岩石力学课程Chapter4
课程教学内容
Contents
第一章绪论
第二章岩石的物理性状（性质）
第三章岩石的强度
第四章岩石的变形
第五章岩体天然应力与洞室围岩的应力分布第章然力力
第六章山岩压力与围岩稳定性
第七章岩基应力及稳定分析
第八章岩质边坡稳定分析
愿本课程带您进入岩石力学的世界
第四章岩石的变形
Chapter 4 Rock Deformation
学习提示
Learning Hints
认识岩石在各种物理因素作用下的形状和大小的变化及其对工程的影响以及同类岩石的变形特征的变化及其对工程的影响、以及同类岩石的变形特征
单轴压缩变形特性，应力－应变全过程曲线的工程意义；岩石在三轴压缩条件下的力学特性；岩体强度的各向异性；岩石的流变性
难点：岩石流变特性
岩石变形
?不仅小的岩块，就是整个地壳岩体在力的作用下也会不断变形，地壳目前的蠕变速率一
般为10‐16／秒，西藏高原和喜马拉雅山以每年
几厘米的速率上升
积的变化。
几厘米的速率上升。
?地壳变形急剧的地方会产生断层、褶皱等。
?工程岩体往往因为变形过大，导致失稳。
水工建筑物（坝体、隧洞等）均建在多种岩石组成的基础上（内），其变形与建筑物结构变形协调，但由于岩石变形性质差异，其不均匀变形可使坝体剪
）造成开裂错位等应力和主拉应力增长（影响内力），造成开裂错位等不良后果。如果岩基岩石变形性质已知且在岩岩体变化也确定，在坝体施工中可采取必要措施防止不均匀
变形。
4.1 概述
?设计有压隧洞时，需要知道内水压力作用下衬砌的膨胀以及当压力降低时的恢复量。
?拱坝坝座的变位对坝内的应力影响。
?长跨度的预应力顶板结构物和桥梁、岩石内锚固、挡石结构物或岩石上的重力墩，需要用到岩石位移和转动方面的知识。
?边坡、坝基稳定等一方面：库水放空坝体回弹（大），岩体回弹（小）
（差异）拱端接触面“脱开”（开裂），如锦屏I级拱坝
一方面：要影响坝体的变形、应力;
岩石变形对工程的影响
h=130m
4.1 概述
4.1.1 基本概念
重力坝h130m
?库空是否向上游倾斜—研究岩体
变形的重要性
?蓄水坝基不均匀变形影响
→不均匀变形造成坝体内剪应力及主
拉应力增长，造成开裂错位等不良后
果。
?岩石变形：岩石体受力后，内部各质点发生相对位移，导致物体形态、体积的改变。
●岩石变形的基本方式：线变形和剪变形
●线变形：表现为单纯的拉伸或压缩
●剪变形：表现为内部任意截面都旋转了一个角度。
?岩石应变：指物体相对变形量，即说明岩石受力变形的程度的度量值。分为线应变和角应变。
4.1 概述
变形前的比值。
在拉伸或压缩情况下，变形物体会在拉伸或压缩方向上（纵向上）产生变形，即：ε纵=（L1-L0)/L；在与之垂直的方向上（横向上）产生应变即：ε横=（b0-b1)/b0
岩石变形和应变的概念
?泊松比：弹性应变范围内，横向线应变与纵向线应变之比的绝对值是一个常数，属于岩石物理常数。μ=∣ε横∣/ε纵
?泊松比的大小与材料性质有关，一般不超过0.5。
4.1 概述
4.1.1 基本概念
岩石变形和应变的概念
?剪应变：岩石在剪应力或扭应力
作用下，使岩石内部原来互相垂
直的两条线段所夹直角的改变量
?其θ的正切函数即为剪应变量。
即γ=tgθ
?顺时针为正，逆时针为负
?弹性(elasticity)：指岩石在外力作用下发生变形，当外力撤出后变形能够恢复的性质。
?塑性(plasticity)：指岩石在外力作用下发生变形，当外力撤出后变形不能恢复的性质。
?粘性（流变性）(viscosity)：岩石受力后变形不能在瞬间完成，且应变速度（dε/dt）随应力大小而变化的性质。
?脆性(brittleness)：岩石在外力作用下变形很小时就发生破坏的性质。
?延性(ductility)：岩石能够承受较大的塑性变形而不丧失其承载能力的性质。
4.1 概述
4.1.2 岩石变形类型
显然，要了解岩石的变形特性，必须确定/已知岩石的变形指标（弹性/变形模量，泊松比、剪切模量、采用室内试验或现场试验，静力试验或动力试验体积模量等），显然，由于岩体结构的复杂性（含多结构面），其变形指标也存在很大的差异，因此确定岩石变形指标显得尤为重要。
来获取岩石变形指标及应力应变关系。
室内试验有单轴压缩试验、三轴试验等；现场试验有承压板试验、狭缝试验、环形加荷试验等。
4.2 岩石变形试验及变形性质
p
p
p
t
t t 单轴压缩试验
试件：D=5.0cm 、H 加载：普通压力机、刚性压力机
（MTS 、INSTRON 量测：
P ＝
：轴向σl ?=
ε
?单轴压缩试验
成果整理：
（轴向）曲线（轴向）y
~εσ~εσ（侧向）曲线（轴向）x
一般来说为曲线，当较小时，
为直线
e
e
E εσ=
弹模：y x
εεμ=泊松比：一般应力~应变曲线（普通压力试验机）
全应力~应变曲线（刚性压力试验机）
?岩石超过其峰值强度后就完全破坏，没有任何承载能力。与事实矛盾。?
然而，岩石超过其峰值强度后发生破坏，内部出现破裂，其承载能力因而下降，但并没有降到零，而是仍然具有一定的强度。特别在具有限制应力（围压）条?
1966年库克（Cook)教授利用自制的刚
性试验机获得了的一条大理岩的全应力－应变曲线。
?反映岩石由变形发展到破坏的全过程是一个渐进性逐步发展的、分阶段的过程件下，情况更是如此。
?
另一方面看，地下岩石在漫长的地质年代中受到过各种力场的作用，经历过多次破坏，因而我们在岩石工程中面对的就是已经发生过破坏的岩石（岩体）。?
研究岩石超过其峰值强度破坏后的强度特征对岩石工程本身具有重要意义。
?
