第一章緒論
1、岩石力學定義:岩石力學是研究岩石的力學性質的一門理論與應用科學；它是力學的乙個分支；它**岩石對其周圍物理環境中力場的反應。
2、岩石力學研究的目的：科學、合理、安全地維護井巷的穩定性，降低維護成本，減少支護事故。
3、岩石力學的發展歷史與概況：
（1）初始階段（19世紀末—20世紀初）
2023年，海姆（a.hmeim）提出了靜水壓力理論：
金尼克（a.h.πhhhhk）的側壓理論：
朗金（w.j.m.rankine）的側壓理論
（2）經驗理論階段（ 20世紀初—20世紀30年代）
普羅托吉雅克諾夫—普氏理論：頂板圍岩冒落的自然平衡拱理論；
太沙基：塌落拱理論。
4、地下工程的特點：
（1）岩石在組構和力學性質上與其他材料不同，如岩石具有節理和塑性段的擴容（剪脹）現象等；
（2）地下工程是先受力（原岩應力），後挖洞（開巷）；
（3）深埋巷道屬於無限域問題，影響圈內自重可以忽略；
（4）大部分較長巷道可作為平面應變問題處理；
（5）圍岩與支護相互作用，共同決定著圍岩的變形及支護所受的荷載與位移；
（6）地下工程結構容許超負荷時具有可縮性；
（7）地下工程結構在一定條件下出現圍岩抗力；
（8）幾何不穩定結構在地下可以是穩定的；
5、影響岩石力學性質和物理性質的三個重要因素
礦物：地殼中具有一定化學成分和物理性質的自然元素和化合物；
結構：組成岩石的物質成分、顆粒大小和形狀以及相互結合的情況；
構造：組成成分的空間分布及其相互間排列關係；
第二章岩石力學的地質學基礎
1、岩石硬度
通常採用摩氏硬度，選十種礦物為標準，最軟是一度，最硬十度。這十種礦物由軟到硬依次為：l-滑石；2-石膏；3-方解石；4-螢石；5-磷灰石；6-正長石；7-石英；8-黃玉； 9-剛玉；10-金剛石；
2、解理：是指礦物受打擊後，能沿一定方向裂開成光滑平面的性質，裂開的光滑平面稱為解理面。
3、岩石的工程特性
4、影響岩石的工程性質的因素
包括礦物成分、結構、構造、水、風化等因素。
5、地下水的型別
分為：包氣帶水、潛水、承壓水；
根據含水層的空隙性質可分為：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
第三章岩石力學實驗
1、岩石的物理性質
（1）岩石的重度和密度
岩石單位體積(包括岩石空隙體積)的重量，稱為岩石的重度。根據岩石試樣的含水情況不同，岩石重度可以分為天然重度、幹重度和飽和重度，分別用表示。
式中，為岩石試樣的總重量；為岩石的重量；為岩石試樣空隙中水的重量；為岩石試樣的總體積；為岩石的體積(不包含岩石中空隙)；為岩石試樣中空隙的體積；為水的重度。
岩石單位體積(包括岩石空隙體積)的質量稱為岩石的密度。根據岩石試樣的含水情況不
同，岩石密度可分為天然密度、幹密度和飽和密度，分別用，，表示。如果設岩石試樣的總質量(包括空隙中的水)為，岩石的質量為，岩石試樣空隙中水的質量為，為水的密度，則岩石的天然密度、幹密度和飽和密度可分別用下式表示
岩石密度與重度之間存在如下關係
描述岩石的密度還有相對密度的概念。所謂岩石的相對密度是指岩石的幹重力(或幹質量)除以岩石的實體體積(不包括空隙)所得值與4℃時純水的重度 (或密度)之比值，可用下式
（2）岩石的孔隙性
岩石中空隙包括孔隙與裂隙，岩石中空隙性一般用孔隙率與孔隙比來描述。岩石的孔隙比是指岩石試樣中孔隙(包括裂隙)的體積與岩石體積(不包括岩石中空隙) 之比，一般用小數表示，可用下面公式計算
岩石的孔隙率是指岩石試樣中孔隙(包括裂隙)的體積與試樣總體積(包括岩石中空
隙)之比，一般用百分數表示，可用下面公式計算
