基础上，培养和激发学生创新意识和创新能力，使学生具有发现问题、分析问题和解决岩石工程实际问题的综合能力。为后续的隧道工程、地铁工程、道路边坡工程等专业课程的学习打下必要的基础。 三、课程教学内容与学时 课程总学时：36学时；理论讲授：25学时；总复习1学时；考试2学时；实验教学：8学时 绪论（2学时） 0.1课程性质和任务 0.2课程教学基本要求 0.3岩石力学发展的历史概貌 0.4岩石力学的定义 0.5岩石力学研究的主要问题 0.6岩石力学面临的发展机遇 1．岩石的力学性质（5学时）
重大导师简介
阴可 博士，教授，博士生导师。中国岩石力学与工程学会地下工程分会理事、中国土木工程学会隧道及地下工程分会理事。主要从事岩石动力特性、特殊岩石基础计算和设计、岩质边坡和地下洞室稳定性、滑坡防治及埋入式抗滑结构、建构筑物质量检测技术及加固措施等方面的研究。先后负责主持国家、省部级及横向科研项目20余项，参与主研各类重大、重点工程科研项目10余项。在国内外学术刊物上发表论文30余篇，其中5余篇被EI检索系统收录；先后获得国家科技进步二等奖1项、教育部科技进步一等奖1项、重庆市科技进步三等奖1项。 谢强 博士，副教授，硕士生导师。国际岩石力学学会（ISRM）会员，中国岩石力学与工程学会（CSRME）会员，《地下空间与工程学报》责任编辑。主要从事岩土力学基本理论、岩土工程测试与监测技术、地质灾害评价与治理、路基路面工程等方向的研究。主持科技部国家重大专项项目（“十一五”子课题）1 项；主持省部级科研项目3项；参与主研国家和地方的重大、重点工程科研项目12项。在国内外学术刊物上发表论文30余篇，其中10余篇被SCI、EI检索系统收录；获国家级奖项1项，省部级奖项1项，行业学会奖1项。 刘新荣 教授、博士生导师。现任重庆大学土木工程学院隧道与地下空间研究所所长、《地下空间与工程学报》常务副主编，中国岩石力学与工程学会常务理事、中国土木工程学会地下空间专业委员会副主任、重庆岩石力学与工程学会秘书长等，曾任日本东京大学土木工学科客座研究员。主要从事隧道与地下工程稳定性、岩土灾害成灾机理与防治技术、城市地下空间开发利用等领域的教学科研工作。主持或参与国家级、省部级以及横向科研项目30余项，其中获国家科技进步奖2项、省部级科技进步奖6项。发表学术论文90余篇，其中被SCI、EI 收录40余篇。荣获“霍英东教育基金会高校青年教师奖”、“重庆青年科技奖”等；入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”、重庆市“322重点人才工程”和“重庆市第二届学术技术带头人”等。 胡岱文(女 现任重庆大学土木工程学院岩土工程系系主任、副教授。中国建筑学会岩土工程分会理事、重庆市土木建筑学会岩土工程分会理事。主要从事建筑地基与基础工程、岩土边坡工程等方向的教学科研工作。先后主持或参与国家级、省部级以及横向科研项目10余项，其中获省部级科技进步奖3项。并在国内外学术刊物上发表论文20余篇。 刘先珊女 博士，副教授。2006年毕业于武汉大学岩土工程专业，获工学博士学位。主要研究领域为
岩石力学与工程习题答案全解
1．构成岩石的主要造岩矿物有正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤铁矿。 2．为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？答：基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜长石组成。所以基性岩石和超基性岩石非常容易风化。 3、常见岩石的结构连结类型有那几种？ 1.结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。 2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。 4．何谓岩石中的微结构面，主要指那些，各有什么特点？ 答：岩石中的微结构面（或缺陷）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。矿物的解理面：是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。晶粒边界：矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子键等相连结。由于矿物晶粒表面电价不平衡而使矿物表面具有一定的结合力，但这种结合力一般比起矿物内部的键连结力要小，因此，晶粒边界就相对软弱。微裂隙：是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线，也称显微裂隙。粒间空隙：多在成岩过程中形成，如结晶岩中晶粒之间的小空隙，碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙。粒间空隙对岩石的透水性和压缩性有较大的影响。晶格缺陷：有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷，也有由于化学比例或原子重排列的毛病所产生的物理上的缺陷。它与岩石的塑性变形有关。 5．自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类，各大类有何特点？答：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。岩浆岩特点： 1）深成岩：常形成较大的入侵体。颗粒均匀，多为粗-中粒状结构，致密坚硬，孔隙很小，力学强度高，透水性较弱，抗水性较强。2）浅成岩：成分与深成岩相似，但产状和结构都不相同，多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差，与其他岩种相比，它的性能较好。3）喷出岩：结构较复杂，岩性不均一，连续性较差，透水性较强，软弱结构面比较发育。