第二章--岩石力学的地质学基础--02
第二章 岩石学基础2学时
二、地质
作用 导致地壳 物质成份 及地表形 状、岩层 结构、构 造发生变 化的一切 自然作用 都称为地 质作用。
1． 内力地质作用
由地球的旋转能和地球中的放射性物质在其衰减过
程中释放出的热能所引起的地质作用称为内力地质 作用。大多数的地震以及岩浆活动、地壳运动和变 质作用等都属内力地质作用现象。 2． 外力地质作用 由太阳的辐射能和地球的重力位能（包括其它星体 的引力作用）所引起的地质作用称为外力地质作用。 常见的外力作用现象有气温的变化、雨、雪、风、 地面汇流、河流、湖泊、海洋作用、生物作用以及 重力作用等等。
岩浆岩的结构
岩浆岩的常见结构形式有：（1）全晶质结
构、半晶质结构和非晶质结构（玻璃质结构） （2）显晶质结构、隐晶质结构、斑状结构、 似斑状结构等。 岩浆岩的构造 岩浆岩常见的构造形式有：块状构造、流纹 构造、气孔构造、杏仁构造（孔洞被其它次 生矿物充填）等。
岩浆岩按物质成分（ SiO2含量）的分类 按物质成分，岩浆岩可被划分为酸性岩
流纹岩 流纹岩主要由透长石、正长石、石英及黑云母 组成，有时含少量角闪石。 斑状结构，斑晶常由透长石、正长石、石英组 成。基质常为隐晶质或玻璃质。 颜色常呈淡红、浅黄、灰紫或棕色，多呈岩流 产出，流纹构造很明显，并因此而得名。 在我国内蒙及东南沿海的福建、浙江一带有较 广的分布。
2．光学性质 矿物的光学性质主要是指矿物对光线的吸收、反射 和折射时所表现的各种性质，以及由矿物引起的光 线干涉和散射等现象。 颜色：自色、他色和假色。 条痕 指将矿物在无釉白瓷板上刻划后所留痕迹的 颜色。就是矿物粉末的颜色。它消除了假色，减低 了他色，比矿物的颜色更为稳定。 透明度：透明、半透明和不透明三级。 光泽：金属光泽 、非金属光泽（金刚光泽 、玻璃 光泽 、油脂光泽 、珍珠光泽、丝绢光泽 、土状 光泽 ）、半金属光泽
第二章--岩石力学的地质学基础--02
1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部地核；5-固态内部地核；6-软流圈；7-岩石圈地球内部构造(a)(b)(c)(d)(a)(f)(g)(h)(i)(e)方解石钟乳状集合体（a）石盐的立方体完全解理（b）石英的贝壳状断口角砾岩片麻岩礁灰岩玄武岩浮石白云母方解石黄铜矿石英萤石自然硫沉积岩的构造层理的基本形态a-水平层理b-斜层理c-交错层理递变层理根据交错层理确定岩层的顶面和底面层理构造岩层形态a-顶面b-底面1-板状岩层2-变厚变薄3-尖灭4-透镜体波痕与泥裂构造波痕及其印模泥裂的示意立体图地层单位表一般采用同位素地质年代测定法。
根据地壳运动和生物的演变，将地质年代划分为宙、代、纪、世，相(a) 岩层水平变动层位岩层层序律(b) 岩层倾斜正常层位岩层产状要素褶曲要素根据轴面产状划分的褶曲形态类型根据枢纽产状划分的褶曲形态类型根据平面形态划分的褶曲形态类型断层类型阶状断层地堑与地垒断层的组合形式断层三角面a-整合b-平行不整合c–角度不整合渗透实验装置潜水、承压水及上层滞水潜水等水位线图1-隔水层2-含水层3-喷水钻孔4-不自喷水钻孔5-地下水流向6-测压水位7-泉自流斜地由岩性变化形成1-地形等高线2-含水层顶板等高线3-等水压线4-地下水流向5-承压水自溢区6-钻孔7-自流井8-含水层9-隔水层10-承压水位线11-钻孔12-自流井等水压线图。
岩石力学全
目录第一章岩石力学的研究进展 (3)第二章工程岩石的地质特性 (4)§2.1 基本概念 (4)§2.2 岩石的矿物学特性 (4)§2.3 岩体结构 (5)§2.4 岩体的天然应力 (5)§2.5 风化作用对岩体力学特征的影响 (6)§2.6 水对岩体特性的影响 (6)第三章工程岩体分级 (6)§3.1 概述 (6)§3.2 影响岩体工程性质的主要因素 (7)§3.3 岩体质量描述及其表达式 (8)第四章室内岩块试验分析 (11)§4.1 岩块的空隙性和水理性 (11)§4.2 岩块的单轴抗压试验 (12)§4.3 岩块三轴压缩试验 (13)第五章岩体天然应力及其测试原理与技术 (15)§5.1 概述 (15)§5.2 岩体天然地应力状态及高地应力现象 (15)§5.3 岩体天然地应力测试原理和方法 (16)第六章岩石的变形及其影响因素 (18)§6.1岩石的变形和强度特征及影响因素 (18)§6.2岩石的流变特性 (23)第七章岩体变形及强度.............................................................................. 错误！未定义书签。
