岩石岩体区别:岩石可以瞧作就是一种材料,岩体就是岩石与各种不连续面的组合体;岩石可以瞧作就是均质的,岩体就是非均质的(在一定的工程范围内);岩石具有弹、塑、粘弹性,岩体受结构面控制,性质更复杂,强度更低;岩体通常就是指一定工程范围内的地质体,岩石则无此概念。 岩石力学就是一门研究岩石在外界因素(如荷载、水流、温度变化等)作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的 学科。又称岩体力学,就是力学的一个分支。研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它就是 一门新兴的,与有关学科相互交叉的工程学科,需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学 等知识,并与这些学科相互渗透。 研究对象:对象:岩石—对象—岩石材料—地壳中坚硬的部分; 复杂性:地质力学环境的复杂性(地应力、地下水、物理、化学作用等) 研究的基本内容: 基本理论岩体地应力 材料实验——三大部分→岩体的强度 工程应用岩体的变形
裂隙水力学 研究方法: 物理模拟→岩石物理力学性质常规实验,地质力学模型试验; 数学模型→如有限元等数值模拟; 理论分析→用新的力学分支,理论研究岩石力学问题; 由于岩石中存在各种规模的结构面(断裂带、断层、节理、裂隙)→致使岩石的物理力学性质→不连续、不均匀、各 向异性→因此,有必要引入刻划不均一程度的参数。 各向异性:指岩石的强度、变形指标(力学性质)随空间方位不同而异的特性。 岩石的基本物理力学性质 岩石力学问题的研究首先应从岩石的基本物理力学性质研究入手, 1.岩石的容重:指单位体积岩石的重量。2、比重(Gs)指岩石干重量除以岩石的实体积(不含孔隙体积)的干容重与4?c 水的容重的比值。3、孔隙率(n%)指岩石内孔隙体积与总体积之比。4、天然含水量:指天然状态下,岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。5、吸水率:指岩石在常温条件下浸水48小时后,岩石内的含水量与岩石干容重的比值。6、饱与含水率:指岩样在强制状态(真空、煮沸或高压)下,岩样最大吸水量与岩石干重量比值。7、饱水分数:指岩石吸水
简论岩石力学及其工程应用的发展战略 近三十年来，特别是近十余年，无论国内和国外，岩石力学及其工程应用获得了突 飞猛进的发展，学术交流空前活跃，许多相邻学科的工作者被吸引到岩石力学领域中来．一方面，岩石力学的许多分支领域得到不同程度的探索和发展；另一方面，岩石力 学与其相邻学科的相互结合也在向纵深发展．这当然是很可喜的． 当前岩石力学的主要成就似可归纳如下： ——开展了大量的试验研究工作，取得了一大批有价值的经验数据，并丰富了岩石 力学模型的研究： ——开展了岩石力学的大量的数值分析计算工作，积累了大批计算软件，可以考虑 岩石的弹性、塑性、粘性和断裂等各种特性的多种情况； ——发展了现场观测和监测技术，为工程的安全和岩石力学理论的检验，提供了相 当坚实的物理基础； ——发展了岩石力学模型试验和模拟技术(包括计算机模拟试验)，为探索天然岩 石的整体特性作出了有意义的努力； ——拓展了岩石力学的研究领域和应用范围，例如水利工程风险分析中的水库诱发 地震预测问题，核电站的环境分析中的核废料的储存和处理问题，都被包括在岩石力学 研究范围之内． 岩石力学的研究现状表明，它的确还有许多不足之处，如不认真研究改进，最终将会阻碍岩石力学的进一步发展。 首先，目前岩石力学研究工作，绝大多数只限于天然岩石的单项研究，这种研究虽然是非常需要的，但必须与天然岩石的整体特性的研究结合起来．这是因为局限于天然岩石的单项研究．并不能很好地反映岩石在天然状态下的整体性质，因为后者并不是前者的简单的叠加．很遗恨，这方面并没有获得完满的解决，一个突出的例子，就是计算参数的取得，目前多只凭经验，还没有一套公认的准则可供遵从． 共次．岩石不能只认为是单相(固相)的，从这一点出发而建立的岩石力学模型当然是不完善的(尽管当前的研究成果多是如此)．因为这与事实不符．天然岩石是一种三相(固相、液相和气相)介质，虽然有时可以当作单相介质来考虑而没有太夹的误差， 但在许多情况下是不可以这样做的．例如水工建设和水下探矿中，大多数场合是不能忽视水的作用的；在油气田开发中，还必须进一步考虑气相的作用． 第三，目前研究岩石静力学方面的多，研究岩石动力学方面的太少．不仅因为工程上常常遇到动力学问题，例如爆破，振动、地震等，而且有许多课题，表面上看似乎是可以当作静力学问题来研究，实际上却是与动力学密切相关的问题．例如岩质边坡的失稳，就是一个由静态转化为动态的问题。Vajont滑坡直到现在还被人们所研究，就是因为这一滑坡为什么会有这样高速滑落问题一直没有获得很好解决的原故． 第四，坦率地说，目前岩石力学的研究，还没有真正走到工程设计中去．其中的原因是多方面的，但重要韵是，没有能够发展出一整套岩石工程技术与方法供工程设计人员应用，因而还不能完全取代原有的～·套技术和方法显示出自己特有的优越性来．岩石力学的工程应用不够这一不足之处，直接危及岩石力学向纵深发展．因为岩石力学的工程应用的广泛深入，反过来会促进岩石力学不断地向深度和广度进军． 因此，岩石力学及其工程应用的发展战略，笔者认为，必须按照天然岩石的实际情况，并服务于工程建设的需要这一基本原则来进行． 例如，天然岩石不仅是多相的，而且是处在一种系列状态中：在地表，它受风化和众多裂隙切割而多处于松散状态，普氏理论适用这种情况；在较浅处，主要受裂隙控制，因而
