岩石力学第一讲绪论
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单轴抗拉强度：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
抗剪切强度：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力 三轴抗压强度：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 端部效应其消除方法：润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部）加长试件 岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。 岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质
煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术 铁路隧道设计和施工技术 水库诱发地 震的预报问题 地震预报中的岩石力学问题 岩体力学的研究对象： 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
岩体力学的发展历程：
20 世纪以前萌芽阶段 宋应星《天工开物》 古德恩维地表移动范围
20 世纪初到 20 世纪 50 年代第二阶段 松散介质学派 卡曼型三轴试验机 三下
②塑性滞回环：则每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。这些塑性滞回环
随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄，并且彼此愈来愈近，岩石愈来愈接近
弹性变形，一直到某次循环没有塑性变形为止，如图中的 HH‘环。
③临界应力：当循环应力峰值小于某一数值时，循环次数即使很多，也不会导
致试件破坏；而超过这一数值岩石将在某次循环中发生破坏（疲劳破坏），这一
6
RMR Ri i 1
岩石分类评价 1. 岩石普氏系数(f=σc/10)分类法
2. 岩石质量指标 RQD
3. RMR(Rock Mass Rating)值分类法 六个参数 完整岩石强度 岩芯质量指标 节理间距
节理条件 地下水条件 节理走向或倾向
4. 巴顿岩体质量分类（Q 分类)
5.岩体基本质量分级－－计算 BQ 第三章
数值称为临界应力。此时，给定的应力称为疲劳强度。
抗剪切强度：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力 三轴抗压强度：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 端部效应其消除方法：润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部）加长试件 岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。 岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质
煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术 铁路隧道设计和施工技术 水库诱发地 震的预报问题 地震预报中的岩石力学问题 岩体力学的研究对象： 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
岩体力学的发展历程：
20 世纪以前萌芽阶段 宋应星《天工开物》 古德恩维地表移动范围
20 世纪初到 20 世纪 50 年代第二阶段 松散介质学派 卡曼型三轴试验机 三下
②塑性滞回环：则每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。这些塑性滞回环
随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄，并且彼此愈来愈近，岩石愈来愈接近
弹性变形，一直到某次循环没有塑性变形为止，如图中的 HH‘环。
③临界应力：当循环应力峰值小于某一数值时，循环次数即使很多，也不会导
致试件破坏；而超过这一数值岩石将在某次循环中发生破坏（疲劳破坏），这一
6
RMR Ri i 1
岩石分类评价 1. 岩石普氏系数(f=σc/10)分类法
2. 岩石质量指标 RQD
3. RMR(Rock Mass Rating)值分类法 六个参数 完整岩石强度 岩芯质量指标 节理间距
节理条件 地下水条件 节理走向或倾向
4. 巴顿岩体质量分类（Q 分类)
5.岩体基本质量分级－－计算 BQ 第三章
数值称为临界应力。此时，给定的应力称为疲劳强度。
精品课程《岩石力学》ppt课件(全)
具体而言，研究岩石在荷载作用下的应力、变形和破坏 规律以及工程稳定性等问题。
上述定义是把“岩石”看成固体力学中的一种材料，然而
岩石材料不同于一般的人工制造的固体材料，它是
一种典型的“连续介质”，具有复杂的地质构造和赋
存条件的天然地质体。
.
11
三、岩石力学理论的发展简史
1. 初始阶段(19世纪末~20世纪初)
.
8
（2）60年代初意大利Vajont大坝水库高边坡的崩溃 意大利Vajont拱坝，坝高262m，
于1959年建成，是当时世界上 最高的拱坝。1963年10月9日 夜，由于大坝上游山体突然滑 坡，约2.5亿立方的山体瞬时涌 入水库，涌浪摧毁上游及下游 一个小镇与邻近几个村庄，造 成约2500人死亡，整个灾害的 持续时间仅仅5分钟。
.
