巖石力學-1緒論

巖石力學ROCKMECHANICS緒論Introduction主講人：黎明鏡1

巖石——人類最早接觸和最早使用的材料。使用巖石材料的水平舊、中、新石器時代的標志磨制石器

2新世紀巖土工程的發(fā)展歸根到底取決于人類對巖石或巖體的認知能力。對策不合理預案不及時支護不合理…認知不夠巖體初始應力巖體受力范圍巖石力學模型巖石力學參數(shù)…巖土工程失敗

生命財產(chǎn)損失

32001年5月1日20點30分，重慶武隆縣發(fā)生了一起基巖滑坡，造成79人死亡，摧毀9層樓房一幢。巖體力學41980年6月3日5點35分，湖北遠安鹽池河磷礦發(fā)生巖崩，摧毀整個鹽池河礦務局，死亡284人。巖體力學51985年6月12日3點52分，由于后部巖崩加載，導致新灘滑坡復活。所幸的是由于預報準確，新灘鎮(zhèn)全鎮(zhèn)1371人全部安全轉移。巖體力學61961年3月，湖南省安化縣資水河谷的柘溪水庫工程大滑坡，導致傷亡88人的特別重大傷亡事故，其中64人淹溺死亡（一說死亡70人），24人受傷。柘溪水庫庫區(qū)的地址條件十分復雜，在庫區(qū)右岸的塘巖光地段是含粘土夾層的板巖，坡的節(jié)理傾向與岸坡坡向一致，向著庫區(qū)；并且受到斷層節(jié)理的切割，是極其危險的。1961年3月，庫區(qū)已經(jīng)連續(xù)降雨8天，與此同時水庫初次蓄水到148m，淹沒了岸坡的下部。造成庫區(qū)的岸坡抗滑穩(wěn)定性急劇下降7人類對巖石或巖體的認知不夠巖土工程失敗

知識點1巖石和巖體的區(qū)別與聯(lián)系

提出問題

重點81.巖石和巖體的區(qū)別與聯(lián)系

巖石

巖石是自然界中各種礦物或巖屑在地質作用下按一定的規(guī)律聚集而形成的自然物體。一般而言，大部分新鮮巖石質地均較堅硬致密，孔隙小而少，抗水性強，透水性弱，力學強度高。引出定義巖體巖體是由巖石結構體和結構面組成的地質體。它經(jīng)歷過多次反復地質作用，經(jīng)受過變形，遭受地破壞，形成一定的巖石成分和結構，賦存于一定的地質環(huán)境中。91.巖石和巖體的區(qū)別與聯(lián)系

巖石巖石質地均較堅硬致密，孔隙小而少，抗水性強，透水性弱，力學強度高。兩者區(qū)別巖體巖體中含有結構面，一般強度較低，抗水性弱，透水性強。巖石101.巖石和巖體的區(qū)別與聯(lián)系

巖石是巖體的基本組成部分。巖石的力學性質對巖體的力學性質有很大影響，在某種情況下，巖石對巖體力學性質和力學作用具有控制作用。在巖石強度很高時，主要結構面的力學性質決定了巖體的力學性質。兩者聯(lián)系巖石巖石與巖體聯(lián)系11巖石是巖體的基本組成部分知識點2巖體的特征

提出問題12有方向、延展較大，厚度較小的面狀地質界面，包括物質的分界面和不連續(xù)面，它是在地質發(fā)展過程中，尤其是地質構造變形中形成的。2巖體的特征

兩個要素結構面

結構體

斷層節(jié)理層理片理裂隙被結構面分割而形成的巖塊，四周均被結構面所包圍，這種由不同產(chǎn)狀的結構面組成切割形成的單元體稱為結構體。塊狀柱狀板狀菱形楔形錐形13塊狀結構1層狀結構2碎裂結構3散體結構4兩種屬性巖體常見結構類型2巖體的特征

