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1、第一章岩石力学:是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。岩石：是构成岩体的基本组成单元。岩石结构类型主要有两种分别为结品连结和胶结连结。岩石的微结构面：指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱 面及空隙。岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。容重的测量方法：量计法、水中称重法和蜡封法。岩石的孔隙率n:岩石空隙的体积与岩石总体积的比值。含水率：岩石孔隙中含水量与固体质量之比的百分数水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质。吸水率：岩石吸入水的质量与固体质量之比吸水性：岩石在一定条件下吸收水分的性能透水性：岩石能被水穿透的性能。软化性：岩石浸水后强度降低的性能软化系数：岩石
2、饱和水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度的比值岩石的强度：岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。岩石强度指标受到的影响因素：试件尺寸、试件形状、试件三维尺寸比例、加载 速率、湿度。岩石的破坏有几种形式?对各种破坏的原因作出解释。答：岩石的破坏有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。端部效应消除方法
3、:润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部）加长试件.什么是莫尔强度包络线？如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？答：莫尔强度包络线：对同一种岩石对各种应力状态下破坏莫尔应力圆的外公切 线。绘制莫尔强度包络线有两种方法：1、须对该岩石的56个试件做三轴压缩试验，每次试验的围压值不等，由小到 大，得出每次试件破坏时的应力莫尔圆。2、将破坏时的剪应力和正应力标注到。-T应力平面上就是一个点，不同的正、 剪应力组合就是不同的点。将所有点连接起来就获得了莫尔强度包络线。劈裂法实验时，岩石承受对称压缩，为什么在破坏面上出现拉应力？绘制试件 受力图说明劈裂法试验的基本原理。a试件:为一岩石圆盘，加载方式如图所
4、示。实际上荷载是沿着一条弧线加上去 的，但孤高不能超过圆盘直径的1/20。b. 应力分布：圆盘在压应力的作用下，沿圆盘直径yy的应力分布和xx方向 均为压应力。而离开边缘后，沿yy方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著 减少。并趋于均匀化；xx方向变成拉应力。并在沿yy的很长一段距离上呈 均匀分布状态。c. 破坏原因：从图可以看出，虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的 抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破 坏。破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强 度要低得多的事实岩石的抗剪切强度：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪
5、应力 角模压剪试验及受力分析示意图在压力P的作用下，剪切面上可分解为沿剪切面的剪力Psina /A和垂直剪切面 的正应力Pcosa /A，如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、蠕变和在反复加载、卸载作用下的破坏？答：1、预测岩爆。若AB，会产生岩爆若BA，不产生岩爆。2、预测蠕变破坏。当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。应力水平在G-H点之间保持恒定。蠕变应变发展会和蠕变终止轨迹相交，蠕 变将停止，岩石试件不会破坏。若应力水平在G点及以上保持恒定，则蠕变应变发展就和全应力一应变曲线的 右半部，试件将发生破坏。3. 预测循环加载条件下岩石的破坏在高应力水平下循环加载，岩石
6、在很短时间内就破坏。在低应力水平下循环加载，岩石可以经历相对较长一段时间，岩石工程才会发生 破坏。岩石变形有弹性变形、塑性变形、粘性变形三种。岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。简述岩石在单轴压缩条件下的变形特征。答、岩石变形分为下列四个阶段： 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 弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段：该阶段的应力一应变曲线成 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。 非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段（CD段）：C点是岩石从弹性变为 塑性的转折点，称为
7、屈服点。相应于该点的应力为屈服极限，其值约为峰值强度 的 2/3。 破裂后阶段（D点以后段）试件基本保持整体状到本阶段，裂隙快速发展，交 叉且相互联合形成宏观断裂面。此后，岩块变形主要表现为沿宏观断裂面的块体 滑移。转换压力岩石由脆性转换为塑性的临界围压。弹性模量:应力与应变的比值泊松比：横向应变与纵向应变的比值岩石的扩容;是岩石在荷载作用下，在其破坏之前产生的一种明显的非弹性体积 变形。岩石的体积变形曲线分为;体积变形阶段体积不变阶段扩容阶段岩石的各向异性:岩石的全部或部分物理、和化学性质随方向不同而表现出差异 的现象。应变控制分析：1普通柔性实验机上的试验现象是：岩石破坏的形式都是突发的：
8、瞬间崩裂、碎 块四面飞射、伴有很大声响。2在普通的试验机上，岩石达到其峰值强度后发生突发性破坏的根本原因：是试 验机的刚度不够大。由于试验机的刚度不够大，在试验过程中试件受压，试验机 框架受拉，试验机受拉产生的弹性变形以应变能的形式存在机器中。3、当施加的压缩应力超过岩石抗压强度后，试件破坏。此时，试验机架迅速回 弹，并将其内部贮存的应变能释放到岩石试件上，从而引起岩石试件的急剧破裂 和崩解。提高试验机刚度，降低岩石试件刚度，增加伺服控制系统。试验系统组成：钢 架构件、液压柱、岩石试件。a.提高试验机钢架构件的刚度：钢架构件的刚度系数Ks=EA/L .增加钢构件的截面积A，减小其长度L。因此在许多刚性试验机上使用了几个粗 矮钢柱以加强。b. 提高试验机液压柱刚度：液压柱刚度系数Kf=kA/H.应增加液压柱的截面积A,减小其长度H；同时要增大液压油的体积模量K。为 此，在少数刚性试验机的液压系统中用水银代替普通液压油。c. 减少岩石试件的刚度：减小试件截面积，增加其长度。d. 增加伺服控制系统，控制岩石变形速度恒定。
科大岩石力学第一章总结