根據岩石中三相介質的關係，孔隙比與孔隙率存在如下關係
（3）岩石的水理性質
岩石在一定的試驗條件下吸收水分的能力，稱為岩石的吸水性。常用吸水率、飽和吸水率、含水量與飽水系數等指標表示。
（1）吸水率
岩石的吸水率是指岩石試樣在大氣壓力和室溫條件下自由吸入水的質量，與巖樣幹質量之比，一般用百分數表示，即
實測時先將巖樣烘乾並測定幹質量，然後浸水飽和。岩石吸水率的大小取決於岩石所含孔隙數量和細微裂隙的連通情況，孔隙愈大、愈多，孔隙和細微裂縫連通情況愈好，則岩石的吸水率愈大，因而岩石質量愈差。
（2）飽和吸水率
岩石的飽和吸水率又稱飽水率，是指岩石試件在高壓(一般壓力為15mpa)或真空條件下吸入水的質量與巖樣幹質量之比，一般也用百分數表示，即
在高壓條件下，通常認為水能進入巖樣中所有敞開的裂隙和孔隙中。國外採用高壓裝置，壓力已達15mpa，但由於高壓裝置較為複雜，因此實驗室常用真空抽氣法或煮沸法使巖樣飽和。飽水率對於岩石的抗凍性具有較大的影響。
飽水率愈大，表明岩石中含水愈多，因此在凍結過程中就會對岩石中的孔隙、裂隙等結構產生較大的附加壓力，從而引起岩石的破壞。
（3）岩石的含水量
岩石的含水量是指岩石空隙中含水的質量與岩石質量(不包括孔隙中水)之比，一般用百分數表示，即
（4）飽水系數
岩石的吸水率與飽和吸水率之比，稱為飽水系數，即
（4）岩石的抗凍性
岩石的抗凍性就是岩石抵抗凍融破壞的效能。用抗凍係數和質量損失率來表示：
（1）抗凍係數
岩石的抗凍係數是指岩石試件反覆凍融後的幹抗壓強度與凍融前乾抗壓強度之比，用百分數表示，即
（2）質量損失率
岩石的質量損失率是指凍融試驗前後幹質量之差與試驗前乾質量之比，以百分數表示，即
（5）岩石的軟化性
岩石浸水飽和後強度降低的性質，稱為岩石的軟化性，用軟化係數表示
式中，試樣飽和抗壓強度；為試樣幹抗壓強度。
（6）岩石的崩解性
岩石在水中崩散解體的性質，稱為岩石的崩解性，用耐崩解性指數表示。它直接反映了岩石在浸水和溫度變化的環境下抵抗風化作用的能力。
耐崩解性指數的試驗是將經過烘乾的試塊(約重500g，且分成10塊左右)，放入乙個帶有篩子的圓筒內，使該圓筒在水槽中以20 r/min的速度，連續旋轉10min，然後將留在圓筒內的岩塊取出，再次烘乾稱重，如此反覆進行兩次後，按下式求得耐崩解性指數
式中，為表示兩次迴圈試驗而求得的耐崩解性指數；為試驗前試塊的烘乾質量；為殘留在圓筒內試塊的烘乾質量。
（7）岩石的膨脹性（吸水膨脹）
岩石的膨脹性通常以岩石的自由膨脹率、岩石的側向約束膨脹率、膨脹壓力等來表述。
（1）岩石的自由膨脹率
岩石的自由膨脹率是指岩石試件在無任何約束的條件下浸水後所產生膨脹變形與試件原尺寸的比值。常用的有岩石徑向自由膨脹率和軸向自由膨脹率
式中，、為浸水後岩石試件軸向、徑向膨脹變形量；、為岩石試件試驗前的高度和直徑。
自由膨脹率的試驗通常是將加工完成的試件浸人水中，按一定時間間隔測量其變形量，最終按式(2.17)和(2.18)計算求得。
（2）岩石的側向約束膨脹率
與岩石自由膨脹率不同，岩石側向約束膨脹率是將具有側向約束的試件浸人水中，使岩石試件僅產生軸向膨脹變形而求得的膨脹率，其計算公式如下
式中，為有側向約束條件下所測得的軸向膨脹變形量。
（3）膨脹壓力
膨脹壓力是指岩石試件浸水後，使試件保持原有體積所施加的最大壓力。
（8）岩石的熱學性質
體脹係數及線脹係數
岩石受熱後體積或長度發生膨脹的性質稱之為熱脹性，常用體脹係數或線脹係數來度量。岩石的體脹係數是指溫度上公升1℃所引起體積的增量與其0℃時的體積之比。線脹係數是指溫度上公升l℃所引起長度的增量與其0℃時的長度之比。
二者的計算式為
