岩石力学主要知识点.docVIP

1、岩石力学定义:研究岩石的力学性状（behaviour）的一门理论科学，同时也是应用科学； 是力学的一个分支；研究岩石对于各种物理环境的力场所产生的效应。初期阶段（地应力）：海姆静水压力假说，朗金假说，金尼克假说：经验理论阶段：普世理论，太沙基理论。 2、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).深埋巷道属于无限城问题，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. 3、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素：1).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;2).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；3).构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系。 4、岩石力学是固体力学的一个分支。在固体力学的基本方程中，平衡方程和几何方程都与材料性质无关，而本构方程（物理方程/物性方程）和强度准则因材料而异。 岩石的基本力学性质主要包括2大类，即岩石的变形性质和岩石的强度性质。 5、研究岩石变形性质的目的，是建立岩石自身特有的本构关系或本构方程(constitutive law or equation)，并确定相关参数。 研究岩石强度性质的目的，是建立适应岩石特点的强度准则，并确定相关参数。 6、岩石强度：岩石介质破坏时所能承受的极限应力；单轴抗压强度、单轴抗拉强度、多轴强度、抗剪强度。 7、研究岩石强度的意义：1）.岩石分类、分级中的重要数量指标；2).作为强度准则判别：当前计算点处于全应力应变曲线哪个区；3).计算处或测定处的岩土工程是否稳定；4).在简单地下工程条件下，可作为极限平衡条件(塑性条件)，求解弹塑性问题的塑性区范围，以及弹性区和塑性区的应力与位移. 8、 岩石的破坏形式:1).拉伸破坏: (a)为直接拉伸，(b)为劈裂破坏2).剪切破坏 3)塑性流动 4).拉剪组合 9、 岩石单轴强度定义:岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力；公式: σc=P/A 式中，σc——单轴抗压强度，MPa，也称无侧限强度； P——无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载; A ——试件的截面面积。 试验数据处理见课件 10、岩石单轴抗拉强度的影响因素：1）.岩石内在因素 2）.试验方法：a、几何尺寸:L/D（=2.5~3）b、加工精度；c、加载速率，一般0.5~0.8MPa/s；c、 承压板刚度；d、端面效应；3）、环境 11、岩石抗拉强度定义:岩石试件在单轴拉伸时能承受的最大拉应力，称为单轴抗拉强度，简称抗拉强度； 测定方法：直接拉伸法、劈裂法、点荷载法 a、直接拉伸法 公式 Rt=P/A 式中：Rt——岩石的抗拉强度，MPa P ——试件受拉破坏时的极限拉力； A——与所施加拉力相垂直的截面面积； 12、劈裂法：由于实验简单，所测得的抗拉强度与直接拉伸很接近，故常用此法。 13、岩石抗剪强度定义：岩石抵抗剪切的最大剪应力，由内聚力c和内摩擦阻力σtanФ两部分组成； 测定方法：直剪试验、变角板剪切试验； 14、岩石三轴压缩强度定义:试件在三轴压应力作用下能抵抗的最大轴向压力； 公式 σt m=Pm/A Pm——试件破坏时的轴向荷载，N；A ——试件在初始横断面面积mm2； 影响因素：侧向压力影响；加载途径对岩石三轴压缩强度的影响；孔隙水压力对岩石三轴压缩强度的影响。 试验方法：真三轴试验；假三轴试验 15、岩石的强度理论：定义：研究岩石在各种应力状态下的强度准则的理论；是应力与应力的关系；它不仅要能解释岩石破坏的原因、破坏的形态，而且要能确定岩石破坏时应力状态和变形状态。强度准则与本构方程不同：本构方程：一般是指受力过程的“应力—应变”关系；强度准则：在极限状态下的“应力—应力”关系；或“应变—应变”关系； 强度准则与坐标轴的选取无关，故通常用坐标不变量表示；应力不变量与应力偏量不变量要记住。 16、岩石强度准则反映岩石固有的属性，因此一定要来源于试验 。 任何材料（包括岩石）的破坏机理：拉坏和剪坏的两种形式。 17、 最大剪应力理论或Tresca破坏准则： 破坏机理：材料的破坏取决于最大剪应力。即当最大剪应力达到单向压缩或拉伸时的危险值时，材料就到达危险状态；准则方程：τmax≥τu；复杂应力状态下：σ1-σ3≥R。 评价：对于塑性岩石给出满意的结果，但不适用于脆性岩石；没有考虑中间主应力的影响。 18、广义形式