岩石力学第一讲、绪论

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岩 石 力 学ROCK MECHANICS主讲教师：汪家林 班级：2001级03301~03305班 教材：中国水利水电出版社 专业：土木工程 张振营 主编

成都理工大学环境与土木工程学院

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课程学习的目的、任务与基本要求 掌握岩石力学的基本概念 掌握岩石力学研究的基本原理 熟悉岩石力学的相关试验和实验方法 掌握岩石力学的基本理论与计算方法 理解岩石力学在工程实践中的基本应用情况

了解本课程与其它专业课之间的关系

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教学安排总课时 ：33学时+4学时试验

其中：岩石力学授课：33学时，第7周3学时从8周开始继续教学~12周结束。

由于带实习，可能会提前。岩石力学实验： 4学时 复习、答疑： 考试： 平时

12月1日以后安排。

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一、关于力学的基本知识 力的概念、特征、作用效果与分类 力学概念与分类及研究对象 弹性力学的基本假定 力学发展与工程实践 力学的研究方法

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关于力学的基本知识11、力的概念：物体之间的相互作用。 2、力的基本特征：力具有：物质性、相互性、矢量性、独立性。 3、力的作用效果：①改变物体的运动状态②使物体产生形变

4、力的分类：按性质分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等 按效果分：动力、阻力、压力、支持力、回复力、向心力等 按方式分：场力(万有引力、电磁力)、接触力(如摩擦力) 按分布分：体积力(如重力)、表面力(分布力、集中力) 按对象分：内力、外力 总体分为：万有引力：物体具有质量而产生的相互作用(如重力) 电磁力：电荷之间的相互作用(弹力、摩擦力等) 强相互作用、弱相互作用

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关于力学的基本知识25、力学：研究物体在力的作用下运动状态和形变规律的科学。按物质形态大体可分为：固体力学、流体力学(含液体、气体) 按研究领域可细分为若干种类，小到基本粒子，大到天体。

6、岩石力学的力学基础：岩石力学：为力学分支，属于力学在岩土工程领域的技术应用科学。 固体力学：研究固体材料在荷载作用下的应力、变形和破坏规律。 变形：在外力作用下固体物质的尺寸和形状大小变化的过程。 流体力学：研究流体平衡、运动和流体与固体相互作用的力学规律 分液体力学(不可压缩-如水力学)、气体力学(可压缩) 理论力学：研究物体(刚体)在力的作用下机械运动的一般规律， 分静力学、运动学和动力学。(应用在岩石力学的块体理论) 材料力学：研究构件在外力作用下变形和破坏规律，为构件选料、 确定构件的截面尺寸，使构件具有相应的承载能力。 弹性力学： 研究弹性物体在外部因素(荷载、温

度)作用下所产生 的应力和形变的规律， 应力和变形的计算为其主要任务。

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关于力学的基本知识37、材料力学、弹性力学的基本假定连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、 完全弹性假设、小变形假设、无初应力假设。

8、力学的发展与工程实践的关系工程实践的出现的问题对力学研究提出要求 工程实践中的经验总结上升到力学理论 力学理论达到生产要求并可预见性地指导工程实践 工程实践在力学指导下出现飞跃性发展 工程实践对力学的基本要求为：定量分析和可预见性。 岩石力学：发端于19世纪采矿工业的需要(巷道及采场稳定), 现广泛应用于水利水电工程、采矿工程及铁路建设工程等。

9、力学的研究方法科学实验、理论分析、工程验证

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二、岩石力学的基本概念 岩石力学的定义与研究对象 矿物与岩石 岩石、岩体、岩体结构的基本概念 岩体的特征

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A、岩石力学的基本概念与研究对象1、岩石(岩体)力学：研究岩石(岩体)在不同受力状 态下变形和破坏的规律的理论和应用的科学，是探讨 岩石(岩体)对其周围物理环境中力场反映的学科， 即研究岩石(岩体)在荷载作用下的应力、变形和破 坏规律以及工程稳定性问题(如地下洞室稳定、边坡 稳定、基础稳定)的技术应用学科。 2、本构关系：描述物质质点的力学状态(应力、应变状 态)、过程(应力、应变路径)之间的关系及其与时 间关系的数学表达式。 3、岩石力学的基础：工程岩土学：研究土和岩石的工程地质性质及其形成与变化规 律 工程地质学：研究人类工程活动与地质环境相互作用、相互制 约 力学基础：工程力学、弹塑性力学等 多学科的合作、协同研究

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矿物与岩石1、矿物：地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的、具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，它是岩石的基本单元。 地壳中的主要化学元素包括：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁

2、主要的造岩矿物：长石：正长石、斜长石(钙长石、钠长石),占地壳的50% 石英：SiO2, 占地壳的12.6% 云母：白云母、金云母、黑云母 方解石：CaCO3 橄榄石、辉石、角闪石等

3、岩石：经地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体，是矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然体。

4、土：土是地壳表面岩石风化后的产物，它是由固体颗粒、水和气体组成的三相体，土粒多为各种矿物颗粒或矿物集合体组成的。

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岩石与岩体11、岩块：取自地质体中间的岩石小块，如标本或岩芯，代表相应的岩石，用作鉴定或试验。

2、岩石的结构与构造：结构：岩石中矿物的

结晶程度、颗粒大小和形状以及彼此之间的 组合方式叫岩石的结构，如岩浆岩的等粒结构、斑状结构、隐晶 质结构、玻璃质结构，沉积岩的碎屑结构、结晶结构 构造：岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石的其它部分之 间的排列方式以及充填方式叫岩石的构造，如岩浆岩大多是块状 构造，沉积岩多具层状构造，变质岩具片理状构造。

3、岩石分类：按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩岩浆岩：岩浆冷却凝结而形成，占地壳总重量的95%。 沉积岩：母岩在地表经风化剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩作用而 形成的岩石。占地壳总重量的5%,占地表分布的75%。 变质岩：岩石在地壳中受到高温高压及化学浸入发生变质形成。

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岩石试件

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岩石与岩体图片

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岩石与岩体21、岩体的概念：岩体是在一定范围内的自然地质体，经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用，并在地应力的长期作 用下，在其内部保留了各种永久变形的现象和地质构造形迹。

2、岩块与岩体的联系与区别：岩块是组成岩体的基本单元；岩体指在天然条件下由岩块与弱面 组成的复杂地质体。岩体强度由于弱面的存在远低于岩块强度。

3、岩体结构的基本概念：岩体结构包括两个方面：结构面和结构体，岩体中结构面与结构 体的排列组合方式称为岩体结构。 结构面：即地质弱面，指岩体内具有一定方向、延伸较长、厚度 较小的二维地质界面，包括物质的分界面和不连续面，如断层、 节理、破碎带、接触带、片理等。 结构体：被结构面分割所包围的完整岩石单元。

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岩体结构(岩块与结构面)

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