、习题1、B 2、 D 1.2大部分岩体属于（）。 （A ）均质连续材料（B）非均质材料 （C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料 2.1岩石的弹性模量一般指（）。 （A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量 （C）切线模量|（ D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种 （A）- B =、（ C）一（ D）'- 2.3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。 （A ）脆性材料（B ）延性材料 （C）坚硬材料 | （ D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征 2.4剪胀（或扩容）表示（ ）。 （A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象 （C）裂隙逐渐涨开的一种现象| （ D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象 2.5剪胀（或扩容）发生的原因是由于（）。 （A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的 （C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的 2.6岩石的抗压强度随着围岩的增大（）。 （A）而增大（ B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变 2.7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（）。 （A ）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D ）剪切强度 2.8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。 （A）拉应力引起的拉裂破坏］（B）压应力引起的剪切破坏 （C）压应力引起的拉裂破坏（D）剪应力引起的剪切破坏 2.9格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（）。 （A）它不是针对岩石材料的破坏准则 （B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致 （C）它没有考虑岩石的非均质特征 （D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用 2.10岩石的吸水率是指（）。 （B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比 （C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比 （D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比 2.11已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石（）。 （A）软化性强，工程地质性质不良―| （B ）软化性强，工程地质性质较好 （C）软化性弱，工程地质性质较好（D）软化性弱，工程地质性质不良 2.12当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（）。 （A ）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体 2.13在岩石抗压强度试验中，若1.1岩石与岩体的关系是（ ） 。 （A）岩石就是岩体 （B ）岩体是由岩石和结构面组成 的
《岩石力学》期末试卷及答案 姓名 学号 成绩 一、 选择题(每题1分，共20分) 1. 已知岩样的容重为γ，天然含水量为0w ，比重为s G ，40C 时水的容重为w γ，则该岩样的饱和容重m γ为（ A ） A. ()()w s s G w G γγ++-011 B. ()()w s s G w G γγ+++011 C. ()()γγ++-s s w G w G 011 D. ()()w s s G w G γγ+--011 2. 岩石中细微裂隙的发生和发展结果引起岩石的（ A ） A ．脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 弱面剪切破坏 D. 拉伸破坏 3. 同一种岩石其单轴抗压强度为c R ，单轴抗拉强度t R ，抗剪强度f τ之间一般关系为（ C ） A.f c t R R τ<< B. f t c R R τ<< C. c f t R R <<τ D. t f c R R <<τ 4. 岩石的蠕变是指（ D ） A. 应力不变时，应变也不变； B. 应力变化时，应变不变化； C. 应力变化时，应变呈线性随之变化； D. 应力不变时应变随时间而增长 5. 模量比是指（A ） A ．岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 B. 岩石的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 C ．岩体的 单轴抗压强度和它的弹性模量之比 D ．岩体的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 6. 对于均质岩体而言，下面岩体的那种应力状态是稳定状态（ A ） A.??σσσσsin 23131<++-cctg B.?? σσσσsin 23131>++-cctg C. ??σσσσsin 23131=++-cctg D.??σσσσsin 23131≤++-cctg 7. 用RMR 法对岩体进行分类时，需要首先确定RMR 的初始值，依据是（ D ） A ．完整岩石的声波速度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 B. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与不支护自稳时间 C. 完整岩石的弹性模量、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 D. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 8. 下面关于岩石变形特性描述正确的是（ B ） A. 弹性就是加载与卸载曲线完全重合，且近似为直线 B. 在单轴实验中表现为脆性的岩石试样在三轴实验中塑性增强 C. 加载速率对应力－应变曲线没有影响 D. 岩基的不均匀沉降是由于组成岩基的不同岩石材料含水量不同导致的 9. 下面关于岩石水理性质描述正确的是（ B ）