沉积岩特点：1）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，各类火山岩的 性质差别很大。2）胶结碎屑岩：是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。 其性质取决于胶结物的成分、胶结形式和碎屑物成分和特点。3）粘土岩：包括页岩和泥岩。其性质较差。4）化学岩和生物岩：碳酸盐类岩石，以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。变质岩特点：是在已有岩石的基础之上，经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和压力的不同而具有不同的性质，形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不均匀性和各向异性。变质岩特点1）接触变质岩：侵入体周围形成岩体。岩 体透水性强，抗风化能力降低。 2）动力变质岩：构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。它的胶结不好，裂隙、孔隙发育，强度低，透水性强。3）区域变质岩：这种变质岩的分布范围广，岩石厚度大，变质程度均一。一般块状岩石性质较好，层状片状岩石性质较差。 6．表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ 答：指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本属性。 7、岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。 答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式: (1)X状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (2)单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (3)拉伸破坏，破坏面
国家一级学会名单
国家一级学会名单 （中国科学技术协会下属的全国学会）理科 A-01 中国数学会 A-02 中国物理学会 A-03 中国力学学会 A-04 中国光学学会 A-05 中国声学学会 A-06 中国化学会 A-07 中国天文学会 A-08 中国气象学会 A-09 中国空间科学学会 A-10 中国地质学会 A-11 中国地理学会 A-12 中国地球物理学会 A-13 中国矿物岩石地球化学学会 A-14 中国古生物学会 A-15 中国海洋湖沼学会 A-16 中国海洋学会 A-17 中国地震学会 A-18 中国动物学会 A-19 中国植物学会 A-20 中国昆虫学会 A-21 中国微生物学会 A-22 中国生物化学与分子生物学会 A-23 中国细胞生物学学会 A-24 中国植物生理与植物分子生物学学会 A-25 中国生物物理学会 A-26 中国遗传学会 A-27 中国心理学会 A-28 中国生态学学会 A-29 中国环境科学学会 A-30 中国自然资源学会 A-31 中国感光学会 A-32 中国优选法统筹法与经济数学研究会 A-33 中国岩石力学与工程学会 A-34 中国野生动物保护协会 A-35 中国系统工程学会 A-36 中国实验动物学会 A-37 中国青藏高原研究会 A-38 中国环境诱变剂学会 A-39 中国运筹学会
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岩石力学与工程试卷2020(1)
2019-2020第2学期《岩石力学与工程》试卷 班级：姓名：学号： 一、简答题（每题10分，共60分） 1. 什么是岩石强度？影响岩石强度的因素有哪些？如何消除或修正这些影响因素？ 2. 测量岩石抗压强度的方法有哪些？测量岩石抗拉强度的方法有哪些？它们各自的优缺点是什么？ 3. 表征岩体结构面状态的因素有哪些？结合所学的岩体分级方法（选择其中一个即可）论述它们各自是如何影响岩体强度的？ 4. 典型的地应力直接测量方法有哪些？它们的测量原理和步骤是什么？有什么优点和缺点？ 5. 空心包体应变计法进行地应力测量时，采用的测量探头为什么叫做“空心”包体？其测量原理和步骤是什么？ 6. 画出开尔文（Kelvin）体的流变力学模型，给出其本构方程和蠕变方程推导过程，并画出蠕变曲线。 二、计算题（每题10分，共40分，计算结果保留小数点后2位） 1. 岩石单轴压缩试验中，当压力达到（50+学号后两位/10）MPa时试样破坏，且破坏面与轴向加载方向夹角为（25+学号后1位数）°，假定岩石破坏符合莫尔-库伦强度理论，试计算： （1）岩石内摩擦角；（3分） （2）岩石的粘聚力；（3分） （3）若有一同种岩石试样存在一软弱面与试样轴向（最大主应力方向）夹角40°。已知软弱面强度参数，粘聚力c j=8MPa，内摩擦角φj=25°，问此时试样单轴破坏强度和破坏面方位角。（4分）
2. 对某一岩石进行点荷载试验获得数据（如下表所示），请计算Is(50)数值，并估算单轴抗压强度。 3. 计算一组钻孔深度为500cm 的岩芯RQD 值。 其中：1号岩芯长度为学号的1-2位数字（单位：cm ）； 2号岩芯长度为学号的3-4位数字（单位：cm ）； 3号岩芯长度为学号的5-6位数字（单位：cm ）； 4号岩芯长度为学号的7-8位数字（单位：cm ）； 5号岩芯长度为学号7-8位数字除以10（单位：cm ）。 4. 现有两个弹簧和一个摩擦块组成一套装置（如图所示）。弹簧的刚度系数都是K ，在滑动块上作用一个竖向恒荷载P ，滑动块与地面摩擦系数为μ。若在装置右侧施加一准静态荷载F 。请推导F 与装置拉伸变形关系公式，并绘制F 由0增长至（学号后两位/10）μP ，然后再逐渐减小到0时的F -位移曲线。 F
《岩石力学与工程》蔡美峰版考试知识点