3
一、引言
1. 人类活动与岩石工程（Rock Engineering）
岩石圈是人类赖以生存的主要载体，人类的大部分活动都 是在岩石圈上进行的：
远古
约4700年前 公元1600年
19世纪
石器，穴居 金字塔（146.5m) 火药采矿 铁路隧道技术
20世纪 大型水电工程
岩基、边坡，地下 洞室，隧道工程等
普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论．
围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于 冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分．
太沙基(K．Terzahi)理论 围岩塌落成矩形，而不是抛物线型．
优点与缺点
上述理论在一定历史时期和一定条件下还是发挥了一定作用的， 但是围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有 的地下空间都存在塌落拱．围岩和支护之间并不完全是荷载和 结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载 系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作 用．
第1讲-岩石力学-绪论
岩石力学的历史
1997年在黄荣樽教授的倡议下，中国岩石力学与 工程学会成立了以石油工程为主要研究对象的深层岩 石力学专业委员会，黄荣樽教授任首届主任委员， 2001年后由陈勉教授担任主任委员。
岩石力学的历史
在与石油工程有关的岩石力学研究中，所涉及的地 层深度大多在1000-8000米范围内，研究对象以沉积岩 层为主体，岩石处于较高的围压（可达200MPa）、较高 的温度（可达200℃）和较高的孔隙压力（可达200MPa ）作用下。
学在国民经济建设中有广泛的应用，如水利建设（三峡大坝岩 石基础的稳定性等）、民用建筑（世贸大厦岩土地基的稳定性 等）、采矿工程（边坡稳定性、洞室围岩的稳定性）、核能工 业（核废料的长期保存等）、石油工程（破岩、井稳、出砂、 水力压裂等）等领域，历史证明不重视岩石力学研究将造成巨 大生命财产损失。
提纲
岩石力学的历史
90年代以后
油藏工程 岩石力学
1996 80年代
采油工程 岩石力学
1992
钻井工程 岩石力学
70年代前
1985
钻井工程 岩石力学 岩石破碎 力学
岩石破碎 力学
岩石破碎 力学
岩石力学的历史
• • • • • • • 深层岩石力学参数预测、监测、检测与精度控制 高温高压下岩石变形、破坏微-细-宏观力学理论 高温高应力强水敏地层井壁围岩稳定控制技术 非平面水力裂缝扩展与控制理论 储层出砂预测与防砂评价 全生命周期井筒完整性设计 多重孔隙介质多场多相流油藏数值模拟技术
人类与岩石的交往也许起源于70—20万年前，“ 北京猿人”所生活的周口店龙骨山岩石洞穴。人类对 岩石最早的认识也许不过是抛掷石块射杀猎物，或做 成锐器砍剁动物骨肉。
岩石力学的历史
《岩石力学》全书复习资料
第一章 绪论1、岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学；它是力学的一个分支；它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。
2、岩石力学研究的目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本，减少支护事故。
3、岩石力学的发展历史与概况： （1）初始阶段（19世纪末—20世纪初）1912年，海姆（A.Hmeim ）提出了静水压力理论：金尼克（A.H.ΠHHHHK ）的侧压理论： 朗金（W.J.M.Rankine ）的侧压理论： （2）经验理论阶段（ 20世纪初—20世纪30年代）普罗托吉雅克诺夫—普氏理论：顶板围岩冒落的自然平衡拱理论； 太沙基：塌落拱理论。