岩体力学的发展展望及发展方向 张永伟学号：201020407 岩石力学是研究岩石和由它组成的地质体在外力作用下力学行为的一门应用固体力学学科。岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的一门新兴学科，是一门的年轻的学科，特别是在中国前景广阔，“岩石力学的未来在中国”。 岩体力学作为岩土工程三大基础学科（岩体力学、土力学、基础工程学）之一，在工程设计和施工中，岩体力学问题往往具有决定性的作用，例如:英吉利海底隧道，日本青函海底隧道，美国赫尔姆斯水电站地下厂房，加拿大亚当贝克水电站地下压力管道，巴西伊太普水电站，尼亚加拉水电站，以及我国葛洲坝水利工程等的新建，都提出了许多岩体力学方面的棘手问题，而这些问题对工程的进行具有决定意义。因此，岩体力学的发展直接关系到工程开发的深度和广度。 一、岩体力学的发展 岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的一门学科，一般认为它形成于20世纪50年代末，其主要标志是1957年法国的J.Talobre 所著的《岩石力学》的出版，以及1962年国际岩石力学学会的成立。岩体力学的发展经历了如下几个阶段：（一）连续介质岩石力学阶段。二次世界大战之前至20世纪60年代为岩体力学的产生与早期发展阶段。在此阶段，人们仅简单地将岩体看作一种连续介质材料，利用固体力学理论进行岩体的力学特性分析，将岩体力学等同于材料力学，处理实际问题主要靠经验，往往效果较差。（二）裂隙岩体力学阶段。
大约在20世纪60-70年代，国际上正式将裂隙岩体的力学性质研究作为岩体力学的一个中心课题，并且提出了（碎裂）岩体力学概念，将岩体力学研究推向了一个崭新的阶段，即裂隙岩体力学阶段。（三）岩体结构力学阶段。20世纪60年代末，人们提出了“岩体结构”的概念，及至70年代中期“岩体结构”便在岩体力学研究中起指导作用，并且由此诞生了“岩体结构的力学效应”这一具有划时代意义的科研命题。（四）地质工程岩体力学阶段。随着各种大型或特大型岩体工程的兴建，例如超过300 m的高坝及跨海大桥或其他高架工程等，它们的规模、形状、分布及组合等变化很大，往往引出不少岩体力学问题，而要解决这些问题又涉及到很多地质问题，有时可能关系到面积超过十平方公里、深达几公里的地质体。而今的岩体力学与地质研究工作密切相关，必须是多学科协同操作，方能有所作为。因此岩体力学的发展进入地质工程岩体力学阶段。 二、岩体力学在地质灾害防治中的应用 今年舟曲泥石流地质灾害再次引起了人们对地质灾害的重视。 岩体力学在地质灾害防治中的应用，作为研究方向，开展崩塌、滑坡、泥石流和采空地面塌陷等地质灾害方面的研究，是岩体力学重要的发展方向之一，对于保护人民群众生命财产安全具有重要的意义。 地质灾害监测与预警、地质灾害危险性评估、地质灾害防治等都需要岩体力学的知识和手段。 对于山东省而言由于地下采矿而产生的采空地面塌陷，近几年频
岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（A ）。 （A ）岩体中含有大量的不连续面 （B ）岩体中含有水 （C ）岩体为非均质材料 （D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（ C ）。 （A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（ C ）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（A ）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力
5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（ D ）（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（ A ）（A）原生结构面（B）构造结构面 （C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（ C ） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（ B ） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（ A ） （A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体（B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体（C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体（D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于
岩石力学性质试验 一、岩石单轴抗压强度试验 1.1概述 当无侧限岩石试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。 在测定单轴抗压强度的同时，也可同时进行变形试验。 不同含水状态的试样均可按本规定进行测定，试样的含水状态用以下方法处理： （1）烘干状态的试样，在105～1100C下烘24h。 （2）饱和状态的试样，使试样逐步浸水，首先淹没试样高度的1/4，然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处，6h后全部浸没试样，试样在水下自由吸水48h；采用煮沸法饱和试样时，煮沸箱内水面应经常保持高于试样面，煮沸时间不少于6h。 1.2试样备制 （1）试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块，试件备制中不允许有人为裂隙出现。