式中，、為岩石在0℃時的體積及線長度；、為岩石在℃時的體積及線長度。
熱導率 岩石的熱導率是指當溫度上公升1℃時，熱量在單位時間內傳遞單位距離時的損耗值。其計算式為
其中，為熱量傳遞的距離；為熱量傳遞距離所用的時間；為上公升的溫度。
地溫梯度
地溫梯度也稱為地熱增溫率，是指深度每增加100m 時，地溫上公升的度數。此外，也有採用地溫梯級的。地溫梯級是指地溫每上公升1℃時所需增加的深度，在數值上與地溫梯度成反比，即。
不同地區岩石中的地溫梯度是不同的。
熱流密度
岩石的熱流密度()是指地溫梯度()與岩石熱導率()的乘積，即。一般情況下，同一地區岩石的熱流密度為一常數。
2、單軸壓縮試驗
影響單軸壓縮試驗的因素：壓力試驗機的剛性；承壓板與試件端麵的摩擦；試件幾何形態（形狀、高徑比和尺寸）；載入速度。
試件的破壞形態：剪下破壞、錐形破壞、劈裂破壞
事件端麵摩擦約束效應：（1）承壓板變形對試件端麵周邊的約束。由於試驗機承壓板大於試件端麵，載入時承壓板因受力而變形，對試件的周邊產生橫向約束；同時承壓板的變形還會改變對試件作用的縱向應力分布（2）端麵摩擦。
試件發生橫向變形時，承壓板對試件端麵產生摩擦力，從而影響試件的應力分布。
減少端麵摩擦的方法：可選用與試件端麵相同、側面膨脹相同(即泊松比υ/彈模e值相等)的金屬塊加於試件兩端，以消除端麵效應; 在試件端麵與承壓板之間嵌放適宜的薄層潤滑材料。
3、岩石單軸拉伸試驗
岩石抗拉強度室內測試方法分為兩類：一類是直接法；另一類是間接法。
直接法的缺點：在於試件如何夾持和如何保證平行於試件軸向施加拉伸荷載。
間接法的思想：一般是根據彈性力學理論，求出試件內的應力分布，再由試驗測定的極限載荷求岩石試件的極限應力作為岩石的抗拉強度，如巴西法和水壓致裂法。
根據格林菲斯理論分析巴西法試驗得出如下結論：
1、加荷墊條角度（或寬度）較小時，計算公式為：
式中：f──荷載； r0 、t ──圓盤半徑與厚度。
2、這樣，測定抗拉強度取決於窄條的角度，抗拉強度對窄條的依賴性隨壓縮強度與拉伸強度比值的增加而減小。
3、較大窄條角度，臨界受拉區就較大，則抗拉強度值更能代表整體試件的特徵，而不是乙個點。
在巴西試驗中，隨載入速率提高，強度隨之增大；試件尺寸增加，則強度降低。
4、岩石抗剪強度
抗剪強度的概念有四種：
（1）純剪應力狀態下的抗剪強度。
（2）在垂直破壞面的正應力等於零的條件下破壞時的剪應力。
（3）固體力學中取決於施加應力的剪力**。
《岩石力學》複習
1.1 簡述岩石與岩體的區別與聯絡。答 岩石是由礦物或岩屑在地質作用下按一定的規律聚集而形成的自然物體，力學性質可在實驗室測得 岩體是指由背諸如節理 裂隙 層理和斷層等地質結構面切割的岩塊組成的集合體，力學性質一般在野外現場進行測定，因此更接近岩體的實際情況，反映岩體的實際強度。1.2 岩體的力學特...
岩石力學課程複習 1406
a.岩體沿節理剪下破壞b.岩體沿節理剪下破壞 圖12.設計一條水平坑道斷面如圖2所示，其長軸與原岩應力分量p平行，短軸與原岩應力分量q平行。已知。這樣的坑道斷面布置將使圍岩處於較好的應力狀態或是不好的應力狀態 圖23.岩石的基本破壞方式有 和 莫爾理論適用於 格里菲斯理論適用於 a.鬆散破壞b.壓縮...
岩石力學考試
選擇題1 在工程實踐中，洞室圍岩穩定性主要取決於 b a 岩石強度 b 岩體強度 c 結構體強度 d 結構面強度 計算題7.1解釋岩體原始應力 二次應力 圍岩壓力。7.2某直牆型隧道處於 類圍岩，浄寬5.5m，浄高7.4m，圍岩容重 r 20適用鐵路隧道計算方法確定圍岩壓力。7.3一直牆型隧道建於軟...