4、地下工程的特点：（1）岩石在组构和力学性质上与其他材料不同，如岩石具有节理和塑性段的扩容（剪胀）现象等； （2）地下工程是先受力（原岩应力），后挖洞（开巷）； （3）深埋巷道属于无限域问题，影响圈内自重可以忽略； （4）大部分较长巷道可作为平面应变问题处理；（5）围岩与支护相互作用，共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移； （6）地下工程结构容许超负荷时具有可缩性； （7）地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力； （8）几何不稳定结构在地下可以是稳定的； 5、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素矿物：地壳中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相互结合的情况； 构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系；第二章 岩石力学的地质学基础 1、岩石硬度通常采用摩氏硬度，选十种矿物为标准，最软是一度，最硬十度。
这十种矿物由软到硬依次为：l-滑石； 2-石膏；3-方解石；Hγ1νλν=-H λγH λγ4-萤石；5-磷灰石；6-正长石；7-石英；8-黄玉； 9-刚玉；10-金刚石；2、解理：是指矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，裂开的光滑平面称为解理面。
岩石力学绪论
岩石力学
轴向活塞 加压舱 孔隙流体出口 岩样 围压流体入口
筛网 岩样
孔隙流体入口 轴向力传感器
绪论
第一节 岩石力学的定义
• 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。 • 岩石属于固体，岩石力学应属于固体力学 的范畴。一般从宏观的意义上，把固体看 做连续介质。
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
• 同时认识到，运用共同作用理论解决实际问题， 必须以原岩应力（即地应力）作为前提条件进 行理论分析，才能把围岩和支护的共同变形与 支护的作用力、支护设臵时间、支护刚度等关 系正确地联系起来。否则，使用假设的外荷载 条件计算，就失去它的真实性和实际应用价值。 • 这一认识促进了中国早期的地应力测量工作的 开展。
• 地质力学理论注重研究地层结构和力学性质与岩 石工程稳定性的关系，它是20世纪20年代由德国 人克罗斯创立起来的。该理论反对把岩体当作连 续介质简单地利用固体力学的原理进行岩石力学 特性的分析；强调要重视对岩体、节理、裂隙的 研究，重视岩体结构面对岩石工程稳定性的影响 和控制作用。
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
• 该理论对岩石工程的最重要贡献是提出了“研 究工程围岩的稳定性必须了解原岩应力和开挖 后岩体的力学强度变化”以及“节理裂隙对岩 石工程稳定性的影响”等观点。该理论同时重 视岩石工程施工过程中应力、位移和稳定性状 态的监测，这是现代信息岩石力学的雏形。
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
• 但是，早期的连续介质理论忽视了对地应力作用的正确认识， 忽视了开挖的概念和施工因素的影响。正如一开始就指出的， 地应力是一种内应力，由于开挖形成的“释放荷载”才是引 起围岩变形和破坏的根本作用力。 • 而传统连续介质理论采用固体力学或结构力学的外边界加载 方式，往往得出远离开挖体处的位移大，而开挖体内边缘位 移小的计算结果，这显然与事实不符。多数的岩石工程不是 一次开挖完成的，而是多次开挖完成的。
轴向活塞 加压舱 孔隙流体出口 岩样 围压流体入口
筛网 岩样
孔隙流体入口 轴向力传感器
绪论
第一节 岩石力学的定义
• 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。 • 岩石属于固体，岩石力学应属于固体力学 的范畴。一般从宏观的意义上，把固体看 做连续介质。
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
• 同时认识到，运用共同作用理论解决实际问题， 必须以原岩应力（即地应力）作为前提条件进 行理论分析，才能把围岩和支护的共同变形与 支护的作用力、支护设臵时间、支护刚度等关 系正确地联系起来。否则，使用假设的外荷载 条件计算，就失去它的真实性和实际应用价值。 • 这一认识促进了中国早期的地应力测量工作的 开展。
• 地质力学理论注重研究地层结构和力学性质与岩 石工程稳定性的关系，它是20世纪20年代由德国 人克罗斯创立起来的。该理论反对把岩体当作连 续介质简单地利用固体力学的原理进行岩石力学 特性的分析；强调要重视对岩体、节理、裂隙的 研究，重视岩体结构面对岩石工程稳定性的影响 和控制作用。