按规程要求标准试件为圆柱体，直径为5cm，允许变化范围为4.8～5.2cm。高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样，但高径比必须保持=2:1～2.5:1。 （2）试样数量，视所要求的受力方向或含水状态而定，一般情况下必须制备3个。 （3）试样制备的精度，在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。两端面的不平行度最大不超过0.05mm。端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25度。 1.3试样描述 试验前的描述，应包括如下内容： （1）岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小，胶结物性质等特征。 （2）节理裂隙的发育程度及其分布，并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。 （3）测量试样尺寸，并记录试样加工过程中的缺陷。 1.4主要仪器设备 钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。 游标卡尺、天平（称量大于500g，感量0.01g），烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。 压力试验机。压力机应满足下列要求： （1）有足够的吨位，即能在总吨位的10%～90%之间进行试验，并能连续加载且无冲击。 （2）承压板面平整光滑且有足够的刚度，其中之一须具有球形座。承压板直径不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍。如大于两倍以上时需在试样上下端加辅助承压板，辅助承压板的刚度和平整光滑度应满足压力机承压板的要求。 （3）压力机的校正与检验应符合国家计量标准的规定。
岩石力学研究的现状和未来 引言 岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的 一门新兴科学。它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系，具有重要的实用价值，而且也是力学和地学相结合的一个基础学科。 岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历第一座拦河坝。公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初，我国杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。但是，作为一门学科，岩石力学研究是从20世纪50年代前后才开始的。当时世界各国正处于第二次世界大战以后的经济恢复时期，大规模的基本建设，有力地促进了岩石力学的研究与实践。岩石力学逐渐作为一门独立的学科出现在世界上，并日益受到重视。
目前国际上已建和正建的大坝，高度超过300m，地下洞室的开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。但是，国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。其中最的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。 马尔帕塞薄拱坝，坝高60m，坝基为片麻岩，XXXX年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑动，造成溃坝惨剧，400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝，坝高261.6米，坝基为断裂十分发育的灰岩。XXXX年大坝上游左岸山体发生大滑坡，约有2.7-3.0亿立米的岩体突然下塌，水库中有5000万立米的水被挤出，击起250米高的巨大水浪，高150米的洪波溢过坝顶，死亡3000余人。近年来，虽然岩石力学得到突飞猛进的发展，但与岩体失稳有关的大坝崩溃，边坡滑动，矿山瓦斯爆炸，围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实例，都充分说明能否安全经济地进行工程建设，在很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上正建和拟建的一些巨型工程及与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。第一节国际岩石力学与岩石工程发展动态一、国际岩石力学学会成立前（XXXX）的概况 在国际岩石力学学会成立前，尤其是上世纪二战以后，为适应经济发展的迫切需要，各国都相继建立了一些机构对岩石力学进行专题研究。当时各国有代表性的研究机构如下：美国：（1）美国军部工程兵团(ACE,ArmyCorpsofEngineersU.S.A).
第一章 1填空 1.1岩石与岩体的关系是（）。 （A）岩石就是岩体（B）岩体是由岩石和结构面组成的 （C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分 1.2大部分岩体属于（）。 （A）均质连续材料（B）非均质材料 （C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料 2 简述岩石与岩体的区别与联系。 3 岩体的力学特征是什么？ 4 岩石可分为哪三大类？它们各自的基本特点是什么？ 5 简述岩体力学的研究任务与研究内容。 6 岩体力学的研究方法有哪些？ 第二章 1岩石的弹性模量一般指（）。 （A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量 （C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种 2岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（）。 （A）B、（C）（D） 3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。 （A）脆性材料（B）延性材料 （C）坚硬材料（D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征 4剪胀（或扩容）表示（）。 （A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象 （C）裂隙逐渐涨开的一种现象（D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象