全应力~应变曲线的工程意义：
?揭示岩石试件破裂后，仍具有一定的
承载能力。?预测岩爆?预测蠕变?……
o
A
峰值强度：单轴压缩下岩石所能承受的最
大应力称为峰值强度。
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
典型岩石单轴压缩全过程试验曲线Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a-b段b-c段c-d段d-e段o
o-a段
d e段
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
裂隙压密(闭合)阶段o a段）:
?典型岩石单轴压缩全过程试验曲线Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a-b段b-c段c-d段d-e段（o-a段）: (1)试件轴向应力很小；
(2)曲线Ⅰ微上凹，应变随应力增加而减速增大，抗变形能力增加；(3) 试件体积减小；
(4) 曲线Ⅲ较陡，侧向应变增加缓慢
微观机理：岩体内存在微张的微裂纹。压力o
o-a段
d e段
增大，裂纹闭合，岩石刚度增加。线弹性变形阶段（a-b段）：(1)轴向应力较大
(2)曲线Ⅰ近似呈直线
(3)试件体积成线性减小（Ⅱ）
(4)侧向应变有明显增加，近似呈线性。b点应力称为比例极限（或弹性极限）
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
裂纹稳定扩展阶段(b c段)
?典型岩石单轴压缩全过程试验曲线Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a-b段b-c段c-d段d-e段裂纹稳定扩展阶段(b-c段)(1) 曲线Ⅰ偏离直线，轴向应变开始加速增加；
(2) 试件体积由压缩转为膨胀(Ⅱ)；(3)曲线Ⅲ较陡；
(4)轴向应力停止增加，变形亦停止增加，试件内裂纹稳定扩展；
(5) c点应力值称为屈服极限。o
o-a段
d e段
()点应力值称为屈服极限。(6) b”为扩容点。
岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀，这个力学过程称为扩容。
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
裂纹加速扩展或累进性破坏阶段（c d段）:?典型岩石单轴压缩全过程试验曲线Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a-b段b-c段c-d段d-e段或累进性破坏阶段（c-d段）:(1)曲线Ⅰ斜率加速减小(2)岩体加速膨胀(Ⅱ) (3)侧向应变加速增加
(4)即使轴向应力不增加，应变仍会继续发展，裂纹仍会继续扩展。
d点应力称为峰值强度或单轴极限抗压强度：破坏
o
o-a段
d e段
破坏后阶段( d-e段)：(1)只有在刚性试验机或伺服试验机上，才能够得到该段应力应变曲线。(2)体积快速膨胀（Ⅱ）(3)曲线Ⅲ更缓
(4)试件抗破坏能力降低，但没有完全丧失，而是保持较小的数值，称为残余强度。
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
?典型岩石单轴压缩全过程试验曲线
不同岩石的σ～ε全
过程曲线中某些阶段突出，某些阶段弱化，
可根据各阶段的差异
对岩性进行划分。
4.2 岩石变形试验及变形性质4.2.1 单轴压缩试验及变形特点?岩石应力应变曲线类型
完全弹性体按其应力应变关系可分为两种类型：
线弹性体：应力－应变呈直线关系，σ=Eε
非线性弹性体：应力—应变呈非直线的关
系, σ=f(ε)
弹塑性化阶段
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
?单轴压缩连续加载条件下变形特点
弹塑性（强化）阶段
1. 卸载：卸载→弹性变形恢复
d Ed
σε
=p
e
ε
ε
ε+
=
2重复加载（单次）
①当P≤P1时，重新加载→卸载一般不重合，形成塑性滞回环；重新加载时，σ～ε呈线性关系。
②当P＞P1时，重新加载与初始加载时σ～ε曲线重合。
值得注意：重新加载时，只有当P＞P1时，才开始出现塑性变形，σ提高，这种现象称之为“强化”。
2. 重复加载（单次）
3. 理想弹塑性
●在外力作用下只发生塑性变形的物体，
称为理想塑性体。理想塑性体，当应
力低于屈服极限时，材料没有变形，
应力达到后变形不断增大而应力不
应力达到后，变形不断增大而应力不
变，应力－应变曲线呈水平直线.
●理想塑性体的应力－应变关系:
?当σ<σs 时，ε=0
?当σ≥σs 时，ε→∞
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
?单轴压缩循环加卸载条件下变形特点
（1）弹塑性岩石等荷载循环加卸载变形特征
●等荷载循环加载：多次反复加载、卸载且每次
施加的最大荷载与第一次加载的最大荷载一样：
0→P1; 0→P1; 0→P1…
●塑性滞回环：则每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。这些塑性
则每次加、卸载曲线都形成个塑性滞回环。这些塑性滞回环随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄，并且彼此愈来愈近，岩石愈来愈接近弹性变形，一直到某次循环没有塑性变形为止。
●临界应力：当循环应力峰值小于某一数值，循环次数即使很多，也不
会导致试件破坏；而超过这一数值岩石将在某次循环中发生破坏（疲劳破坏），这一数值称为临界应力。此时给定的应力称为疲劳强度。
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.1 单轴压缩试验及变形特点
?单轴压缩循环加卸载条件下变形特点
（2）弹塑性岩石增荷载循环加卸载变形特征
?非等荷载循环加载：多次反复加载、卸载循环，
每次施加的最大荷载比前一次循环的最大荷载
为大。
?塑性滞回环：每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。随着循环次数的增加塑性滞回环的面积也有所扩大卸载曲线的斜率（它代表数的增加，塑性滞回环的面积也有所扩大，卸载曲线的斜率（它代表
着岩石的弹性模量）也逐次略有增加，表明卸载应力下的岩石材料弹性有所增强。
?岩石的记忆性：每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载以后，加卸载变形曲线的外包线仍沿着原来加载曲线单调上升（图中OC线），好象不曾受到反复加载的影的，称为岩石变形记忆。
真三轴实验示意图常规三轴实验示意图4.2 岩石变形试验及变形性质