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
• 该理论对岩石工程的最重要贡献是提出了“研 究工程围岩的稳定性必须了解原岩应力和开挖 后岩体的力学强度变化”以及“节理裂隙对岩 石工程稳定性的影响”等观点。该理论同时重 视岩石工程施工过程中应力、位移和稳定性状 态的监测，这是现代信息岩石力学的雏形。
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
（3）经典理论阶段 （20世纪30年代～20世纪60年代）
• 但是，早期的连续介质理论忽视了对地应力作用的正确认识， 忽视了开挖的概念和施工因素的影响。正如一开始就指出的， 地应力是一种内应力，由于开挖形成的“释放荷载”才是引 起围岩变形和破坏的根本作用力。 • 而传统连续介质理论采用固体力学或结构力学的外边界加载 方式，往往得出远离开挖体处的位移大，而开挖体内边缘位 移小的计算结果，这显然与事实不符。多数的岩石工程不是 一次开挖完成的，而是多次开挖完成的。
岩石力学-全部课件
12
1.4 岩石力学发展简况
国际方面： ●岩石力学形成背景 ●两大著名工程灾害 ●两个里程碑事件
●萨茨堡学派
1.绪论
国内方面： ●发展的四个阶段及其主要标志
13
1.4 岩石力学发展简况
一般认为，岩石力学作为一门
1.绪论ห้องสมุดไป่ตู้
岩石力学形成背景
独立的学科存在， 大概在 上世纪50年代。
岩石力学是在这样的背景
就岩石工程而言，整体综合分析方法又必须以不确定性分
析方法为指导。
●因为在岩石工程问题中，存在着多方面的不确定性因素，只有采用
不确定性研究方法，才能摆脱传统的确定性分析方法的影响，使研 究和分析结果更符合实际，更可靠和实用。 ●现代非线性科学理论、信息科学理论、系统科学理论、模糊数学、 人工智能、灰色理论和计算机科学技术的发展为不确定性分析方法 奠定了必要的技术基础。
3
坏。
1.1 岩石力学的定义和特点 岩石力学的特点
1.绪论
岩石力学是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。
●其任务是为解决岩石工程疑难问题提供理论指导和
实用方法。 ●岩石工程复杂程度的增加不断提出新问题，推动岩石 力学发展。
岩石力学是一门多学科交叉的边缘学科。 ●研究对象的复杂性，导致其涉及的理论领域相当广泛。 ●主要涉及的学科：固体力学、流体力学、计算数学、 结构力学、弹塑性理论、工程地质和地球物理学等。
（在边坡稳定性 分析中常用）
▲块体力学
▲反演分析法等
11
1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
整体综合分析方法
就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析。
●由于岩石力学与岩石工程研究中每一环节都是多因素的，且信息量
岩石力学课程本175页PPT
→ G Ss sws v
s G s
→
n(1(4c s )Gs)10000
• 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。
(00)
w ws
10000
(wwnws)
5.吸下 含水水浸率量水：与48指岩小岩石时石干后在容，重常岩的温石比条内值件的。sa(00)ss 10000
第一章 绪论
一.岩石力学研究的对象及特点
• 1、对象：岩石—对象—岩石材料—地壳中坚硬的 部分； 方法：力学的观点、理论、方法
综合：岩石力学——用力学的理论，观点和方法去研 究岩石材料的力学行为及其工程应用的学科。
• 2、特点 • 1）研究的广泛性 • a、既古老，又年轻——古老：旧石器时期，利用
石器生活；年轻：从20世纪40年代开始（美国，法 国，意大利、中国修建了大量的工程）
•
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n 的 比v v v 值 1 。0 0 0 0 G v s v v vws s s1 0 0 0 0 ( 1 v v s) 1 0 0 0 0 • 3．孔隙率（n%）
指岩石内孔隙体积与总体积之比。
GS
WS VSW
S W
→
1 VS G SW WS
三、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
第二章 岩石的物理性状（性质）
• 2.1 岩体的结构特性 • 岩石——根据成因，可分为：
岩浆岩（火成岩）→岩浆喷发、坚硬、均一；
沉积岩→海洋沉积形成→特点：层状，同一时期
