东北大学岩石力学考试重点

（1）岩石与岩体的区别

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：由结构体和结构面组成，经历了多次反复的地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成一定的岩石成分和结构的地质体。岩体由于结构面的存在强度远低于岩石的强度。两者均具有非线性、不连续性、不均匀性和各向异性。岩石是构成岩体的基本组成单位，在以岩体为研究对象时，可以看成是均匀的。进行岩石强度试验所选用的试件必须是完整的岩块，而不应该包含节理裂隙。因为在一个小的试样中的节理裂隙是随机的，不具有代表性。要做含有节理裂隙的试件实验，需要作现场的原位试验，取大型的原位试件，其中节理裂隙均为遍分布状态，因而具有代表性，可以代表岩体。

（2）岩石中微结构面包括：解理，晶粒边界、微裂隙、粒间空隙、晶格缺陷等微结构对于岩石物理力学性质的影响：

大大降低岩石的强度（格里菲斯理论的解释，在低围压下明显）；

微结构面具有方向性，致使岩石各向异性；

增大了岩石的变形，改变岩石的弹性波速、电阻率和导热系数等物理参数；

天然岩石中含有数量不等、成因各异的孔隙和裂隙，它们对岩石力学的影响基本一

致，工程实践中难以分开，通称为岩石的孔隙性。用孔隙率n表示。

岩石的孔隙率n是指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。

孔隙率是衡量岩石工程质量的重要物理性质指标之一。岩石的孔隙率反映了孔隙和裂隙在岩石中所占的百分比，孔隙率愈大，岩石力学性能则愈差

岩石的水理性质指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。

岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。

在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。

岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，

岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性

（3）影响实验室岩石强度的因素

1.试件尺寸：一般情况下，试件尺寸大，试验所获得的岩石强度值也小；

2.试件形状：例如，使用正方体、长方体、圆柱体试件进行试验所获得的强度指标值

是不相同的；

3.试件三维尺寸比例：例如，进行单轴压缩和单轴拉伸试验时，使用宽高比大的试件

测得的强度比宽高比小的试件要高；

4.加载速率：例如，岩石的单轴抗压强度与加载速率成正比，即加载速率越大，所测

得的强度指标值越高；

5 湿度：例如，使用饱水的页岩或某些沉积岩所测得的单轴抗压强度仅为使用同种岩

石干试件强度的一半

（4）岩石的强度：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够承受的最大应力。

岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度

4种破坏形式：

1.X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。

2.单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。

3.塑性流动变形，线应变≥10％。

4.拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生拉应力。这是泊松效应的结果。这种

类型的破坏就是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的

（5）尺寸效应：强度和变形都受到尺寸的影响。试件尺寸大，试验所获得的岩石强度值也小，试件长度和直径之比对实验结果也有很大影响。

（6）真三轴：实际岩土环境中，土所受到的三个主应力的大小往往是不同的，真三轴试验是模拟土体受到荷重的情况下，土体内任一小单元所承受的应力状态。

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称为岩石的三轴抗压强度（7）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称为岩石的单轴抗拉强度

（8）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称为岩石的抗剪切强度角模压剪试验（变角剪切试验）

⏹剪切面上正应力越大，试件被剪破坏前所能承受的剪应力也越大。

⏹原因：剪切破坏一要克服内聚力，二要克服摩擦力，正应力越大，摩擦力也越大。

残余强度：当剪切面上的剪应力超过了峰值剪切强度后，剪切破坏发生，然后在较小的剪切力作用下就可使岩石沿剪切面滑动。能使破坏面保持滑动所需的较小剪应力就是破坏面的残余强度。

正应力越大，残余强度越高，如图所示。所以只要有正应力存在，岩石剪切破坏面

仍具有抗剪切的能力

（9）几种强度之间的关系三轴抗压<双轴抗压<单轴抗压<抗剪<抗拉

（10）全应力-应变曲线还有另外三个用途：

⏹预测岩爆

⏹预测蠕变破坏

⏹预测循环加载条件下的岩石破坏

1以峰值强度点C为界，可以分为A、B两个部分。左半部分OCE（面积A）代表达到峰值强度时，积累在试件内部的应变能。右半部CED（面积B）代表试件从破裂到破坏整个过程消耗的能量。BA，不会产生岩爆

2 σH<σ< σG，试件发生蠕变，应变发展到一定程度，蠕变停止

σ>= σG ，试件发生蠕变破坏

应力水平越高，从蠕变到破坏的时间越短

3由岩石的非线性，其加载和卸载路径不重合，每次加卸载都形成一个迟滞回路，留下一段永久变形

高应力水平下循环加载，岩石破坏时间较短

低应力水平则较长

根据受力水平，循环荷载大小，周期预测岩石破坏

（11）物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性。

物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质，称为塑性。

脆性物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质。

物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质，称为延性。

孔隙裂隙压密阶段（OA段）：即试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合，岩石被压密，形成早期的非线性变形，σ－ε曲线呈上凹型。在此阶段试件横向膨胀较小，试件体积随载荷增大而减小。本阶段变形对裂隙化岩石来说较明显，而对坚硬少裂隙的岩石则不明显，甚至不显现。

弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段〕：该阶段的应力—应变曲线成近似直线型。其中，AB段为弹性变形阶段，BC段为微破裂稳定发展阶段。