强度曲线及剪切强度c、
应力-应变曲线及变形模
在三轴试验中可以得到：
轴向：1
σ
1
ε
径向(侧向)：
3
2
3
2
ε
ε
σ
σ
绘制成果曲线：
1
1
σ
ε~
()
3
2
1
ε
ε
ε+
~
相同点：在三向应力作用下，岩石的应力应变曲线与单轴压缩试验的应力应变曲线类似，可作出轴向应力—轴向应变和
径向应变—轴向应变关系（σ1～ε1和ε1～ε2+ε3）
不同点：1.轴向应力—轴向应变和径向应变—轴向应变关系曲线总的表现为非线性性状；但当σ1较小时，岩石仍符合
线弹性材料的性状。
2.应力达到约强度的一半时，体应变出现剪胀，产生负
的体应变，岩石出现破坏前兆。
●单轴（σ3=0）或围压较低，岩石易呈现
脆性破坏，达到σmax较时ε1很小；
●当围压增大至50MPa时，岩石显示出由
脆性到塑性转化的过渡状态
●中等围压时呈塑性破坏，即σ→σmax，体
应变εv＝(ε1＋ε2＋ε3)明显，出现扩容
●较高围岩时（165MPa）时,试件承载力
则随围压稳定增长，出现应变硬化现象
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.2 岩石三轴试验及变形特点
?三轴试验条件下岩石变形特点
岩石扩容：当外力继续增加岩石试件的体积不●当外力继续增加，岩石试件的体积不
是减小，而是大幅度增加，且增长速率越来越大，最终将导致岩石试件的破坏，这种体积明显扩大的现象称为扩容。
●体积应变曲线可以分为三个阶段
①体积变形阶段：体积应变在弹性阶段内随应力
增加而呈线性变化（体积减小），在此阶段内，增加而线性变化（体积减小），在此阶段内，轴向压缩应变大于侧向膨胀。称为体积变形阶段。在此阶段后期，随应力增加，岩石的体积变形曲线向左转弯，开始偏离直线段，出现扩容。在一般情况下，岩石开始出现扩容时的应力约为其抗压强度的1/3～1/2左右。
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.2 岩石三轴试验及变形特点
?三轴试验条件下岩石变形特点
岩石扩容：当外力继续增加岩石试件的体积不●当外力继续增加，岩石试件的体积不
是减小，而是大幅度增加，且增长速率越来越大
，最终将导致岩石试件的破坏，这种体积明显扩
大的现象称为扩容。
●体积应变曲线可以分为三个阶段
②体积不变阶段：在这一阶段内，随着应力的增
加，岩石虽有变形，但体积应变增量近于零，即
加，岩石虽有变形，但体积应变增近于零，即
岩石体积大小几乎没有变化。在此阶段内可认为
轴向压缩应变等于侧向膨胀，称为体积不变阶段
③扩容阶段当外力继续增加，岩石试件的体积不
是减小，而是大幅度增加，且增长速率越来越大
，最终将导致岩石试件的破坏，这种体积明显扩
大的现象称为扩容，此阶段称为扩容阶段。
4.2 岩石变形试验及变形性质
4.2.2 岩石三轴试验及变形特点
?三轴试验条件下岩石变形特点
岩石扩容：当外力继续增加岩石试件的体积不●当外力继续增加，岩石试件的体积不
是减小，而是大幅度增加，且增长速率越来越大
，最终将导致岩石试件的破坏，这种体积明显扩
大的现象称为扩容。
●扩容一般是岩石破坏的前兆，主要是由于岩石试
件张开细微裂隙的形成和扩张所致，接近破裂时
的侧向应变之和须大于轴向应变。裂隙长轴与最
大主应力方向平行
大主应力方向平行。
例如在地震前，震中附近地壳表面的岩体发生膨
胀，就是一种扩容现象。
在膨胀岩中开挖地下工程时，围岩向内移动和产
生破坏就是由于岩石的吸水膨胀和在偏应力作用
下产生扩容的综合作用造成的。
σ?弹性模量E
弹性模量是指单轴受力时正应力
σ与弹性正应变εe 之比：
e
E ε=
线弹性岩石
ε
σ
=
E 非线弹性岩石
()
σf E = 4.2.3 岩石的变形指标4.2 岩石变形试验及变形性质
?弹性模量E
通过单轴试验，可以获得以下几
种模量（变形指标）：
(1) 初始弹性模量：曲线上零荷载时的切线斜率；i E (2)切线弹性模量随应力状态变化(2) 切线弹性模量：随应力状态变化；()εσσd /d E =E ?弹性模量E
用岩石三轴仪也可直接测定岩石试件的弹性模量。
通过岩样上应变体引线——量测轴向、侧向应变。对常规三轴而言，根据三维Hook定律计算弹模：
()
1
312εμσσ-=
E ()1
33
112σσσσμ---=
B B ??
?? ?
?==轴向应变侧向应变13εεB
?弹性模量E
具有弹性滞回环的岩石，虽然卸载完毕时，其应变能恢复到零，但由于其加、卸载时应力路径不相同，因而P点的加载模量与卸载模量不同。
弹塑性类岩石的弹性模量，按定义应取σ-ε曲线起始段直线的斜率（即切线模量）为准，但实验表明，直线段大致与卸载曲线的割线平行，故弹塑性类岩石的弹性模量往往可取卸载曲线的斜率.
工程实践中带取σ-ε曲线上的极限强度50%所对应点的割线斜率，作为割线模量。
?变形模量E0
岩石的变形模量是以正应力σ与总应变ε（为弹性应变εe 与塑性应变εp 之和）的比值表示
E εεσ
εσ+=
=
p
e 对于线弹性类岩石，其变形模量与弹性模量是相同的。对于弹塑性岩石，其变形模量不是常数，它与荷载的大小有关，在应力-应变曲线上的任何点与坐标原点相连所得的割线的斜率，表示该点所代表的应力的变形模量。
在岩石弹性工作范围内，μ一般为常数，但超越弹性范围以后，μ随应力的增大而增大，直到μ=0.5为止（静水压力状态）。
并非岩石的μ不能大于0.5，对于脆弹性质岩体，因裂缝的存在，侧向变形较大，故仍存在μ大于0.5的情况。
常用岩石的弹性模量和泊松比
4.2.3 岩石的变形指标
4.2 岩石变形试验及变形性质
在单轴压缩试验中加载速率(荷载增量/时间的比值)对在单轴压缩试验中，加载速率(荷载增量/时间的比值)对岩石的变形影响很大。加载速率越大/快，弹模越大，强度越高(弹篮球现象)。
?岩石试验中，用冲击荷载测得的
弹性模量比用静荷载测得的要高
的多。
?国际岩石力学学会（ISRM）建议：
加载速率为0.5-1MPa/秒，一般
从开始试验直至试件破坏的时间
为5~10分钟。
玄武岩花岗岩白云岩对岩的度变形都有很大的影响4.2.4 岩石变形特性的影响因素
4.2 岩石变形试验及变形性质
?围压
围压σ2/σ3对岩石的强度和变形都有很大的影响。
1.岩石的脆性和塑性并非岩石固有的性质，
它与其受力状态有关，随着受力状态的改
变，其脆性和塑性是可以相互转化的。
2.随σ3增大，岩石的塑性不断增大，随σ3增
大到一定值时岩石由弹脆性转变为塑性。
大到定值时，岩石由弹脆性转变为塑性。
这时，σ3的大小称为“转化压力”
3.随σ3的增大，岩块从脆性劈裂破坏逐渐向
塑性剪切及塑性流动破坏方式过渡。
对岩的度变形都有很大的影响围压σ2/σ3对岩石的强度和变形都有很大的影响。
4.在三轴压缩条件下，随着围压的增大，岩
石的变形、强度和弹性极限都有显著增大，