岩石力学-第一章01
2013-4-24
《岩石力学》
5
岩石力学在岩体工程中的应用
地下硐室围岩的稳定性研究
应 • 力分布 围 • 岩变形 围 • 岩压力 围 • 岩加固 岩坡的稳定性研究 稳 • 定性 应 • 力分布、变形和破坏 岩 • 坡的失稳 岩基的稳定性研究 应 •力 变 •形 承 • 载力 稳 • 定性
21
常见岩石和矿物
安山质凝灰岩
角砾岩
流纹岩
22
流纹岩
常见岩石和矿物
片麻岩
礁灰岩
玄武岩
23
浮石
常见岩石和矿物
白云母
方解石
黑云母
24
黄铁矿
常见岩石和矿物
黄铜矿
石英
石墨
25
石盐
常见岩石和矿物
石膏
萤石
辉锑矿
26
自然硫
岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表
岩
地质特征
类
岩浆岩
沉积岩
变质岩
除具有变质前原来岩石的矿 物，如石英、长石、云母、 角闪石、辉石、方解石、白 云石、高岭石等外，尚有经 变质作用产生的矿物，如石 榴子石、滑石、绿泥石、蛇 纹石等
19
矿物的基本概念
解理、断口——解理是指矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性 质，裂开的光滑平面称为解理面。 极完全解理：极易裂开成薄片，解理面大而完整、平滑光亮，如云母。 完全解理：常沿解理方向开裂成小块，解理面平整光亮，如方解石。 中等解理：既有解理面，又有断口，如正长石。 不完全解理：常出现断口，解理面很难出现，如磷灰石。
主要矿物 成分
全部为从岩浆中析出的原生 次生矿物占主要地位，成分 矿物，成分复杂，但较稳定。单一，一般多不固定。常见 浅色的矿物有石英、长石、 的有石英、长石、白云母、 白云母等；深色的矿物有黑 方解石、白云石、高岭石等 云母、角闪石，辉石、橄榄 石等
《岩石力学》
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岩石力学在岩体工程中的应用
地下硐室围岩的稳定性研究
应 • 力分布 围 • 岩变形 围 • 岩压力 围 • 岩加固 岩坡的稳定性研究 稳 • 定性 应 • 力分布、变形和破坏 岩 • 坡的失稳 岩基的稳定性研究 应 •力 变 •形 承 • 载力 稳 • 定性
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常见岩石和矿物
安山质凝灰岩
角砾岩
流纹岩
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流纹岩
常见岩石和矿物
片麻岩
礁灰岩
玄武岩
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浮石
常见岩石和矿物
白云母
方解石
黑云母
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黄铁矿
常见岩石和矿物
黄铜矿
石英
石墨
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石盐
常见岩石和矿物
石膏
萤石
辉锑矿
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自然硫
岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表
岩
地质特征
类
岩浆岩
沉积岩
变质岩
除具有变质前原来岩石的矿 物，如石英、长石、云母、 角闪石、辉石、方解石、白 云石、高岭石等外，尚有经 变质作用产生的矿物，如石 榴子石、滑石、绿泥石、蛇 纹石等
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矿物的基本概念
解理、断口——解理是指矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性 质，裂开的光滑平面称为解理面。 极完全解理：极易裂开成薄片，解理面大而完整、平滑光亮，如云母。 完全解理：常沿解理方向开裂成小块，解理面平整光亮，如方解石。 中等解理：既有解理面，又有断口，如正长石。 不完全解理：常出现断口，解理面很难出现，如磷灰石。
主要矿物 成分
全部为从岩浆中析出的原生 次生矿物占主要地位，成分 矿物，成分复杂，但较稳定。单一，一般多不固定。常见 浅色的矿物有石英、长石、 的有石英、长石、白云母、 白云母等；深色的矿物有黑 方解石、白云石、高岭石等 云母、角闪石，辉石、橄榄 石等
