巖石力學(xué)-1緒論

巖石力學(xué)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(shí)代的標(biāo)志磨制石器

2新世紀(jì)巖土工程的發(fā)展歸根到底取決于人類對(duì)巖石或巖體的認(rèn)知能力。對(duì)策不合理預(yù)案不及時(shí)支護(hù)不合理…認(rèn)知不夠巖體初始應(yīng)力巖體受力范圍巖石力學(xué)模型巖石力學(xué)參數(shù)…巖土工程失敗

生命財(cái)產(chǎn)損失

32001年5月1日20點(diǎn)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(xué)41980年6月3日5點(diǎn)35分，湖北遠(yuǎn)安鹽池河磷礦發(fā)生巖崩，摧毀整個(gè)鹽池河礦務(wù)局，死亡284人。巖體力學(xué)51985年6月12日3點(diǎn)52分，由于后部巖崩加載，導(dǎo)致新灘滑坡復(fù)活。所幸的是由于預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，新灘鎮(zhèn)全鎮(zhèn)1371人全部安全轉(zhuǎn)移。巖體力學(xué)61961年3月，湖南省安化縣資水河谷的柘溪水庫(kù)工程大滑坡，導(dǎo)致傷亡88人的特別重大傷亡事故，其中64人淹溺死亡（一說(shuō)死亡70人），24人受傷。柘溪水庫(kù)庫(kù)區(qū)的地址條件十分復(fù)雜，在庫(kù)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(kù)區(qū)；并且受到斷層節(jié)理的切割，是極其危險(xiǎn)的。1961年3月，庫(kù)區(qū)已經(jīng)連續(xù)降雨8天，與此同時(shí)水庫(kù)初次蓄水到148m，淹沒(méi)了岸坡的下部。造成庫(kù)區(qū)的岸坡抗滑穩(wěn)定性急劇下降7人類對(duì)巖石或巖體的認(rèn)知不夠巖土工程失敗

知識(shí)點(diǎn)1巖石和巖體的區(qū)別與聯(lián)系

提出問(wèn)題

重點(diǎn)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(zhì)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(zhì)地均較堅(jiān)硬致密，孔隙小而少，抗水性強(qiáng)，透水性弱，力學(xué)強(qiáng)度高。引出定義巖體巖體是由巖石結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面組成的地質(zhì)體。它經(jīng)歷過(guò)多次反復(fù)地質(zhì)作用，經(jīng)受過(guò)變形，遭受地破壞，形成一定的巖石成分和結(jié)構(gòu)，賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中。91.巖石和巖體的區(qū)別與聯(lián)系

巖石巖石質(zhì)地均較堅(jiān)硬致密，孔隙小而少，抗水性強(qiáng)，透水性弱，力學(xué)強(qiáng)度高。兩者區(qū)別巖體巖體中含有結(jié)構(gòu)面，一般強(qiáng)度較低，抗水性弱，透水性強(qiáng)。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(xué)性質(zhì)對(duì)巖體的力學(xué)性質(zhì)有很大影響，在某種情況下，巖石對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)和力學(xué)作用具有控制作用。在巖石強(qiáng)度很高時(shí)，主要結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)決定了巖體的力學(xué)性質(zhì)。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(shí)點(diǎn)2巖體的特征

提出問(wèn)題12有方向、延展較大，厚度較小的面狀地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面和不連續(xù)面，它是在地質(zhì)發(fā)展過(guò)程中，尤其是地質(zhì)構(gòu)造變形中形成的。2巖體的特征

兩個(gè)要素結(jié)構(gòu)面

結(jié)構(gòu)體

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

不連續(xù)性

不均勻性整體結(jié)構(gòu)514原始應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜1裂隙系統(tǒng)的發(fā)育與擴(kuò)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(zhì)各向異性非均質(zhì)各向異性一般固體力學(xué)難以解決巖石力學(xué)工程問(wèn)題，故衍生出一個(gè)新的學(xué)科15巖體復(fù)雜的特征導(dǎo)致新興學(xué)科的發(fā)展知識(shí)點(diǎn)3巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展提出問(wèn)題163巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展學(xué)科產(chǎn)生