不連續(xù)性

不均勻性整體結構514原始應力場復雜1裂隙系統(tǒng)的發(fā)育與擴展2巖石本身非理想彈塑性體3各向異性2巖體的特征

非均質各向異性非均質各向異性一般固體力學難以解決巖石力學工程問題，故衍生出一個新的學科15巖體復雜的特征導致新興學科的發(fā)展知識點3巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展提出問題163巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展學科產(chǎn)生

工程需求力學和數(shù)學學科發(fā)展

學科發(fā)展

17巖石材料力學階段1爭鳴階段2巖體結構力學階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4四個階段3巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展18巖石材料力學階段1爭鳴階段2巖體結構力學階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第一階段3巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展把巖體看成一種材料，按照評價材料質量優(yōu)劣的標準，簡單測量它的密度、容重、孔隙度、含水量等物理性質及簡單測定它的抗壓、抗拉、抗切等力學性質。并把材料力學中發(fā)展起來的連續(xù)介質力學直接用來分析巖石力學問題未認識到巖體的特殊性和復雜性，巖石力學等同于材料力學，解決實際工程問題主要靠經(jīng)驗。

19巖石材料力學階段1爭鳴階段2巖體結構力學階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第二階段3巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展地質力學的巖石力學學派：認為巖體不是一塊巖石所能表征的，巖石是地質體的一部分，它處于一定的地質環(huán)境中，在斷層、節(jié)理等不連續(xù)面切割下形成的結構地質體工程巖石力學學派：以工程觀點來研究巖石力學，偏重于巖石的工程特性方面，注重彈塑性理論方面的研究，將巖體的不均勻性轉化均勻性的連續(xù)介質，小巖塊試件的力學實驗與原位力學測試并舉。20巖石材料力學階段1爭鳴階段2巖體結構力學階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第二階段3巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展地質力學過分強調節(jié)理、裂隙的作用過分依賴經(jīng)驗。這有礙于現(xiàn)代數(shù)學理論和數(shù)值計算方法在巖石工程中的應用。工程巖石力學學派，注重對巖石“材料”的研究，追求準確的“本構關系”。并且僅憑連續(xù)介質理論是不能完全解決巖石工程問題的。21巖石材料力學階段1爭鳴階段2巖體結構力學階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第三階段3巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展巖體變形是由結構體（巖石的實體部分）變形和巖體結構面變形兩部分組成，巖體結構面控制著巖體的變形。結構體的變形包括彈性變形和黏性變形，結構面變形包括閉合變形和錯動變形。巖體結構是建立在結構分析和工程地質分析的基礎上的，是上述提及兩大學派的交叉，為完整的巖石力學理論體系的建立作出了重要的貢獻。22巖石材料力學階段1爭鳴階段2巖體結構力學階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第四階段3巖石力學的產(chǎn)生與發(fā)展用更為復雜的多種多樣的力學模型來分析巖石力學問題，把力學、物理學、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代數(shù)理科學、現(xiàn)代信息技術等的最新成果引入了巖石力學。巖體結構是建立在結構分析和工程地質分析的基礎上的，是上述提及兩大學派的交叉，為完整的巖石力學理論體系的建立作出了重要的貢獻。23巖石力學是多學科交叉而發(fā)展的知識點4巖石力學與其他學科的關系

提出問題244巖石力學與其他學科的關系工程力學

工程地質研究

滲透巖石力學是以工程地質研究為基礎，運用工程力學的知識解決地質工程問題。25學科關系致密完整巖體

彈塑性力學分析

完整性較差的裂隙巖體

4巖石力學與其他學科的關系非連續(xù)/非均質各向異性體力學理論

含結構面的巖體

地質力學分析

風化嚴重的巖體

土力學分析

26巖石力學是多學科相互滲透知識點5巖石力學的研究內容及方法

提出問題275石力學的研究內容及方法基本原理實驗工程應用巖石的破壞、斷裂、蠕變及巖石內應力、應變理論等研究測定巖塊和巖體在靜