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变形：在外力作用下固体物质的尺寸和形状大小变化的过程。 流体力学：研究流体平衡、运动和流体与固体相互作用的力学规律
分液体力学（不可压缩-如水力学）、气体力学（可压缩） 理论力学：研究物体（刚体）在力的作用下机械运动的一般规律，
分静力学、运动学和动力学。（应用在岩石力学的块体理论） 材料力学：研究构件在外力作用下变形和破坏规律，为构件选料、
电磁力：电荷之间的相互作用（弹力、摩擦力等） 强相互作用、弱相互作用
关于力学的基本知识2
5、力学：研究物体在力的作用下运动状态和形变规律的科学。
按物质形态大体可分为：固体力学、流体力学（含液体、气体） 按研究领域可细分为若干种类，小到基本粒子，大到天体。
6、岩石力学的力学基础：
岩石力学：为力学分支，属于力学在岩土工程领域的技术应用科学。 固体力学：研究固体材料在荷载作用下的应力、变形和破坏规律。
2、岩石的结构与构造：
结构：岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状以及彼此之间的 组合方式叫岩石的结构，如岩浆岩的等粒结构、斑状结构、隐晶 质结构、玻璃质结构，沉积岩的碎屑结构、结晶结构 构造：岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石的其它部分之 间的排列方式以及充填方式叫岩石的构造，如岩浆岩大多是块状 构造，沉积岩多具层状构造，变质岩具片理状构造。
工程实践的出现的问题对力学研究提出要求 工程实践中的经验总结上升到力学理论 力学理论达到生产要求并可预见性地指导工程实践 工程实践在力学指导下出现飞跃性发展 工程实践对力学的基本要求为：定量分析和可预见性。 岩石力学：发端于19世纪采矿工业的需要（巷道及采场稳定），
现广泛应用于水利水电工程、采矿工程及铁路建设工程等。
3、岩石：经地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体，是
矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然体。
4、土：土是地壳表面岩石风化后的产物，它是由固体颗粒、水和
气体组成的三相体，土粒多为各种矿物颗粒或矿物集合体组成的。
岩石与岩体1
1、岩块：取自地质体中间的岩石小块，如标本或岩芯，代表相应
的岩石，用作鉴定或试验。
关于力学的基本知识1
1、力的概念：物体之间的相互作用。
2、力的基本特征：
力具有：物质性、相互性、矢量性、独立性。
3、力的作用效果：①改变物体的运动状态
②使物体产生形变
4、力的分类：
按性质分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等 按效果分：动力、阻力、压力、支持力、回复力、向心力等 按方式分：场力（万有引力、电磁力）、接触力（如摩擦力） 按分布分：体积力（如重力）、表面力（分布力、集中力） 按对象分：内力、外力 总体分为：万有引力：物体具有质量而产生的相互作用（如重力）
确定构件的截面尺寸，使构件具有相应的承载能力。 弹性力学： 研究弹性物体在外部因素（荷载、温度）作用下所产生
的应力和形变的规律， 应力和变形的计算为其主要任务。
关于力学的基本知识3
7、材料力学、弹性力学的基本假定
连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、 完全弹性假设、小变形假设、无初应力假设。
8、力学的发展与工程实践的关系
矿物与岩石
1、矿物：地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的、具有一定
化学成分和物理性质的自然均质体，它是岩石的基本单元。 地壳中的主要化学元素包括：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁
2、主要的造岩矿物：
长石：正长石、斜长石（钙长石、钠长石），占地壳的50% 石英：SiO2， 占地壳的12.6% 云母：白云母、金云母、黑云母 方解石：CaCO3 橄榄石、辉石、角闪石等
2、本构关系：描述物质质点的力学状态（应力、应变状 态）、过程（应力、应变路径）之间的关系及其与时 间关系的数学表达式。
3、岩石力学的基础：
工程岩土学：研究土和岩石的工程地质性质及其形成与变化规 律
工程地质学：研究人类工程活动与地质环境相互作用、相互制 约
力学基础：工程力学、弹塑性力学等