5剪胀（或扩容）发生的原因是由于（）。 （A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的 （C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的 6岩石的抗压强度随着围岩的增大（）。 （A）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变 7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（）。 （A）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D）剪切强度 8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。 （A）拉应力引起的拉裂破坏（B）压应力引起的剪切破坏 （C）压应力引起的拉裂破坏（D）剪应力引起的剪切破坏 9格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（）。 （A）它不是针对岩石材料的破坏准则 （B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致 （C）它没有考虑岩石的非均质特征 （D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用 10岩石的吸水率是指（）。 （A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比 （B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比 （C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比 （D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比 11已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石（）。 （A）软化性强，工程地质性质不良（B）软化性强，工程地质性质较好 （C）软化性弱，工程地质性质较好（D）软化性弱，工程地质性质不良 12当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（）。 （A）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体 13在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（）。 （A）增大（B）减小（C）不变（D）无法判断 14按照库仑—莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（）。 （A）45°（B）（C）（D）60° 15在岩石的含水率试验中，试件烘干时应将温度控制在（）。 （A）95~105℃（B）100~105℃（C）100~110℃（D）105~110℃
岩石力学实验指导书及实验报告 班级 姓名 山东科技大学土建学院实验中心编
目录 一、岩石比重的测定 二、岩石含水率的测定 三、岩石单轴抗压强度的测定 四、岩石单轴抗拉强度的测定 五、岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度 试验） 六、岩石变形参数的测定 七、煤的坚固性系数的测定
实验一、岩石比重的测定 岩石比重是指单位体积的岩石（不包括孔隙）在105～110o C 下烘至恒重的重量与同体积4o C 纯水重量的比值。 一、仪器设备 岩石粉碎机、瓷体或玛瑙体、孔径0.2或0.3毫米分样筛、天平（量0.001克）、烘箱、干燥器、沙浴、比重瓶。 二、试验步骤 1、岩样制备：取有代表性的岩样300克左右，用机械粉碎，并全部通过孔径0.2（或0.3）毫米分样筛后待用。 2、将蒸馏水煮沸并冷却至室温取瓶颈与瓶塞相符的100毫升比重瓶，用蒸馏水洗净，注入三分之一的蒸馏水，擦干瓶的外表面。 3、取15g 岩样（称准到0.001克）得g 借助漏斗小心倒入盛有三分之一蒸馏水的比重瓶中，注意勿使岩样抛撒或粘在瓶颈上。 4、将盛有蒸馏水和岩样的比重瓶放在沙浴上煮沸后再继续煮1～1.5小时。 5、将煮沸后的比重瓶自然冷却至室温，然后注入蒸馏水，使液面与瓶塞刚好接触，注意不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 1。 6、将岩样倒出，比重瓶洗净，最后用蒸馏水刷一遍，向比重瓶内注满蒸馏水，同样使液面与瓶塞刚好接触，不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 2。 三、结果：按下式计算： s d g g g g d 1 2-+= 式中：d ——岩石比重； g ——岩样重、克； g 1——比重瓶、岩样和蒸馏水合重、克； g 2——比重瓶和满瓶蒸馏水合重、克； d s ——室温下蒸馏水的比重、d s ≈1