塑性变形增加
5.当σ3增大至一定范围，岩石几乎符合理想
塑性变形即使σ再增大变形特性变化塑性变形，即使σ3再增大，变形特性变化不大。
6.在存在σ3的情况下，岩石变形不仅与大小
有关，还与(σ1-σ3)的数值有关。
7.随 3增大岩石变形模量增大，软岩增大明
显（孔隙率高），致密硬岩增大不明显各个方向反映变形的参数（E, μ）不同
工程中，常见的横观各向同性材料，需要5个独立参数描述：平行于XOY的面内：E1,μ1
垂直于XOY的面内：E2,μ2
剪切模量G2=E2/(1+μ2)
4.3 现场岩石变形试验
4.3.2 承压板法
4.3 现场岩石变形试验
试验程序
1.在平硐或坝基（反力结构）选点
2.清除破碎岩石、平整、安装千斤
顶
3.加载→量测变形→整理p－s曲
线
4.或分级加载：加载→卸载→加
载… →卸载，绘制p－s曲线，
并根据弹性理论
()
S
pD
E
ω
μ2
1-
=
4.3.2 承压板法
4.3 现场岩石变形试验
4.3.2 承压板法
4.3.2 承压板法
4.3 现场岩石变形试验
地
基
原
位
试
验
：椭圆孔受内水压力产生应力与变形的原原理：椭圆孔受内水压力，产生应力与变形的原理建立起来的。特点：开槽对岩体扰动小，加压方向随意，也可以在软弱夹层或断层带内试验
缺点：但测试技术和计算方法不严谨（槽面释放应力，不属于平面问题（平面应力和平面应变）
4.3 现场岩石变形试验
滚柱
外力（体力、面力）平行于横截面作用，且
水坝厚壁圆筒
方向不变化。
如图建立坐标系：以任一横截面为xy 面，任一纵线为z 轴。
,u , ,x ε沿z 方向都不变化，任一横截面均可视为对称面
环形加荷法是一种适用于测定岩体处于压、拉两4.3 现场岩石变形试验（补充）
种应力状态下的变形特性的试验方法。
为了进行这种试验，必须先选择与建筑物地质条件相近的，有代表性的地段，开凿一条试验洞，洞径大小一般是取2～3m，洞长不小于3倍的洞径。然后对洞对洞壁加压，可以采用各种不同的方法，目前较常用的有水压法、径向千斤顶法和钻孔膨胀计法。
般是，长不然后壁岩石加压，并测量洞壁变形。
?水压法
水压法就是利用高压水对洞壁加压的一种方法。
试验之前，要在试验洞内选定几个测量断面，并安装测量洞径变形的仪器(如钢弦测微计电阻测微计等)再封闭试验洞弦测微计、电阻测微计等)，再封闭试验洞
?水压法
特点：岩石的受荷面积大，压力分布均匀，能测得各个方向上的变形；受力条件与压力隧洞的受力条件完全一样，所以它是研究压力隧洞岩体变形的较好
?径向千斤顶法(奥地利法)
加压原理与水压法完
全相同，唯其径向施压方
式不是通过高压水来实现，
而是通过埋置于混凝土和
圆形钢、木支撑圈之间的
12～16个扁千斤顶(液压
钢枕)来进行的。
当液压枕向洞壁施加径向压力后，同样须要量测洞壁的径向变形量，并由此计算岩体的变形模量。
?钻孔膨胀计法
三种方法的弹模/变模的统一计算公式()pr μ+=
1三种方法的弹模/变模的统计算公式
p——作用在围岩岩面/岩壁上的压力，y
r——试验洞（钻孔）的半径，y——岩面的径向变形，4.3.4 环形加荷法4.3 现场岩石变形试验
承压板法狭缝法大坝、船闸的地基、拱坝的拱座变形船闸的变形或岩体的各向异性三种方法的应用条件单双轴加压法软弱夹层、断层、裂隙密集带水压力法
完整岩体或透水性较小的岩体中
岩石反力（抗力）：Rock Resistance 当隧洞在受到洞内水压力或其它荷载
的作用时，衬砌向岩石方向变形，此时衬砌会受到岩石的抵抗，也就是说岩石会对衬砌发生一定的反力该力称为～岩石反力（抗力）：Rock Resistance 衬砌发生一定的反力，该力称为～。
地下洞室设计中非常重要的参数。
①注意：只存在于压力区;
②若抗力与变形成正比，称之为弹性抗力；
文克尔(Winkler)：用于弹性地基计算的一种假定，即认为地基土受压变形的性状有如弹簧， 岩石反力/弹性抗力系数的定义4.3.5 岩石反力（抗力）系数4.3 现场岩石变形试验
岩石反力(弹性抗力)的大小常常用岩石反力(弹性抗力)系数k来表示，其定义为：洞室表面产生其上各点的压强与该点土的垂直变形成正比。
单位位移时的应力：
物理意义：表征岩石反力的大小，即：使隧洞周围的岩石达到一个单位变形时所需要的压力。
岩石力学-硕士研究生课程报告-中南大学
硕士研究生课程报告 题目顺层高边坡稳定性影响因素 及工程灾害防治 姓名曾义 专业班级岩土13级 任课教师阳军生张学民 中南大学土木工程学院
引言 近年来，随着铁路公路建设步伐加快，铁路公路等级不断提高，边坡防护建设工程中所遇到的岩土边坡安全稳定性问题也相应增多，并成为岩土工程中比较常见的技术难题。由于工程建设的需要，往往在一定程度上破坏或扰动原来较为稳定的岩土体而形成新的人工边坡，因而普遍存在着边坡稳定的问题需要解决。国家实施西部大开发战略以来，西部山区高等级公路得到迅速发展。在山区修建高等级公路不可避免会遇到大量的深挖高填路基，就目前建设的高速公路情况看:一般情况下，100km长的山区高等级公路，挖填方路基段落长度占路线总长度的60%以上。已建高速公路最高的填方已达到50多米,最高的挖方边坡高度已超过100m。尽管山区高等级公路的建设越来越倡导环境保护，尽量避免深挖高填，但路基作为公路的主要结构，其边坡稳定问题不可避免。在山区复杂多变的地质条件下建设高等级公路，其边坡稳定性问题必将受到人们的普遍关注，高边坡岩土安全状况直接关系到公路交通运输安全。 虽然计算理论方法、地质探测技术、现代监测技术、边坡加固技术及施工技术不断的在进步，但顺层边坡稳定性问题和高边坡稳定性问题，时至今日依然是国内外学者研究的热点问题，并逐步涌现出许多的新的研究方向。 1、顺倾高边坡稳定性研究现状 随着人类工程活动的发展，对边坡问题的研究也在不断深入，归纳前人对边坡问题的研究大致可分为以下几个阶段： 人们对边坡稳定性的关注和研究最早是从滑坡现象开始的（张倬元等，2001）。19世纪末和20世纪初期，伴随着欧美资本主义国家的工业化而兴起的大规模土木工程建设（如修筑铁路、公路，露天采矿，天然建材开采等），出现了较多的人工边坡，诱发了大量滑坡和崩塌，造成了很大的损失。这时，人们才开始重视边坡失稳给人类造成的危害，并开始借用一般材料分析中的工程力学理论对滑坡进行半经验、半理论的研究。 20世纪50年代，我国学者引进苏联工程地质的体系，继承和发展了“地质历史分析”法，并将其应用于滑坡的分析和研究中，对边坡稳定性研究起到了推动作用（张倬元等，1994）。该阶段学者们着重边坡地质条件的描述和边坡类型的划分，采用工程地质类比法评价边坡稳定性。 20世纪60年代，世界上几起灾难性的边坡失稳事件的发生（如意大利的瓦依昂滑坡造成近3000人死亡和巨大的经济损失）（张倬元等，1994）,使人们逐渐认识到了结构面对边坡稳定性的控制作用以及边坡失稳的时效特征，初步形
岩石力学复习提纲(11)120105