多学科的合作、协同研究
1、岩体的概念：岩体是在一定范围内的自然地质体，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的现象和地质构造形迹。
2、岩块与岩体的联系与区别：
岩块是组成岩体的基本单元；岩体指在天然条件下由岩块与弱面 组成的复杂地质体。岩体强度由于弱面的存在远低于时+4学时试验 其中：岩石力学授课：33学时，第7周3学时
从8周开始继续教学~12周结束。
由于带实习，可能会提前。 岩石力学实验： 4学时
复习、答疑： 平时 考试： 12月1日以后安排。
一、关于力学的基本知识
• 力的概念、特征、作用效果与分类 • 力学概念与分类及研究对象 • 弹性力学的基本假定 • 力学发展与工程实践 • 力学的研究方法
9、力学的研究方法
科学实验、理论分析、工程验证
二、岩石力学的基本概念
• 岩石力学的定义与研究对象 • 矿物与岩石 • 岩石、岩体、岩体结构的基本概念 • 岩体的特征
A、岩石力学的基本概念与研究对象
1、岩石（岩体）力学：研究岩石（岩体）在不同受力状 态下变形和破坏的规律的理论和应用的科学，是探讨 岩石（岩体）对其周围物理环境中力场反映的学科， 即研究岩石（岩体）在荷载作用下的应力、变形和破 坏规律以及工程稳定性问题（如地下洞室稳定、边坡 稳定、基础稳定）的技术应用学科。
岩石力学
ROCK MECHANICS
主讲教师：汪家林 班级：2001级03301~03305班
教专材业：：中土国水木利工水程电出版社 张振营 主编
成都理工大学环境与土木工程学院
课程学习的目的、任务与基本要求
• 掌握岩石力学的基本概念 • 掌握岩石力学研究的基本原理 • 熟悉岩石力学的相关试验和实验方法 • 掌握岩石力学的基本理论与计算方法 • 理解岩石力学在工程实践中的基本应用情况 • 了解本课程与其它专业课之间的关系
3、岩石分类：按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩
岩浆岩：岩浆冷却凝结而形成，占地壳总重量的95%。 沉积岩：母岩在地表经风化剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩作用而 形成的岩石。占地壳总重量的5%，占地表分布的75%。 变质岩：岩石在地壳中受到高温高压及化学浸入发生变质形成。
岩石试件
岩石与岩体图片
岩石与岩体2
分液体力学（不可压缩-如水力学）、气体力学（可压缩） 理论力学：研究物体（刚体）在力的作用下机械运动的一般规律，
分静力学、运动学和动力学。（应用在岩石力学的块体理论） 材料力学：研究构件在外力作用下变形和破坏规律，为构件选料、
电磁力：电荷之间的相互作用（弹力、摩擦力等） 强相互作用、弱相互作用
关于力学的基本知识2
5、力学：研究物体在力的作用下运动状态和形变规律的科学。
按物质形态大体可分为：固体力学、流体力学（含液体、气体） 按研究领域可细分为若干种类，小到基本粒子，大到天体。
6、岩石力学的力学基础：
岩石力学：为力学分支，属于力学在岩土工程领域的技术应用科学。 固体力学：研究固体材料在荷载作用下的应力、变形和破坏规律。
2、岩石的结构与构造：
结构：岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状以及彼此之间的 组合方式叫岩石的结构，如岩浆岩的等粒结构、斑状结构、隐晶 质结构、玻璃质结构，沉积岩的碎屑结构、结晶结构 构造：岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石的其它部分之 间的排列方式以及充填方式叫岩石的构造，如岩浆岩大多是块状 构造，沉积岩多具层状构造，变质岩具片理状构造。
工程实践的出现的问题对力学研究提出要求 工程实践中的经验总结上升到力学理论 力学理论达到生产要求并可预见性地指导工程实践 工程实践在力学指导下出现飞跃性发展 工程实践对力学的基本要求为：定量分析和可预见性。 岩石力学：发端于19世纪采矿工业的需要（巷道及采场稳定），
现广泛应用于水利水电工程、采矿工程及铁路建设工程等。
3、岩石：经地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体，是
矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然体。
4、土：土是地壳表面岩石风化后的产物，它是由固体颗粒、水和
气体组成的三相体，土粒多为各种矿物颗粒或矿物集合体组成的。
岩石与岩体1
