高等岩石力学论文.doc

高等岩石力学综述

摘要：

岩石力学是研究岩石的力学性态的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场反应的学科，是一门应用型基础学科。通过对岩石力学性态的理论和实验研究，解决岩土工程领域的破坏和稳定问题。主要的研究方法围绕工程地质研究方法、数学和力学分析法以及综合评价法展开，衍生出各种应用手段和实验方法，为工程地质学研究土体中可能发生的地质作用提供定量研究的理论基础和方法，较好的解决了岩土工程中所遇到的相关问题。

关键词：岩石力学、发展状况、研究对象、研究方法、工程应用

岩石力学的发展状况

岩石力学是研究岩石力学性态的一门理论和应用科学，是探讨岩石对周围物理环境中力场反应的一门力学分支。岩石力学是解决岩石工程问题的理论基础。岩石作为整个自然界的物质系统的一部分，必然为人类所认识和利用。近五十年来，岩石力学学科有了巨大的发展。国际岩石力学学会和中国岩石力学与工程学会为发展本学科做了大量艰苦的开拓工作，在学术和实践等方面都取得了丰硕成果。人类生活的环境是地球上层的岩石圈，很多活动都离不开以岩石工程为对象的经济建设。水电站的大坝、厂房引水隧洞、矿山巷道等的高速发展都给岩石力学提出了新的要求和课题。特别是我国蓬勃发展的水利建设事业如上犹江、佛子岭、梅山、新安江、刘家峡、丹江口、葛洲坝、隔河岩、水布哑、二滩、三峡等的新建都对岩石力学发展起了重大的促进作用。通过大量实践的成功经验与失败教训，人们逐步认识到岩石力学与工程学科的重要性。利用岩石力学合理地去解决工程实践中的问题，近三十年来已取得了世人瞩目的丰硕成果。软弱围岩矿床开采的巷道支护技术、坚硬围岩矿床开采后的采空区处理技术、软弱岩体上水工建筑的设计技术、高温度压条件下岩石流变与工程稳定问题，地下群体工程优化技术等的应用，在许多工程实践中取得了理论上的重要进展，获得了良好的经济效益。与此同时，岩石力学的基本理论也逐步得到充实和提高，应用岩石流变力学特征、岩石蠕变与工程稳定分析、岩石组分与力学特性等理论研究成果指导工程实践已取得良好效果。

岩石力学的研究对象

①岩体应力，包括岩体内应力的来源、初始应力(构造应力、自重应力等)、二次应力、附加应力等。初始应力由现场量测决定，常用钻孔应力解除法和水压致裂法，有时也用应力恢复法。二次应力和附加应力的计算常用固体力学经典公式，复杂情况下采用数值方法。

②岩体强度，包括抗压、抗拉、抗剪（断）强度及岩体破坏、断裂的机理和强度准则。室内用压力机、直剪仪、扭转仪及三轴仪，现场做直剪试验和三轴试验，以确定强度参数（凝聚力和内摩擦角）。强度准则大多采用库伦－纳维准则。这个准则假定对破坏面起作用的正应力会增加岩体的抗剪强度，其增加量与正（压）应力的大小成正比。其次采用莫尔准则，也可采用格里菲思准则和修正的格里菲思准则。

③岩体变形，包括单向和三向条件下的变形曲线特性、弹性和塑性变形、流变（应力-应变-时间关系）和扩容。岩体流变主要包括蠕变和松弛。在应力不等时岩体的变形随时间不断增长的现象称为蠕变。在应变不变时岩体中的应力随时间减少的现象称为松弛。岩体扩容是指在偏应力作用下，当应力达到某一定值时岩体的体积随偏应力的增大而增大的现象。研究岩体变形在室内常用单轴或三轴压缩方法、流变试验和动力试验等，多数试验往往结合强度研究进行。为了测定岩体应力达到峰值后的应力与应变关系，必须应用伺服控制刚性压力机。野外试验有承压板法、水压法、钻孔膨胀计法和动力法等。根据室内外试验可获得应力与应变关系和应力-应变-时间关系以及相应的变形参数，如弹性模量、变形模量、泊松比、弹性抗力系数、流变常数等。

④岩体渗流，包括渗透性、渗流理论、渗流应力状态和渗流控制等。对大多数岩体假定岩体中的水流为层流，流速与水力梯度呈线性关系,遵循达西定律。岩体渗透性用渗透系数表示,该系数在室内用渗透仪测定，在野外用压水和抽水试验测定。渗流理论借流体力学原理进行研究。稳定渗流满足拉普拉斯方程。多数岩体内的孔隙（裂隙）水压力可用K.泰尔扎吉有效应力定律计算。为了减小大坝底面渗透压力、提高大坝的稳定性，应当采取渗流控制措施，如抽水、排水、设置灌浆帷幕以延长渗流途径等。

⑤岩体动力性状，研究爆炸、爆破、地震、冲击等动力作用下岩体的力学特性、应力波在岩体内的传播规律、地面振动与损害等。动力特性在室内用动三轴试验研究，野外用地球物理性、爆炸冲击波试验等技术进行研究，波的传播规律借固体力学的理论进行研究。

岩石力学的研究方法

岩石力学的研究对象是多相各向异性的裂隙岩体。这决定了它是由多学科相互交错、渗透、依赖、补充而派生出来的一门边缘学科。岩石力学在岩体工程上的表现形式，与地质条件有密切关系，与工程类别、施工工艺、支护方式及时间等因素也有相辅相成的关系。这些特点决定了岩石力学必须采用多种