岩体力学复习提纲 一．概念题 1．名词解释： 【（1）岩石；（2）岩体；（3）岩石结构； （4）岩石构造；（5）岩石的密度；（6）块体密度； 【（7）颗粒密度；【（8）容重；【（9）比重； 【（10）孔隙性；【（11）孔隙率；（12）渗透系数；【（13）软化系数；【（14）岩石的膨胀性；（15）岩石的吸水性；（16）扩容；（【17）弹性模量；（18）初始弹性模量；（19）割线弹性模量；（20）切线弹性模量；（21）变形模量； （22）泊松比；（23）脆性度；【（24）尺寸效应； （25）常规三轴试验；（26）真三轴试验；【（27）岩石三轴压缩强度；（28）流变性；【（29）蠕变；（30）松弛； 【（31）弹性后效；【（32）岩石长期强度；（33）强度准则。 【2．岩石颗粒间连接方式有哪几种？ 【3．何谓岩石的水理性？水对岩石力学性质有何影响？ 【4．岩石受载时会产生哪些类型的变形?岩石的塑性和流变性有什么不同?从岩石的破坏特征看，岩石材料可分为哪些类型？ 5．岩石在单轴压缩下典型的应力—应变曲线有哪几种类型，并用图线加以说明。 6．简述循环荷载条件下岩石的变形特征。 7．简述岩石在三轴压缩条件下的变形特征与强度特征。 【8．岩石的弹性模量与变形模量有何区别？ 【9．岩石各种强度指标及其表达式是什么？ 10．岩石抗拉强度有哪几种测定方法？在劈裂法试验中，试件承受对径压缩，为什么在破坏面上出现拉应力破坏？ 11．岩石抗剪强度有哪几种测定方法？如何获得岩石的抗剪强度曲线？ 12．岩石的受力状态不同对其强度大小有什么影响？哪一种状态下的强度较大？ 13．简述影响岩石单轴抗压强度的因素。 14．岩石典型蠕变可划分为几个阶段，图示并说明其变形特征？ 15．岩石流变模型的基本元件有哪几种？各有何特征？
广西大学学硕-0814-土木工程培养方案
土木工程（代码：0814）培养方案 一、学科简介及方向 广西大学土木工程学科创办于1932年，具有悠久的办学历史，曾为我国中南、西南乃至台湾地区的土木工程学科发展培养了一批领军人才，做出了突出贡献。经过80多年的历史沉淀、建设和发展，特别是国家“211工程”连续三个五年计划的重点建设和中西部综合实力提升计划的支持，本学科拥有良好的实验基地和科研条件，在人才培养、科学研究、师资队伍建设等方面取得显著成就，其中的结构工程学科连续入选“十五”、“十一五”国家重点学科，2013年土木工程学科入选广西优势特色重点学科。近10年学科相继获得了土木工程博士后流动站、土木工程一级学科博士点、土木工程一级学科硕士点、建筑与土木工程领域专业硕士点、工程防灾与结构安全教育部重点实验室、广西防灾减灾与工程安全重点实验室、广西省级创新团队——工程防灾与结构安全广西人才小高地。2012年获批增设土木工程一级学科下的二级学科博士点——建筑与城市环境技术，开始培养建筑技术、建筑设计与建筑历史、城乡规划等领域的人才。当前已经形成了一个师资队伍强、教学条件好、人才培养质量高、科技攻关能力强，且具有鲜明特色的土木工程学科，综合实力区内领先、国内先进，并具有一定国际影响力的土木工程学科。 土木工程一级学科硕士点下设五个二级学科：1．结构工程；2．岩土工程；3．防灾减灾工程及防护工程；4．桥梁与隧道工程；5．建筑与城市环境技术。 有研究方向如下：1．混凝土、预应力混凝土结构及高层建筑结构；2．工程结构分析、设计及施工控制；3．钢结构及组合结构；4．土木工程防灾与减灾；5．道路桥梁工程设计理论与施工方法；6．桥梁结构抗风与抗震评估理论；7．地下工程；8．特殊岩土与工程；9．地域建筑及设计技术；10．城乡规划设计与生态环境保护。 二、培养目标 培养适应我国现代化建设需要的德智体全面发展的高级专业人才，要求：1．较好地掌握马列主义基本原理、毛泽东思想和邓小平理论，树立辩证唯物主义世界观、坚持四项基本原则、热爱祖国、遵纪守法、品德高尚、学风严谨，具有良好的科学和职业道德，有良好的心理素质和较强的事业心。 2．掌握土木工程学科领域的基本理论、系统的专门知识和必要的工程实践知
课程设计报告模板)
课程设计报告模板(）
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课程设计（论文)任务书 软件学院软件+电商专业0９级（2）班 一、课程设计(论文)题目基本模型机设计与实现 二、课程设计（论文）工作自２01１年6月 20 日起至2011年 6月 2４日止。 三、课程设计(论文) 地点：计算机组成原理实验室(５#３0１） 四、课程设计(论文)内容要求： 1.课程设计的目的 通过课程设计的综合训练，在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步掌握整机 概念。培养学生实际分析问题、解决问题和动手能力,最终目标是想通过课程设计的形式，帮助学生系统掌握该门课程的主要内容，更好地完成教学任务。 ２.课程设计的任务及要求 １）基本要求? （１）课程设计前必须根据课程设计题目认真查阅资料; (２）实验前准备好实验程序及调试时所需的输入数据； （３)实验独立认真完成; (4)对实验结果认真记录,并进行总结和讨论。 2）课程设计论文编写要求 (1)按照书稿的规格撰写打印课设论文 (2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、附录等 (3）正文中要有问题描述、实验原理、设计思路、实验步骤、调试过程与遇到问题的解决方法、总结和讨论等 （4）课设论文装订按学校的统一要求完成 ３)课设考核 从以下几方面来考查:
（1）出勤情况和课设态度； (2)设计思路； （３）代码实现； （４)动手调试能力； (5)论文的层次性、条理性、格式的规范性。 ４）参考文献 [１］王爱英．计算机组成与结构［M]. 北京：清华大学出版社, 200７. [2] 王爱英. 计算机组成与结构习题详解与实验指导[M]. 北京：清华大学出版社, 2007. 5)课程设计进度安排 内容天数地点 构思及收集资料１图书馆 实验与调试 3 实验室 撰写论文 1 图书馆 6）任务及具体要求 设计实现一个简单的模型机，该模型机包含若干条简单的计算机指令,其中至少包括输入、输出指令，存储器读写指令，寄存器访问指令,运算指令,程序控制指令。学生须根据要求自行设计出这些机器指令对应的微指令代码,并将其存放于控制存储器，并利用机器指令设计一段简单机器指令程序。将实验设备通过串口连接计算机,通过联机软件将机器指令程序和编写的微指令程序存入主存中,并运行此段程序,通过联机软件显示和观察该段程序的运行，验证编写的指令和微指令的执行情况是否符 合设计要求，并对程序运行结果的正、误分析其原因。 学生签名: 亲笔签名 ２０1１年6月20 日 课程设计(论文)评审意见 (1）设计思路:优( ）、良（)、中( )、一般（）、差( ); （2）代码实现：优（）、良（)、中（）、一般（）、差(）;