§7.1 岩体变形测试................................................................................ 错误！未定义书签。
§7.2 岩体的强度.................................................................................... 错误！未定义书签。
岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
最新2019-CH2第二章岩石力学-PPT课件
ss s 1 3 m 2 in C j f3 /1 ( f2 f)
用图解法亦可得该结论
（3）多节理的力学效应 （叠加）
两组以上的节理同样处理，分三种情况： A仅有一组节理符合 12条件时，沿该节理破坏；
B两组节理最符合 12 时，考察 s1 s3 大小，沿应力圆直
2218 02j 21
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结论
• 1 或 2
岩体强度取决于岩石强度，而与节理面的存在无关
• 12
岩体会首先沿着节理破坏，岩体强度取决于结构面 强度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、结构面的力学效应
对结构面表面光滑平整和 表面粗糙两种情形，则显 然，表面光滑时较容易发 生滑坡；表面粗糙时则边 坡稳定性显著提高，不容 易发生滑坡。 因此，结构面表面的粗糙 度，对这类工程的稳定性， 有显著影响。
粗糙度大——抗滑力大
3、结构面的延展尺度和规模
延展尺度： 主要指结构面本身的长度。可分为 1. 细小——延展尺度＜1米； 2. 中等——延展尺度 1米 – 10米； 3. 巨大——延展尺度＞10米.
散体结构
（1）整体结构
岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹泥， 层面 结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构尺 寸大于工程尺寸。
完整性系数 > 0.75 结构面间距 > 1.0 m 岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视为 均质、各向同性的连续介质。
（2）块状结构
节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱 状、块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显 发育，构成影响工程稳定性的可能危险岩块，其尺寸小于工程 几何尺寸。
岩石力学课件---2.岩石的基本物理力学性质
0A段：压密阶段，微裂隙压密极 限σA。 AB段：线弹性阶段，σB 为弹性 极限。 BC段：σC为屈服极限。 CD段：破坏阶段，σD为强度极限， 即单轴抗压强度。 DE段：即破坏后阶段,σE为残余 强度。
§2－2 岩石的力学性质
一 、岩石的变形特性
（一）岩石在单轴压缩状态下的力学特性 2、刚性压力机与全应力－应变曲线及破坏后的性态
各类岩石的 c =0.45～0.9之间。 c >0.75，岩石软化性弱、抗水、抗风化 能力强； c <0.75，岩石的工程地质性质较差。
Rcw c Rc
3、岩石的膨胀性
岩石的膨胀性:指岩石浸水后体积增大的特性。岩石 的膨胀性大小一般用膨胀力和膨胀率指标表示。测 定方法是平衡加压法。 试验中通过不断加压，进而保持 体积不变，所测得的最大压力即 为岩石的最大膨胀力；然后逐级 卸载至零，测定其最大膨胀变形
岩石的比重：指岩石固体的质量与同体 积水的质量之比值。岩石固体体积，就是指 不包括孔隙体积在内的体积。岩石的比重可 在实验室进行测定，其计算公式为：