岩石力学 一、第二章 2.1 判断： 1. 岩石颗粒间联结分为结晶联结和胶结联结两类，一般而言，胶结联结岩石比结晶联结岩石强度高。 3. 岩石颗粒间联结分为结晶联结和胶结联结两类，岩浆岩是胶结联结。 2.2 判断： 1. 岩石重度大小，在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣，通常岩石重度愈大，其力学性质愈差 3. 岩石的重度在一定程度上与其埋深有关，一般而言，靠近地表岩石重度大，深层岩石重度小。 5. 岩石相对密度是岩石干重量除以岩石体积所的量与1个大气压下4℃纯水重度比值。（×） 7. 岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度，岩石中重矿物含量越多其相对密度越大。 8. 岩石空隙率越大，岩石中的孔隙和裂隙就越多，岩石的力学性能越差。 9.岩石的吸水率的大小取决于岩石中孔隙数量和细微裂隙数量的多少。 11. 一般而言，岩石孔隙愈大、愈多、孔隙和细微裂隙连通情况愈好，岩石的力学性能愈差。 13. 岩石的饱水率是指岩石吸入水的重量与岩石重量的比值百分率。 15. 饱水率反映岩石中裂隙和孔隙的发育情况，对岩石的抗冻性有较大影响。 17. 饱水系数越大，岩石的抗冻性越好。 18. 饱水系数小于91%，岩石可免遭冻胀破坏。） 18. 饱水系数是指岩石吸水率与饱水率比值的百分率。 19. 饱水系数是指岩石含水率与饱水率比值的百分率。 20. 饱水系数是指岩石含水率与吸水率比值的百分率。 21. 饱水系数是指岩石饱水率与吸水率比值的百分率。 选择： 1. 岩石相对密度s G 为: A) w s s Vr W G = B ）w s Vr W G = C ）w s s s r V W G = D ）w s s r V W G = 2. 岩石的孔隙比是指： A ）岩石孔隙体积与固体体积的比值； B ）岩石孔隙体积与岩石体积比值； C ）岩石孔隙和裂隙体积与岩石体积比值； D ）岩石孔隙和裂隙体积与岩石固体体积的比值。 3. 岩石的饱水率sa w 为： A ）岩石吸入水的重量与岩石干重量比值的百分率； B ）岩石在强制状态下吸入水的重量与岩石重量比值的百分率； C ）岩石吸入水的重量与岩石重量的比值百分率；
第一部分 填空题 1、岩石力学定义 ①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的反应的科学。识记（1分/空） ②岩石力学是研究岩石在荷载作用下的应力、变形、破坏规律以及工程稳定性等问题。识记（1分/空） 2、岩石力学研究容 ①岩石力学研究的主要领域可概括为基本原理、实验室和现场试验、实际应用。识记（1分/空） 3、岩石力学研究方法 ①岩石力学研究方法主要有工程地质研究法、试验法、数学力学、分析法、综合分析法。理解（1分/空） 4、岩石的常用物理指标 ①在工程上常用到的物理指标有：容量、比重、孔隙率、吸水率、膨胀性、崩解性等。识记（1分/空） ②岩石的容量γ是指岩石的单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力，单位是3/m KN 与岩石密度ρ的关系为：8.9?=ργ。 识记（1分/空） ③岩石的密度ρ是指岩石的单位体积的质量（包括孔隙体积）单位是3/m kg 与岩石容重γ的关系为：8.9?=ργ。识记（1分/空） ④岩石的比重就是岩石的干的重力除以岩石的实际体积，再与4。C 时水的容重相比。计算公式是：s w s s W G νγ= 。识记（1分/
空） ⑤孔隙率是指岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比，工程设计上所用的孔隙率常是利用w s d r G γη- =1计算出来。识 记（1分/空） ⑥孔隙率是反映岩石的密度和岩石质量的重要参数。孔隙率愈大表示岩石中的空隙和细微裂隙愈多，岩石的抗压强度随之是降低。理解（1分/空） ⑦表示岩石吸水能力的物理指标有吸水率和饱和吸水率，两者的比值被称为饱水系数，它对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。理解应用（1分/空） ⑧岩石的吸水能力大小，一般取决于岩石所含孔隙的多少以及孔隙和细裂隙的连通情况。岩石中包含的孔隙和细微裂隙愈多，连通情况愈好，则岩石吸入的水量就愈多。理解（1分/空） ⑨岩石的抗冻性就是岩石抵抗冻融破坏的性能，一般用抗冻系数和重力损失率两个物理指标来表示。识记（3分/空） 5、岩石的渗透性及水对岩石的性状影响 ①岩石的渗透性是指在水压力的作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。表示岩石渗透能力的物理指标是渗透系数k 。识记（1分/空） ②渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力，它的大小取决于岩石的物理特性和结构特征。理解（1分/空） ③水对岩石性状的影响主要表现在岩石的抗冻性、膨胀性、崩解性、软化性。 ④岩石的软化是指岩石与水相互作用时降低强度的性质，常用的物理指标为软化系数，即饱和抗压强度与抗压强度的比值。识记（1分/空） ⑤岩石的膨胀性是指岩石浸水后体积增大的性质。这种现象的发生必备条件是岩石中含有粘土矿物。表示岩石的膨胀性能的
岩石：是由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而形成的多种矿物颗粒的集合体，是组成地壳的基本物质。 岩体：是相对于岩块而言的，是指地面或地下工程中范围较大的、由岩块（结构体）和结构面组成的地质体。 岩石结构：是指岩石中矿物颗粒的大小、形状、表面特征、颗粒相互关系、胶结类型特征等。岩石构造：是指岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间排列方式及充填形式。 岩石的密度：是指单位体积岩石的质量，单位为kg/ 3 m。 块体密度：是指单位体积岩石（包括岩石孔隙体积）的质量。 颗粒密度：是岩石固相物质的质量与其体积的比值。 孔隙性：把岩石所具有的孔隙和裂隙特性，统称为岩石的孔隙性。 孔隙率：岩石试件中孔隙体积与岩石试件体积之比 渗透系数：岩石渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，渗透系数K 在数值上等于水力梯度为 1 时的渗流速度，单位为cm/s 或m/d。 