地应力是存在于地层中的为受工程扰动的天然应力。也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。地质软岩：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软化及风化膨胀性一类岩体的总称。工程软岩：工程力作用下能产生显著性变形的工程岩体。声发射：材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响。岩石岩石地下工程：地下岩石中开挖并临时获永久修建的各种工程。围岩：在岩石地下地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。锚喷支护：锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。边坡：岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。。岩石：自然界各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物。容重：岩石单位体积的重量。根据含水情况将岩石的容重分为天然容重、干容重、饱和容重。孔隙性：天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙。孔隙率：指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。分为总孔隙率、总开孔隙率、大开孔隙率、小开孔隙率、和闭孔隙率。孔隙率愈大，岩石力学性能越差。 水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质。包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。岩石强度：岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。单轴抗压强度：岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。岩石破坏形式：x状共轭斜面剪切破坏。这种破坏形式是最常见的破坏形式；单斜面剪切破坏。这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的。拉伸破坏：横向拉应力超过岩石抗拉极限引起的。流变破坏：岩石的三轴抗压强度：岩石在三向荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力。莫尔强度包络线：同一种岩石对应各种应力状态下破坏莫尔应力圆外公切线。直线型、抛物线型、双曲线型。点载荷试验：试验所获得的强度指标值可以用做岩石分级的一个指标。点载荷实验装置是便携式的，可带到岩土工程现场去做实验。点载荷试验对试件的要求不严格。缺点是要根据经验公式进行换算。抗拉强度：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力。拉伸试验分为直接试验和间接试验两类。间接试验著名的有劈裂试验。抗拉强度一般为抗压强度的1/4到1/25平均为1/10。 岩石的变形：岩石在外力或其他物理因素作用下发生形状或体积的变化。弹性、塑性、粘性、脆性、延性。扩容：岩石在载荷作用下，在其破坏之前产生的一种明显的非弹性体积变形。各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象。弹性模量：应力与应变的比率。泊松比：岩石的横向应变与纵向应变的比值。泊松比将随应力的增大而增大，直到0.5停止。滞回效应：卸载曲线不走加载曲线的路线滞回曲线：在反复作用下岩石的荷载－变形曲线记忆性：岩石在荷载超过上一次循环的最大荷载以后，变形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升，好像不曾受到反复加载的影响似的，这种现象称为岩石的记忆性。塑形滞回环：加载曲线与卸载曲线所形成的环。水楔作用：当两个矿物颗粒靠的很近，有水分子补充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸着力将水分子拉到自己周围，在两个颗粒接触处由于吸着力作用使水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙内挤入的现象 结构面：不同成因、不同特性的地质界面的统称。原生结构面、构造结构面、次生结构面、整合面、不整合面、层理、劈理、节理、断层、结构体：被各种结构面切割而成的岩石块体。岩体结构：不同类型的岩体结构单元在掩体内的组合、排列形式称为岩体结构。岩体结构单元：结构体和结构面。裂隙度：沿取样线方向单位长度上的节理数量。切割度：岩体被节理割裂分离的程度。结构面的力学性质：法相变形、剪切变形、抗剪强度。为什么岩体的力学性质和岩石不同是因为结构面的存在。水力学性质：岩石的渗流特性及在渗流作用下所表现出的力学性质。质量指标（RQD）：长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比。地应力方法：直接测量法扁千斤顶法、刚性包体应力计法、水压致裂法、声发射法。间接测量法：全应力解除法、局部应力解除法、孔径变形法、孔底应变法、孔壁应变法、空心包体应变法、实心包体应变法。流变：材料的应力-应变关系与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。包括蠕变、松弛、弹性后效。弹性后效：材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象岩石强度理论：研究岩石在各种应力状态下的强度准则的理论。表征岩石在极限应力状态下的应力状态和岩石强度参数之间的关系。