Wd Vs w
式中：Δ—岩石的比重； Wd —干燥岩石体积为Vs时的质量，g； Vs —岩石固体体积，cm3； ΔW — 40C时水的密度。
三、岩石的孔隙性（空隙性）
VV n 100% V
(2)大开空隙率nb:即岩石试件内大开型空隙的 体积（Vnb)占试件总体积(V)的百分比。
Vnb nb 100% V
(3)小开空隙率nl:即岩石试件内小开型空隙的 体积（Vnl)占试件总体积(V)的百分比。
Vnl nl 100% V
(4)总开空隙率（孔隙率）n0:即岩石试件内开型空隙 的总体积（Vn0)占试件总体积（V）的百分比。
岩体力学-第2讲-岩石的物理力学性质
岩石的抗压强度——影响因素
（4）生成条件：
岩石的生成条件直接影响着岩石的强度。在岩 浆岩结构中，形成具有非结晶物质，则就要大 大地降低岩石的强度。
岩石的抗压强度——影响因素
（5）水的作用：
水对岩石的抗压强度起着明显的影响。当水侵 入岩石时，水就顺着裂隙孔隙进入润湿岩石全 部自由面上的每个矿物颗粒。由于水分子的侵 入改变了岩石物理状态，削弱了粒间联系，使 强度降低。其降低程度取决于孔隙和裂隙的状 况、组成岩石的矿物成分的亲水性和水分含量、 水的物理化学性质等。
Vv n 100 % V
• 封闭孔隙率 • nc= VVc 100%=n-n0
V
部分岩石的孔隙率
岩石的水理性质
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水 理性质。主要有吸水性、软化性、抗冻性、渗 透性、膨胀性及崩解性等。
岩石的吸水性
岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称 为岩石的吸水性。常用吸水率，饱和吸水率与 饱水系数等指标表示。
岩石的抗压强度——影响因素
（3）矿物成分：不同矿物组成的岩石，具有 不同的抗压强度，这是由于矿物本身的特点， 不同的矿物有着不同的强度。
但即使相同矿物组成的岩石，也因受到颗粒大小、 连结胶结情况、生成条件等影响，它们的抗压强度 也可相差很大。 例如，石英是已知造岩矿物中强度较高的矿物，如 果石英的颗粒在岩石中互相连结成骨架，则随着石 英的含量的增加岩石的强度也增加。
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《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。
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1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部地核；
5-固态内部地核；6-软流圈；7-岩石圈
地球内部构造
(a)
(b)(c)(d)(a)(f)(g)(h)(i)
(e)方解石钟乳状集合体
（a）石盐的立方体完全解理（b）石英的贝壳状断口
角砾岩
片麻岩礁灰岩玄武岩浮石
白云母方解石
黄铜矿石英
萤石自然硫
沉积岩的构造
层理的基本形态
a-水平层理b-斜层理c-交错层理
递变层理根据交错层理确定岩层的顶面和底面层理构造
岩层形态
a-顶面
b-底面
1-板状岩层
2-变厚变薄
3-尖灭
4-透镜体波痕与泥裂构造
波痕及其印模泥裂的示意立体图
地层单位表
一般采用同位素地质年代测定法。
根据地壳运动和生物的演变，将地质年代划分为宙、代、纪、世，相
(a) 岩层水平
变动层位
岩层层序律
(b) 岩层倾斜
正常层位
岩层产状要素
褶曲要素
根据轴面产状划分的褶曲形态类型根据枢纽产状划分的褶曲形态类型
根据平面形态划分的褶曲形态类型
断层类型
阶状断层地堑与地垒
断层的组合形式
断层三角面
a-整合b-平行不整合c–角度不整合
渗透实验装置
潜水、承压水及上层滞水
潜水等水位线图
1-隔水层2-含水层3-喷水钻孔4-不自喷水钻孔5-地下水流向6-测压水位7-泉
自流斜地
由岩性变化形成
1-地形等高线
2-含水层顶板等高线
3-等水压线
4-地下水流向
5-承压水自溢区
6-钻孔
7-自流井
8-含水层
9-隔水层
10-承压水位线
11-钻孔
12-自流井
等水压线图。