岩石力学总结

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。这时的循环加、荷试验所给定的应力，成为疲劳强度。

岩石流变力学特性主要包括以下几个方面：（1）蠕变现象：当应力保持恒变时，应变随时间逐渐增长的过程（2）应力松弛：当应变保持恒定时，应力随时间逐渐减小的过程（3）流动特征：时间一定时，应变速率与应力大小的关系（4）长期强度：在长期何在持续作用下岩体的强度

蠕变是指岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质

蠕变分为稳定蠕变和非稳定蠕变稳定蠕变型是岩石在较小的恒定应力作用下，变形随时间增加到一定程度后就趋于稳定，最后变形保持一个常数，不在随时间增大。非稳定蠕变型是岩石承受的恒定荷载比较大，当超过某一临界值时，变形随时间的增加不仅不会保持常数，反而变形速率逐渐增加，最终导致岩体的整体失稳破坏了

一个典型的非稳定型蠕变曲线分为瞬间弹性变形阶段、一次蠕变阶段、二次~、三次~

岩石的强度是指岩石对荷载的抗力，或者成为岩石抵抗破坏的能力

岩石的强度有：抗压强度、抗拉强度和抗剪强度。抗剪强度又有抗剪断强度，抗切强度和弱面的剪切强度三种。

岩石的破坏形式：脆性、延性、弱面剪切破坏

岩石的抗压强度是指岩石试件在单轴压力作用下，抵抗破坏的极限能力，他在数值上等于破坏时的最大压应力

岩石单轴抗压强度的影响因素：矿质成分、结晶程度和颗粒大小、胶结情况、生成条件、风化作用、密度、水的作用、试件尺寸影响、试件形状的影响、加荷速率的影响

岩石的抗拉强度是岩石试样在单轴拉力作用下，抵抗破坏的极限能力，或极限强度，在数值上等于试样破坏时的最大拉应力

岩石抗剪强度的测定方法：直接剪切试验（直剪）、楔形剪切试验（斜剪）和三轴剪切试验（三轴剪）

直剪试验的优点是简单方便，不需要特殊设备，目前除了用来测定整体性岩石的抗剪强度及软弱结构面强度外，还可以用来测定岩石与混凝土之间的以及不同岩石之间的强度。缺点是所用的时间的尺寸较小，不易反应岩石中的裂隙、层理等弱面的情况。同时试样手剪面积上的应力分布也不均匀，如果所加水平力偏离剪切面，则还要引起弯矩，误差较大

第五章

岩体的力学性质，一方面取决于它的受力条件，另一方面还受岩体的地质特征及其赋存环境条件的影响。其影响因素主要包括：组成岩体的岩块材料性、结构面的发育特征及其性质、岩体的地质环境条件，尤其是天然应力及地下水条件，其中结构面的影响是岩体的力学性质不同于岩块力学性质的本质原因。

岩体变形试验主要用来测定岩体的变形指标

岩体强度参数的主要方法有岩体结构面直剪试验、岩体直剪试验、单轴抗压试验和三轴剪切试验

岩体结构面直剪试验可以分为：在结构面未扰动情况下进行的第一次剪断，通常称为抗剪断试验；剪断后，沿剪断面进行的剪切试验，成为抗剪试验

岩体的弹性波速受岩体岩性、建造组合和结构面发育特征以及岩体应力等因素的影响

工程岩体波动测试常常采用声波单孔测井法（一发双收试验），跨孔测试法（一发一收试验），CT层析成像技术

法向刚度Kn是反应结构面法相变形性质的重要参数。其定义未在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的盈利。（具体实验分为室内压缩试验和现场压缩试验）

结构面的剪切变形有如下特征：1.结构面的剪切变形曲线均为非线性曲线2.结构面的峰值位移Δu 受其风化程度的影响3.对同类结构面而言，遭受风化的结构面，剪切刚度比未风化的1/2~1/4 4.结构面的剪切刚度具有明显的尺寸效应5.结构面的剪切刚度随法向应力的增大而增大

影响结构面抗剪强度的因素主要包括结构面的形态、连续性、胶结充填特征及岩壁性质、次生变化和受力历史等等。

结构面分为：平直无填充结构面，粗糙起伏无填充的结构面、非贯通断续结构面及有填充的软弱结构面

结构面的抗剪强度主要来源于结构面的微咬合作用和胶黏作用，且与结构面的壁岩性质及其平直光滑程度密切相关

剪胀效应（或爬坡效应）：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，这时由于剪胀效应，增加了结构面的摩擦强度

啃断效应：当法向应力达到一定值后，其破坏将由结构面滑动转化为剪断凸起而破坏，引起所谓的啃断效应

按充填物的颗粒成分，可将有充填的结构面分为泥化夹层、夹泥层、碎屑夹泥层及碎屑夹层

影响岩体变形性质的因素：组成岩体的岩性、结构面发育特征、荷载条件、试件尺寸、试验方法和温度等等

结构面的影响包括结构面方位、密度、填充特征及其组合关系等方面的影响，成为结构效应

岩体的抗剪强度主要受结构面、应力状态、岩块性质、风化程度及其含水状态等因素的影响