数值分析常用方法：有限元法、边界元法、有限差分法、加权余量法、离散元法、刚体元法、不连续变形分析法、流形方 真三轴：真三轴加载试件为立方体，1为主应力，23为侧向压力，六个面均受摩擦力，对实验结果影响很大。伪三轴加载试件为圆柱体；轴向压力1的加载方式和单轴压缩试验时相同，但由于有了侧向压力，其加载时的端部效应比单轴加载时要轻微的多。侧向压力23相同，侧向压力均匀的施加到试件中。刚性试验机：由于传统试验机的刚度不够大，在试验过程中试件受压，试验机受拉，试验机产生的弹性变形以应变能的形式存在机器中，当施加的压缩应力超过岩石抗压强度后，试件破坏，机架迅速回弹，以便回到其原始位置，并将其内部贮存的应变能释放到岩石试件中，从而使试件急剧破裂和崩解。而刚性试验机提高了自身刚度，机架变形小，就不会引起试件的突发性破坏。采用液压伺服系统，伺服系统有一个反馈信号系统，它检查当前施加的载荷是否事先确定的变形速度，否则它会自动调整施加载荷，以保持变形素的的恒定。 地下水对岩体的物理作用：1.润滑作用，使岩体的摩擦角减小；软化和泥化作用，使岩体的力学性能降低，内聚力和摩擦角值减小。主要表现在对岩体结构面中充填物的物理性状的改变上，岩体结构中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液化的弱化效应；结合水的强化作用，处于非饱和带的岩体中的有效应力大于岩体的总应力，强化了岩石的力学性能。 有限元步骤：确定计算模型，根据对称性、材料性质和所关心部位的边界尺寸等确定计算模型；划分单元；选择位移函数；建立单元刚度矩阵，并进行坐标转换；形成总体刚度矩阵；载荷等效移置，确定节点力列阵；列出有限元基本方程，并根据已知位移对方程进行修正；求解总体方程，可获得节点位移；利用几何关系和物理方程计算单元的应变和应力；绘制计算结果图，以便直观了解分析结果，给出定量的评价。 维护岩石地下工程稳定的基本原则：合理利用和充分发挥岩体强度；改善围岩应力条件；合理支护；强调监测和信息反馈。 地应力的组成地应力是存在于地层的未受扰动的天然应力。构造应力场和重力应力场是主要组成还有比如：大陆板块边界受压引起的应力场；地幔热对流引起的应力场；由地心引力的应力场；岩浆侵入引起的应力场；地温梯度引起的应力场；地表剥蚀产生的应力场。基本规律：1地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数；2实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量；3水平应力普通大于垂直应力；4平均水平与垂直应力的比值随深度增加而减小；5最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系；6最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性；7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。
岩石力学与工程典型题解
绪论典型题解 1.1岩石和岩体的概念有何不同？ 答：所谓岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体；所谓岩体是在一定的地质条件下，含有诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面的复杂地质体。岩石就是指岩块，在一般情况下，不含有地质结构面。 1.2在力学性质上，岩体具有什么特征？ 答：岩体具有不连续性、各向异性、不均匀性、岩石块单元体的可移动性、赋存地质因子这五条特征。 ------------------------------------------------------------------- 岩石和岩体的基本物理力学性质 典型题解 2.1某岩石试件，测得容重3/9.1cm kg =γ，比重△＝2.69，含水量%29=d ω，试求该岩样的孔隙比v ε，孔隙度n ，饱和度r S 和干容重d γ。 解：孔隙比：83.019 .1) 29.01(69.21) 1(=-+= -+?= γ ωεd v 孔隙度：%3.45%10083 .0183 .0%1001=?+=?+= v v n εε 饱和度：%9483 .0% 2969.2=?= =ε ω G S r 干容重：)/(47.183 .0169 .213cm g d =+=+?= εγ 上述指标，也可利用三相图进行计算，若从以知条件V ω γ= 入手，则可先假 设V=1，然后推算出三相重量及体积，按各物理指标的定义，即可将各指标求得： 设31cm V =，则按容重定义：g V W 9.1=?=γ 按含水量定义：s s d W V W 29.0==γωω 按三相图： W W W s =+ω 即 ： 9.129.0=+s s W W 故： g W s 47.129 .19 .1== g W W W s 43.047.19.1=-=-=ω
第十四次全国岩石力学与工程学术大会议程及学术报告安排
第十四次全国岩石力学与工程学术大会会议日程 日期时间内容地点：广州颐和大酒店2016年12月11日07:00-24:00第八次全国会员代表大会参会代表报到酒店大堂2016年12月11日19:30-21:30第七届理事会十四次常务理事会会议雅典厅 2016年12月12日07:00-24:00第十四次全国岩石力学与工程学术大会参会代表报到国际会议中心 2016年12月12日08:30-12:00第八次全国会员代表大会第一次会议国际会议中心13:30-15:00第八届理事会第一次理事会议国际会议中心15:00-15:30第八届理事会党员大会国际会议中心15:30-16:00第八届理事会党委第一次会议国际会议中心16:15-17:00第八次全国会员代表大会第二次会议国际会议中心17:00-18:00第八届理事会第一次常务理事会国际会议中心 2016年12月13日 上午08:30-09:30大会开幕式、颁奖仪式国际会议中心09:30-12:30特邀报告与大会报告1国际会议中心 