工程需求力學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科發(fā)展

學(xué)科發(fā)展

17巖石材料力學(xué)階段1爭(zhēng)鳴階段2巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4四個(gè)階段3巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展18巖石材料力學(xué)階段1爭(zhēng)鳴階段2巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第一階段3巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展把巖體看成一種材料，按照評(píng)價(jià)材料質(zhì)量?jī)?yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單測(cè)量它的密度、容重、孔隙度、含水量等物理性質(zhì)及簡(jiǎn)單測(cè)定它的抗壓、抗拉、抗切等力學(xué)性質(zhì)。并把材料力學(xué)中發(fā)展起來(lái)的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)直接用來(lái)分析巖石力學(xué)問(wèn)題未認(rèn)識(shí)到巖體的特殊性和復(fù)雜性，巖石力學(xué)等同于材料力學(xué)，解決實(shí)際工程問(wèn)題主要靠經(jīng)驗(yàn)。

19巖石材料力學(xué)階段1爭(zhēng)鳴階段2巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第二階段3巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展地質(zhì)力學(xué)的巖石力學(xué)學(xué)派：認(rèn)為巖體不是一塊巖石所能表征的，巖石是地質(zhì)體的一部分，它處于一定的地質(zhì)環(huán)境中，在斷層、節(jié)理等不連續(xù)面切割下形成的結(jié)構(gòu)地質(zhì)體工程巖石力學(xué)學(xué)派：以工程觀點(diǎn)來(lái)研究巖石力學(xué)，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(zhuǎn)化均勻性的連續(xù)介質(zhì)，小巖塊試件的力學(xué)實(shí)驗(yàn)與原位力學(xué)測(cè)試并舉。20巖石材料力學(xué)階段1爭(zhēng)鳴階段2巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第二階段3巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展地質(zhì)力學(xué)過(guò)分強(qiáng)調(diào)節(jié)理、裂隙的作用過(guò)分依賴經(jīng)驗(yàn)。這有礙于現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論和數(shù)值計(jì)算方法在巖石工程中的應(yīng)用。工程巖石力學(xué)學(xué)派，注重對(duì)巖石“材料”的研究，追求準(zhǔn)確的“本構(gòu)關(guān)系”。并且僅憑連續(xù)介質(zhì)理論是不能完全解決巖石工程問(wèn)題的。21巖石材料力學(xué)階段1爭(zhēng)鳴階段2巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第三階段3巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展巖體變形是由結(jié)構(gòu)體（巖石的實(shí)體部分）變形和巖體結(jié)構(gòu)面變形兩部分組成，巖體結(jié)構(gòu)面控制著巖體的變形。結(jié)構(gòu)體的變形包括彈性變形和黏性變形，結(jié)構(gòu)面變形包括閉合變形和錯(cuò)動(dòng)變形。巖體結(jié)構(gòu)是建立在結(jié)構(gòu)分析和工程地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上的，是上述提及兩大學(xué)派的交叉，為完整的巖石力學(xué)理論體系的建立作出了重要的貢獻(xiàn)。22巖石材料力學(xué)階段1爭(zhēng)鳴階段2巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)階段3現(xiàn)代發(fā)展階段4第四階段3巖石力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展用更為復(fù)雜的多種多樣的力學(xué)模型來(lái)分析巖石力學(xué)問(wèn)題，把力學(xué)、物理學(xué)、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代數(shù)理科學(xué)、現(xiàn)代信息技術(shù)等的最新成果引入了巖石力學(xué)。巖體結(jié)構(gòu)是建立在結(jié)構(gòu)分析和工程地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上的，是上述提及兩大學(xué)派的交叉，為完整的巖石力學(xué)理論體系的建立作出了重要的貢獻(xiàn)。23巖石力學(xué)是多學(xué)科交叉而發(fā)展的知識(shí)點(diǎn)4巖石力學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系

提出問(wèn)題244巖石力學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系工程力學(xué)

工程地質(zhì)研究

滲透巖石力學(xué)是以工程地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，運(yùn)用工程力學(xué)的知識(shí)解決地質(zhì)工程問(wèn)題。25學(xué)科關(guān)系致密完整巖體

彈塑性力學(xué)分析

完整性較差的裂隙巖體

4巖石力學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系非連續(xù)/非均質(zhì)各向異性體力學(xué)理論

含結(jié)構(gòu)面的巖體

地質(zhì)力學(xué)分析

風(fēng)化嚴(yán)重的巖體

土力學(xué)分析

26巖石力學(xué)是多學(xué)科相互滲透知識(shí)點(diǎn)5巖石力學(xué)的研究?jī)?nèi)容及方法

提出問(wèn)題275石力學(xué)的研究?jī)?nèi)容及方法基本原理實(shí)驗(yàn)工程應(yīng)用巖石的破壞、斷裂、蠕變及巖石內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)變理論等研究測(cè)定巖塊和巖體在靜