软化系数：软化系数K R 为岩石试件的饱和抗压强度σ cw (MPa)与干抗压强度σ c (MPa)的比值。 岩石的膨胀性：是指岩石浸水后发生体积膨胀的性质。 岩石的吸水性：岩石在一定的实验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性，其吸水量的大小取决于岩石孔隙体积的大小及其敞开或封闭的程度等。 扩容：是指岩石在外力作用下，形变过程中发生的非弹性的体积增长。 弹性模量：是指在单向压缩条件下，弹性变形范围内，轴向应力与试件轴向应变之比，即E =σ ε 。 变形模量：是指岩石在单轴压缩条件下，轴向应力与轴向总应变（为弹性应变ε e 和塑性应变ε p 之和）之比。 泊松比：在单向载荷作用下，横向应变( ε x = ε y )与轴向应变( ε z )之比。 脆性度：通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，n = c t δ δ 尺寸效应：岩石试件的尺 寸越大，则强度越低，反之越高，这一现象称为尺寸效应。 常规三轴试验：常规三轴试验的应力状态为σ 1 > σ 2 = σ 3 > 0 ，即岩石试件受轴压和围压作用，试验主要研究围压（σ 2 = σ 3 ）对岩石变形、强度或破坏的影响。 真三轴试验：真三轴试验的应力状态为σ 1 > σ 2 > σ 3 > 0 ，即岩石试件在三个彼此正交方向上受到不相等的压力，试验的主要目的是研究中间主应力（σ 2 ）的影响。 岩石三轴压缩强度：是指岩石在三轴压缩荷载作用下，试件破坏时所承受的最大轴向压应力。流变性：是指介质在外力不变条件下，应力或应变随时间而变化的性质。 蠕变：是指介质随在大小和方向均不改变的外力作用下，介质的变形随时间的变化而增大的现象。 松弛：是指介质的变形(应变)保持不变时，内部应力随时间变化而降低的现象。 弹性后效：是指对介质加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。其是一种延迟发生的弹性变形和弹性恢复，外力卸除后最终不留下永久变形。 岩石长期强度：岩石的强度是随外载作用时间的延长而降低，通常把作用时间t → ∞ 的强度（最低值）S ∞ 称为岩石长期强度。 强度准则：它表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，一般可以用破坏条件下(极限应力状态)的应力间关系σ 1 = f (σ 2 , σ 3 ) 或τ = f (σ ) 来表示。通过强度准则判断岩石在什么样应力、应变条件下破坏。 岩石结构与岩石构造有何区别？并举例加以说明。岩石结构是指岩石中矿物颗粒的大小、形状、表面特征、颗粒相互关系、胶结类型特征等。岩石颗粒间连接方式分为结晶连接和胶结连接两类。岩石构造是指岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间排列方式及充填形式。如层理、片理、流面等。 岩石颗粒间连接方式有哪几种？岩石颗粒间连接方式分为结晶连接和胶结连接两类。
岩石的物理力学性质习题 1、某岩样试件，测得容量3/9.1cm kg =γ，比重69.2=?，含水量0029=d ω试求该岩样的孔隙比v ε，孔隙度n ，饱和度s r 和干容量d γ。 2、某岩样测得其容量3/2厘米克=γ，天然含水量为W 0024=d ，及比重71.2=?，试计算该岩样的孔隙度n ，孔隙比v ε，水下容量/γ及饱和度S r 。 3、设岩石的容量 3/0025.0cm kg =γ，孔隙度n=2.5%，求其密度及比重。 4、在岩石力学中，测定岩石的抗拉强度，目前常用的是劈裂法，其计算公式为 S dt P t π2= 。拟请证明上式。 5、三块3555cm ?? 立方体试件，分别作倾角为48°，55°，64°的抗剪强度试验，其施加的最大载荷分别为4.5T,2.8T 和2T ，求岩石的C 、Φ值，并绘出抗剪强度的曲线图。 6、试用莫尔应力圆画出： （1）单向拉伸；（2）纯剪切；（3）单向压缩；（4）双向拉伸；（5）双向压缩 7、有一块几何尺寸为7×7×7cm 3的石英岩立方体试块。当试块承受20吨压力后，试块轴向缩短了0.003cm ，横向增长了0.000238cm.试求石英岩试块的弹性模量和泊松比。 8、推导马克斯威尔模型应变与时间的函数关系。 9、已知石灰岩的比重23/1048.2cm kg -?=?，容重33/102.2cm kg -?=γ，孔隙度005=n 。试求该岩石的孔隙比，单位体积的岩石孔隙体积，岩石颗粒体积和水的体积。 10、有三块几何尺寸()cm 555??相同的花岗岩试件，在自然状态下称的重量分别为312.5克，337.5克和325克。经过烘干后的恒重分别为290.4克，332.1克和311.25克。将烘干试件放入水中后测得孔隙的体积为0.753cm ，0.53cm 和0.6253cm .试求该花岗岩的容重γ，比重?，孔隙度n ，孔隙比v ε，含水量d W 和饱和度Sr 。 11、6块玄武岩试件，有3块几何尺寸是3555cm ??的立方体试件，破坏时施加最大受压载荷分别为t P 401=，t P 372=，t P 35 3=。另外3块试件，由于加工不准，几何尺寸变为31077cm ??，破坏时施加最大受压荷载分别为t P 704=，t P 675=，t P 586=，试求玄武岩的单向抗压强度。 12、已知大理岩单向抗压强度2/800cm kg s c =，内摩擦角 25=Φ，试计算侧压力为2/400cm kg 时，其三轴抗压强度为多少？ 13、已知岩石的抗剪强度的C 和Φ值。试求应力圆与强度曲线的关系，求该岩石的单向抗压强度和
岩石力学实验指导书
岩石力学实验指导书 修订版 王宝学杨同张磊编
北京科技大学 土木与环境工程学院 2008 年3 月 3