岩石力学研究进展报告
岩石力学研究新进展报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXXX 专业：岩土工程
岩石力学研究新进展报告 1 引言 时光如白驹过隙，一学期的《XXXXX》课程在不知不觉间结课了。这一学期的学习，使我在岩石力学方面有了很大的启发，特别是分形理论在岩石力学中的应用令我神往。下面我对岩石力学研究的新进展做简要报告。 岩石力学可以作为固体力学的一个新分支，用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。岩石力学经过近50年的发展，在土木工程、水利工程、采矿工程、石油工程、国防工程等领域都得到了广泛的应用，随着科学技术的进步，岩石力学涉及的领域会进一步扩大。岩石力学是一门内涵深，工程实践性强的发展中学科。岩石力学面对的是“数据有限”的问题，输入给模型的基本参数很难确定，而且没有多少对过程（特别是非线性工程）的演化提供信息的测试手段。另一方面，对岩体的破坏机体还不能准确的解释。岩石力学所涉及的力学问题是多场（应力场、温度场、渗流场、甚至还存在电磁场等)、多相（固、液、气）影响下的地质构造和工程构造相互作用的耦合问题。这就表明，工程岩体的变形破坏特征是极为复杂的，其大多数是高度非线性的。目前，岩石力学的许多数学模型是不准确和不完整的，可以广泛接受和适用的概化模型并不多。基于此，近年来，多种数值方法、细观力学、断裂与损伤力学、系统科学、分形理论、块体理论等在岩石力学中的应用以及各种人工智能、神经网络、遗传算法、进化算法、非确定性数学等域岩石力学的交叉学科的兴起，为我们提供了全新和有效的思维方式和研究方法，更能激发研究者的创新精神，这也为突破岩石力学的确定性研究方法提供了强有力的理论基础[1]。 本报告主要对分形岩石力学、块体岩石力学、断裂与损伤岩石力学和岩石细观力学四部分的研究新进展做简要报告。由于时间和精力有限（最近导师安排的任务非常多，而且要准备英语和政治期末考试），每部分内容除第一大段的研究新进展综述外，只对近几年的三篇比较好的文献做分析说明，包括两篇中文学术论文和一篇外文学术论文，这12篇学术论文我都比较仔细的看了。以后若有机会和时间，我会在导师和各位老师同学的不吝赐教下，努力做岩石力学的创新性研究，届时会在文献综述部分查阅和介绍更多最新以及更优秀的文献。 2 分形岩石力学 从古至今，岩石已成为人们熟知的工程材料，它是由矿物晶粒、胶结物质和大量各种不同阶次、不规则分布的裂隙、薄弱夹层等缺陷构成，是一种成分和结构高度复杂的孔隙体。岩石力学经过近50年的发展，人们尝试用各种数学力学方法研究和描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质，提出了多种岩石力学分析和计算方法，为解决实际工程中的岩石力学问题创造了条件。19世纪70年代Mandelbrot创立分形几何学，提出了一种定量研究和描述自然界中极不规则且看似无序的复杂结构、现象或行为的新方法，从此分形几何学广泛地应用于自然科学研究的各个领域，并且在经济学等社会科学也有很巧妙的应用。19世纪80年代，分形几何学开始应用于岩石力学研究，开始形成分形岩石力学这一门新兴交叉学科。人们逐渐发现岩石力学领域中的分形现象相当普遍，不仅岩石的自然结构性状、缺陷几何形态、分布以及地质结构产状、断层几何形态、分布都观察到分形特征或分形结构，而且岩石体强度、变形、破断力学行为以及能量耗
岩石力学复习资料
9．结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？ 答：结构面的剪切变形、法向变形与岩石强度、结构面粗糙性和法向力有关。 10.结构面力学性质的尺寸效应体现在哪几个方面？ 答：结构面试块长度增加，平均峰值摩擦角降低，试块面积增加，剪切应力呈现出减小趋势。此外，还体现在以下几个方面：（1）随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大；（2）试块尺寸增加，剪切破坏形式由脆性破坏向延伸破坏转化；（3）尺寸增加，峰值剪胀角减小，结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。 12.具有单结构面的岩体其强度如何确定？ 答：具有单结构面的岩体强度为结构面强度与岩体强度二者 之间的最低值。结构面强度为： σ1 =σ3 + 2 ? (C j+σ3?tgφj ) (1 -tgφj ctgβ ) ? sin 2β 岩体强度为： σ=1 + sin φσ+ 2 ?C? cosφ 1 - sin φ 3 1 - sin φ1 18.岩体质量分类有和意义？ 答：为了在工程设计与施工中能区分岩体质量的好坏和表现在稳定性上的差别，需要对岩体做出合理分类，作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一，也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作。
19.CSIR 分类法和Q 分类法各考虑的是岩体的哪些因素？ 答: 岩体地质力学分类是由岩体强度、RQD 值、节理间距、单位长度的节理条数及地下水５种指标分别记分，然后累加各项指标的记分，得出该岩体的总分来评价该岩体的质量。CSIR=A+B+C+D+E＋F A——岩体强度（最高15 分）； B——RQD 值（最高分20 分）； C——节理间距（最高分 20 分） D——单位长度的节理条 数（最高分30 分） E——地下水条件（最高分 15 分）。 F——节理方向修正分（最低－ 60，见表2-17b） 巴顿岩体质量（Q）分类 由Barton 等人提出的分类方法： Q ＝RQ D ? J r ? J w
《改造传统农业》读书报告20136381
读书报告 班级：农经201302 姓名：唐小东 学号：20136381