1、岩块：取自地质体中间的岩石小块，如标本或岩芯，代表相应
的岩石，用作鉴定或试验。
关于力学的基本知识1
1、力的概念：物体之间的相互作用。
2、力的基本特征：
力具有：物质性、相互性、矢量性、独立性。
3、力的作用效果：①改变物体的运动状态
②使物体产生形变
4、力的分类：
按性质分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等 按效果分：动力、阻力、压力、支持力、回复力、向心力等 按方式分：场力（万有引力、电磁力）、接触力（如摩擦力） 按分布分：体积力（如重力）、表面力（分布力、集中力） 按对象分：内力、外力 总体分为：万有引力：物体具有质量而产生的相互作用（如重力）
确定构件的截面尺寸，使构件具有相应的承载能力。 弹性力学： 研究弹性物体在外部因素（荷载、温度）作用下所产生
的应力和形变的规律， 应力和变形的计算为其主要任务。
关于力学的基本知识3
7、材料力学、弹性力学的基本假定
连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、 完全弹性假设、小变形假设、无初应力假设。
8、力学的发展与工程实践的关系
矿物与岩石
1、矿物：地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的、具有一定
化学成分和物理性质的自然均质体，它是岩石的基本单元。 地壳中的主要化学元素包括：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁
2、主要的造岩矿物：
长石：正长石、斜长石（钙长石、钠长石），占地壳的50% 石英：SiO2， 占地壳的12.6% 云母：白云母、金云母、黑云母 方解石：CaCO3 橄榄石、辉石、角闪石等
2、本构关系：描述物质质点的力学状态（应力、应变状 态）、过程（应力、应变路径）之间的关系及其与时 间关系的数学表达式。
3、岩石力学的基础：
工程岩土学：研究土和岩石的工程地质性质及其形成与变化规 律
工程地质学：研究人类工程活动与地质环境相互作用、相互制 约
力学基础：工程力学、弹塑性力学等
多学科的合作、协同研究
1、岩体的概念：岩体是在一定范围内的自然地质体，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的现象和地质构造形迹。
2、岩块与岩体的联系与区别：
岩块是组成岩体的基本单元；岩体指在天然条件下由岩块与弱面 组成的复杂地质体。岩体强度由于弱面的存在远低于时+4学时试验 其中：岩石力学授课：33学时，第7周3学时
从8周开始继续教学~12周结束。
由于带实习，可能会提前。 岩石力学实验： 4学时
复习、答疑： 平时 考试： 12月1日以后安排。
一、关于力学的基本知识
• 力的概念、特征、作用效果与分类 • 力学概念与分类及研究对象 • 弹性力学的基本假定 • 力学发展与工程实践 • 力学的研究方法
9、力学的研究方法
科学实验、理论分析、工程验证
二、岩石力学的基本概念
• 岩石力学的定义与研究对象 • 矿物与岩石 • 岩石、岩体、岩体结构的基本概念 • 岩体的特征
A、岩石力学的基本概念与研究对象
1、岩石（岩体）力学：研究岩石（岩体）在不同受力状 态下变形和破坏的规律的理论和应用的科学，是探讨 岩石（岩体）对其周围物理环境中力场反映的学科， 即研究岩石（岩体）在荷载作用下的应力、变形和破 坏规律以及工程稳定性问题（如地下洞室稳定、边坡 稳定、基础稳定）的技术应用学科。
岩石力学
ROCK MECHANICS
主讲教师：汪家林 班级：2001级03301~03305班
教专材业：：中土国水木利工水程电出版社 张振营 主编
成都理工大学环境与土木工程学院
课程学习的目的、任务与基本要求
• 掌握岩石力学的基本概念 • 掌握岩石力学研究的基本原理 • 熟悉岩石力学的相关试验和实验方法 • 掌握岩石力学的基本理论与计算方法 • 理解岩石力学在工程实践中的基本应用情况 • 了解本课程与其它专业课之间的关系
3、岩石分类：按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩
岩浆岩：岩浆冷却凝结而形成，占地壳总重量的95%。 沉积岩：母岩在地表经风化剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩作用而 形成的岩石。占地壳总重量的5%，占地表分布的75%。 变质岩：岩石在地壳中受到高温高压及化学浸入发生变质形成。
岩石试件
岩石与岩体图片
岩石与岩体2