试验是岩石力学课程教学的重要环节，目的在于辅助课堂教学，直观培养学生的知识结构和动手能力。本指导书是根据我校“2005年教学大纲”，并结合我校的实验条件而编写，主要内容有：1、岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验；2、岩石比重试验； 3、岩石密度试验； 4、岩石耐崩解试验 5、岩石膨胀试验； 6、岩石冻融试验； 7、岩石单轴抗压强度试验， 8、岩石压缩变形试验， 9、岩石抗拉强度试验(巴西法)，10、岩石抗剪强度试验(变角剪法)，11、岩石三轴压缩及变形试验，12、岩石弱面抗剪强度试验，13、岩石点载荷指数测定试验，14、岩石纵波速度测定试验，15、岩石力学伺服控制刚性试验；16、岩石声发射试验。 本指导书的内容主要参照《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；《水利电力工程岩石试验规程》DLJ204-81，SLJ2-81；同时参考了国际岩石力学会《岩石力学试验建议方法》，中华人民共和国国家标准《岩石试验方法标准》以及《露天采矿手册》等，由于我们水平有限，文中如有不当之处，欢迎读者批评指正。 编者：王宝学、杨同、张磊 2007年12月
岩石物理性质试验 (1) 一、岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验 (1) 二、岩石比重(颗粒密度)试验 (5) 三、岩石密度试验 (10) 四、岩石耐崩解试验 (17) 五、岩石膨胀试验 (20) 六、岩石冻融试验 (28) 岩石力学性质试验 (33) 七、岩石单轴抗压强度试验 (33) 八、岩石压缩变形试验 (39) 九、岩石抗拉强度试验（巴西法） (46) 十、岩石抗剪强度试验(变角剪切) (51) 十一、岩石三轴压缩及变形试验 (56) 十二、岩石弱面剪切强度试验 (68) 十三、点载荷指数的测定 (75) 十四、岩石纵波速度测定 (78) 十五、岩石力学伺服控制刚性试验 (80) 十六、岩石声发射试验 (86)
岩石力学是伴随着采矿、土木、水利、交通等岩石工程的建设和数学、力学等学科的进步而逐步发展形成的一门新兴学科，按其发展进程可划分四个阶段： （1）初始阶段（19世纪末～20世纪初） 这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论以解决岩体开挖的力学计算问题。例如，1912年海姆（A．Heim）提出了静水压力的理论。他认为地下岩石处于一种静水压力状态，作用在地下岩石工程上的垂直压力和水平压力相等，均等于单位面积上覆岩层的重量，即γH。朗金（W．J．M．Rankine）和金尼克也提出了相似的理论，但他们认为只有垂直压力等于γH，而水平压力应为γH乘一个侧压系数，即λγH。朗金根据松散理论认为；而金尼克根据弹性理论的泊松效应认为。其中，λ、υ、φ分别为上覆岩层容重，泊松比和内摩擦角，H为地下岩石工程所在深度。由于当时地下岩石工程埋藏深度不大，因而曾一度认为这些理论是正确的。但随着开挖深度的增加，越来越多的人认识到上述理论是不准确的。 （2）经验理论阶段（20世纪初～20世纪30年代） （3）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。最有代表性的理论就是普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论。该理论认为，围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分。于是，确定支护结构上的荷载大小和分布方式成了地下岩石工程支护设计的前提条件。普氏理论是相应于当时的支护型式和施工水平发展起来的。由于当时的掘进和支护所需的时间较长，支护和围岩不能及时紧密相贴，致使围岩最终往往有一部分破坏、塌落。但事实上，围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有的地下空间都存在塌落拱。进一步地说，围岩和支护之间并不完全是荷载和结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作用。因此，靠假定的松散地层压力来进行支护设计是不合
1. 有一节理面，其起伏角i=10°,基本摩擦角φ1=35°，两壁岩石的内摩擦角φ2=40°， C=10Mpa ，作此节理面的强度线。 解：小)1tan(i +=φστ 大)2tan(φστ+=c 2. 岩体中有一结构面，其摩擦角?=35s φ, 0=s c , 岩石内摩
擦角?=48e φ ，内聚力 MPa c e 10=，岩体受围压MPa 1032==σσ，受最大主应力 MPa 451=σ，结构面与1σ 方向夹角为45度，问岩体是否沿结构面破坏？岩体是否破坏？ 解：结构面的抗剪强度方程为： σστ7.035tan =?= 岩石的的抗剪强度方程为： 1011.148tan +=?+=σστ C 莫尔应力圆的中，结构面与1σ作用面夹角为45度，则该面上的应力状态为： MPa 5.27245 102 3 1=+= += σσσ MPa 5.172 10 452 3 1=-= -= σστ 该点（27.5，17.5）与结构面的抗剪强度的位置关系为：0.7×27.5=19.25>17.5即抗剪能力大于剪应力，岩体不从结构面破坏。 莫尔应力圆与岩石的的抗剪强度曲线的位置关系为：从圆心（27.5，0）向岩石的的抗剪强度曲线作垂线距离为： 5.17181 11.1105.2711.12 2 ?=++?= d 距离大于半径， 所以岩体处于稳定状态。 3．在大理岩中，存在着一个与主应力1σ夹角为β角的节理面，节理面的摩擦角为φ，内聚力为0，求岩体沿节理面发生滑动的应力状态。
解： 方法1 用莫尔圆与抗剪强度曲线的位置关系如图： 2 )2180sin(2sin 3 131φβφ+--?=- 得：) tan(tan 31φββ σσ+= 方法2：节理的抗剪强度曲线为：φσφστtan tan =+=c 与主应力1σ夹角为β角的节理面上的应力状态为： )90(2cos 2 2 3 13 1βσσσσσ-?-+ += )90(2sin 2 3 1βσστ-?-= 将其带入得： φβσσσσβσσtan )]90(2cos 2 2 [ )90(2sin 2 3 13 13 1-?-+ +=-?- )2sin(2 sin 2 3 13 1φβσσφσσ+-= + 得：β φβσσtan ) tan(3 1 += 4在大理岩中，已经找到一个与主应力 作用面成 角的节理面。对原有节理面设 ，摩擦角为 ，问该岩体重新开始滑动需要的应力状态。