“一旦有了投资机会和有效的鼓励，农民将把黄沙变成黄金。”舒尔茨一句话，可谓画龙点睛，使本书的主旨一目了然。<<改造传统农业>>是在发展中国家农业问题方面的一本最重要的著作。作者反对轻视农业的看法，强调现代化农业对经济增长的作用，并从三方面进行了分析：传统农业的基本特征是什么？传统农业为什么不能成为经济增长的源泉？如何改造传统农业，全书对发展中国家农业问题的论述正是围绕这三个问题展开的。 在刘易斯著名的二元经济结构模型中，农业的作用只是为工业扩张提供免费的劳动力。舒尔茨坚决反对轻视农业的观点，在他看来，农业决不是那么消极无为，相反，它可以成为经济增长的原动力。但舒尔茨同时也强调，对于经济增长，传统农业很难作出什么贡献，只有现代化的农业，才可以推动工业的发展。因此，如何把传统农业改造成现代农业，也就顺其自然地成了要讨论的中心问题。传统农业究竟“传统”在哪里呢？舒尔茨认为，在漫长的封建社会里，统治者为了维护自己的切身利益，竭力阻碍技术进步，压制工业发展，农民变革屡受打击后，思想被禁锢、安于现状、墨守成规，对技术创新失去兴趣。他们世世代代使用相同的生产要素，技术水平无法得到提高，不可能进一步增加产量。这是传统农业的基本特征，它导致的后果是生产率低，产出低，农民收入自然就微薄，生产出来的东西，除了满足温饱外，所剩无几。但这，是否就意味着资源配置效率低呢？ 许多政府官员和经济学家的观点，几乎是众口一词，认为农民之所以贫穷，是因为农民没有经济头脑，又缺乏管理知识，不能充分利用现有资源。还特此，如果派专家深入到农村中去，把农民组织起来，帮助他们重新配置现有资源，采用西方先进的生产技术，那么，效率可以大幅提高，产量也会随之增加，贫穷落后的农村就可以因此改变。但舒尔茨却不这么认为，他认为，在传统农业中，农民并不愚昧，他们精明能干，锱铢必较，时刻盘算着怎样才能少投入，多产出，生产要素在他们手里，被配置得恰到好处，达到了最佳状态，即便是学识渊博的专家，也不可能再作哪怕是一点点改进。所以，企图通过重新配置现有生产要素，来改变传统农业，是无法实现的。既然传统农业中资源配置合理，那它为什么停滞不前，不能成为经济增长的动力呢？一般认为，这是因为农民铺张浪费，没有节约的习惯，特别是婚丧喜事大操大办，逢年过节铺张浪费，另外，缺少精明、善于投机的商人，所以储蓄少，投资低。但舒尔茨认为，投资低的现象的确存在，但其根源不在于储蓄少或缺少企业家，而在于投资收益率太低，刺激不了人们投资的积极性，结果传统农业毫无生机。 作为改造传统农业的关键因素，新的生产要素有供给者，也有需求者。供给者开发新的生产要素，并提供给农民。由于气候、土地等条件的限制，发达国家的农业生产资料，对于发展中国家来说，不是拿来就可以用，而是要经过研究和改造，才能使之适应于传统农业社会，能够担当起这一重任者，就是新生产要素的供给者。不仅如此，他们还可以利用现有的科学知识，生产出新的生产要素。舒尔茨认为，是这些新生产要素的供给者掌握着经济发展的“钥匙”。早在几年前，中国社会科学院社会学研究所曾作了一个关于社会中，人们对各类职业评价的问卷调查。其中调查结果，排在最后一位的是农民工，没有人选择农民。研究者痛心疾首指出，之所以有人选择农民工，不是他们真的喜欢，而是因为他们还是没有的其他更好的选择，改造中国的传统农业已刻不容缓，三农问题，已喊了多少年，但农民却没有从中受益多少。或许，我们从开始的思路就剑走了偏锋。改造传统农业，是一项宏大的工程，而不是简单的写在纸上，流于会议的几点认识、几点主张上。 如果以学术的视角来看，或许我们的说法更有说服力。有人以为改造传统农业，就是农业的机械化。的确，改造传统的农业需要机械，但未必是机械化，因为我们不能不考虑自己的实际情况。正如舒尔茨所指出的改造传统农业的关键在于提高农业的边际收益，而如何提高则是一个必须回答的难题。提高农业的边际收益，涉及到各个方面，有改造农业的整体环境的努力，有提高农民素质的努力，还有改善农业的经营方式的努力等。而这些正是舒尔茨在《改造传统农业》中向我们介绍的，舒尔茨从划分农业的生产活动出发，研究了传统农业与现代
课程设计报告【模板】
模拟电子技术课程设计报告设计题目：直流稳压电源设计 专业电子信息科学与技术 班级电信092 学号 200916022230 学生姓名夏惜 指导教师王瑞 设计时间2010-2011学年上学期 教师评分 2010年月日
昆明理工大学津桥学院模拟电子技术课程设计 目录 1.概述 (2) 1.1直流稳压电源设计目的 (2) 1.2课程设计的组成部分 (2) 2.直流稳压电源设计的内容 (4) 2.1变压电路设计 (4) 2.2整流电路设计 (4) 2.3滤波电路设计 (8) 2.4稳压电路设计 (9) 2.5总电路设计 (10) 3.总结 (12) 3.1所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的12 3.3体会收获及建议 (12) 3.4参考资料（书、论文、网络资料） (13) 4.教师评语 (13) 5.成绩 (13)
昆明理工大学津桥学院模拟电子技术课程设计 1.概述 电源是各种电子、电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。 直流稳压电源通常由变压器、整流电路、滤波电路、稳压控制电路所组成，具有体积小，重量轻，性能稳定可等优点，电压从零起连续可调，可串联或关联使用，直流输出纹波小，稳定度高，稳压稳流自动转换、限流式过短路保护和自动恢复功能，是大专院校、工业企业、科研单位及电子维修人员理想的直流稳压电源。适用于电子仪器设备、电器维修、实验室、电解电镀、测试、测量设备、工厂电器设备配套使用。几乎所有的电子设备都需要有稳压的电压供给，才能使其处于良好的工作状态。家用电器中的电视机、音响、电脑尤其是这样。电网电压时高时低，电子设备本身耗供电造成不稳定因家。解决这个不稳定因素的办法是在电子设备的前端进行稳压。 直流稳压电源广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等的直流供电。 1.1直流稳压电源设计目的 （1）、学习直流稳压电源的设计方法； （2）、研究直流稳压电源的设计方案； （3）、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法。 1.2课程设计的组成部分 1.2.1 设计原理
隧道与地下工程设计结课论文
关于隧道等地下工程支护结构设计理论浅析 摘要：本文简要介绍了隧道等地下工程支护结构设计理论的发展历程，对各阶段支护理论的力学原理及其要点进行了简要分析，通过现有的对围岩—支护相互作用理论的认识的分析，得出了现有理论方法和认识的不足，并对未来隧道等地下工程支护理论发展方向以及发展趋势进行了表述。 关键词：隧道；地下工程；力学原理；支护结构；围岩—支护相互作用理论； 0 前言 世界近代建筑发展的历史大致可划分为三个阶段，即人们一般认为的19世纪是桥梁建设的世纪、20世纪是高层建筑的世纪、而21世纪则为地下空间发展的世纪。随着地下工程建设规模不断扩大，在城乡建设、水电、交通、矿山等诸多领域都涉及围岩的支护问题，地下工程围岩的稳定性和支护方法已成为地下工程中迫切需要解决的问题。围岩变形尤其是软岩变形有明显的时间效应，表现为初始变形速度大，变形趋向稳定后仍以较大的速度产生流变，且持续时间很长，有时达数年之久，对支护的要求很高。因此地下工程的支护问题仍然是工程技术人员最关注的研究课题。实际上自20世纪以来，随着人类对地下空间的需求越来越多，因而对地下工程的研究也有了一个突飞猛进的发展。同时在大量的地下工程实践中，人们也普遍认识到:：隧道及地下洞室工程，其核心问题都归结在开挖和支护两个关键工序上。