2016年12月13日 下午13:30-18:05专题报告1——岩石力学实验研究国际会议中心分会场一13:30-18:05专题报告2——理论与数值模拟国际会议中心分会场二13:30-18:05专题报告3——岩石工程与施工技术国际会议中心分会场三13:30-18:05青年学者论坛雅典厅 2016年12月14日 上午08:30-09:50专题报告1——岩石力学实验研究国际会议中心分会场一08:30-09:50专题报告2——理论与数值模拟国际会议中心分会场二08:30-09:50专题报告3——岩石工程与施工技术国际会议中心分会场三08:30-09:50青年学者论坛雅典厅 10:10-12:30大会报告2国际会议中心 2016年12月14日 下午13:30-16:40特邀报告与大会报告3国际会议中心16:40-17:00大会闭幕式、颁奖国际会议中心 2016年12月15日会后工程考察
岩石力学与工程(蔡美峰主编)重点题目与详解
5自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类，各大类有何特点？ 答：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。 岩浆岩：依据冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，可将岩浆岩分三大类，其特点： 1）深成岩：常形成较大的入侵体。颗粒均匀，多为粗-中粒状结构，致密坚硬，孔隙很小，力学强度高，透水性较弱，抗水性较强。（花岗岩，正长岩） 2）浅成岩：成分与深成岩相似，但产状和结构都不相同，多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差，与其他岩种相比，它的性能较好。（花岗斑岩） 3）喷出岩：结构较复杂，岩性不均一，连续性较差，透水性较强，软弱结构面比较发育。（玄武岩，安山岩，流纹岩） 沉积岩特点：是由于风化剥蚀作用或火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下来，经胶结和成岩作用而形成的，其矿物成分主要是粘土矿物，碳酸盐和残余的石英长石等，具有层理构造，岩性具有明显的各项异性，按形成条件及结构特点分： 1）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，各类火山岩的性质差别很大。（火山积块岩，火山角砾岩，凝灰岩） 2）胶结碎屑岩：是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。其性质取决于胶结物的成分、胶结形式和碎屑物成分和特点。（砂岩，粉砂岩） 3）粘土岩：包括页岩和泥岩。其性质较差。（泥岩，页岩） 4）化学岩和生物岩：碳酸盐类岩石，以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。（石灰岩，白云岩） 变质岩特点：是在已有岩石的基础之上，经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和压力的不同而具有不同的性质，形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不均匀性和各向异性。 1）接触变质岩：侵入体周围形成岩体。其强度一般比原岩高，但由于侵入体的挤压，接触带附近易发生断裂，使岩体透水性强，抗风化能力降低。 2动力变质岩：构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。它的胶结不好，裂隙、孔隙发育，强度低，透水性强。 3）区域变质岩：这种变质岩的分布范围广，岩石厚度大，变质程度均一。一般块状岩石性质较好，层状片状岩石性质较差。 6．表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ 答：指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重G S=W S/(V S γW)、容重γ=w/v、孔隙率n=孔隙体积/岩石总体积（总孔隙率n=Vρ/V100％，总开孔隙率n0，大开孔隙率nb，小开孔隙率ns，闭孔隙率nc）、水理性（吸水性，透水性，软化性，抗冻性）等基本属性。 7、岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。 答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式: (1)X状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (2)单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (3)拉伸破坏，破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度，导致岩石受拉伸破坏。 9、什么是全应力-应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力-应变曲线？ 答：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与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，在试件快要破坏时，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。（增加刚度:增加面积，减小长度） 10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、蠕变和在反复加载、卸载作用下的破坏？答：(a)预测岩爆：左半部分OEC 代表达到峰值强度时,积累在岩石试件中的应变能，右边