即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护；若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。这是隧道及地下工程中两个相互促进又相互制约的问题。在隧道及地下洞室工程中，围绕着以上核心问题的实践和研究，在不同的时期，人们提出了不同的理论，并逐步建立了不同的理论体系。每一种理论体系都包含和解决或正在研究解决了从工程认识概念、力学原理、工程措施到施工方法、工艺等一系列工程问题。一种理论是20 世纪20 年代提出的传统的“松弛荷载理论”。其核心内容是: 稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载; 不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。这是一种传统的理论，其代表人物有太沙基和普氏等人。它类似于地面工程考虑问题的思想，至今仍被广泛的应用着。另一种理论是20 世纪50 年代提出的现代支护理论或称“岩承理论”[1-9]。其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力，不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的。如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。这种理论体系的代表性人物有拉布西维兹、米勒－菲切尔、芬纳－塔罗勃和卡斯特奈等人。这是一种比较现代的理论，它已经脱离了地面工程考虑问题的思路，而更接近于地下工程实际。近半个世纪以来已被广泛接受和推广应用，并且表现出了广阔的发展前景。由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理，而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用[7-9]。由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点，新奥法就是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。 1 地下工程结构的特点及设计的基本要求 1.1地下工程结构的特点 地下工程支护结构是一种复杂的工程结构体系，按照工程结构所处的环境，可将其界定为土体地下结构和岩石地下结构；按工程结构所处深度或开挖深度可将其分为深埋和浅埋地下结构；按其施工方法有可将其分为明挖和暗挖结构等。无论是按哪种方法分类，其结构构成都是由围岩（或者是土体等原围护体）和其支护结构体构成。构筑过程中整个结构体系的力学特性和稳定性不仅受到岩石的生成条件和地质作用
岩石力学复习题 2解析
《岩石力学》测试题一 西南科技大学考试试题单 考试科目：岩石力学 （不必抄题，但必须写明题号，试题共计三大题） 一、解释下列术语（每小题4分，共28分） 1.岩石的三向抗压强度岩石在三向同时受压时每个单向分别的强度极限 2.结构面具有一定形态而且普遍存在的地质构造迹象的平面或曲面。不同的结构面，其 力学性质不同、规模大小不一。 3.原岩应力岩石在地下未受人类扰动时的原始应力状态 4.流变在外力作用下，岩石的变形和流动 5.岩石的碎胀性岩石破碎后的体积VP比原体积V增大的性能称为岩石的碎胀性，用碎胀系数ξ来表示。 6.蠕变岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象 7.矿山压力地下矿体被开采后，其周围岩体发生了变形和位移，同时围岩内的应力也 增大和减小，甚至改变了原有的性质。这种引起围岩位移的力和岩体变化后的应力就叫矿山压力。 二、简答题（每小题7分，共42分） 1.岩石的膨胀、扩容和蠕变等性质间有何异同点？ 都是岩石形状改变的一种类型，膨胀和扩容时岩石的体积会增大，扩容和蠕变时需要受力2.岩体按结构类型分成哪几类？各有何特征？ 整体块状 层状 碎裂
散体 3.用应力解除法测岩体原始应力的基本原理是什么？ 4.格里菲斯强度理论的基本要点是什么？ 5.在不同应力状态下，岩石可以有几种破坏形式？ 压缩破坏拉伸破坏剪切破坏 6.喷射混凝土的支护作用主要体现在哪些方面？ 喷射混凝土的厚度是否越大越好？为什么？ 三、计算题（30分） 1.将一岩石试件进行三向抗压试验，当侧压σ2= σ3=300kg/cm2时，垂直加压到2700kg/cm2试件破坏，其破坏面与最大主平面夹角成60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试计算：（1）内磨擦角φ；（2）破坏面上的正应力和剪应力；（3）在正应力为零的那个面上的抗剪强度；（4）假如该试件受到压缩的最大主应力和拉伸最小主应力各为800kg/cm2，试用莫尔园表示该试件内任一点的应力状态？（本题20分） 2.岩体处于100m深，上部岩体的平均容重γ=2.5T/M3，泊松比μ=0.2，自重应力为多少？当侧压力系数为1.0时，自重应力为多少？（本题10分 《岩石力学》测试题二 双击自动滚屏
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摘要（三号，黑体，居中，字间空两格字符） （空二行换行） 空4格打印摘要内容（小四号宋体,行距20）。 关键词：（摘要内容后下空一行打印“关键词”三字（小四号黑体），其后为关键词（小四号宋体），每一关键词之间用分号隔开，最后一个关键词后不打标点符号。 ABSTRACT ①居中打印“ABSTRACT”，再下空二行打印英文摘要内容。②摘要内容每段开头留四个空字符。③摘要内容后下空一行打印“Key words”，其后为关键词用小写字母，每一关键词之间用分号隔开，最后一个关键词后不打标点符号。 Key words ：aaa；bbb；ccc
目录（3号，黑体，居中） （空1行，以小4号黑体设置字体及大小，行间距22、字间距标准） 1 XXXXXX………………………………………………………………………… 1.1 XXXXXX……………………………………………………………………… 1.2 XXXXXX……………………………………………………………………… ┇ 2 XXXXXX………………………………………………………………………… 2.1 XXXXXX……………………………………………………………………… 2.2 XXXXXX……………………………………………………………………… ┇ 3 4 结束语 参考文献………………………………………………………………………………. 致谢……………………………………………………………………………………附录……………………………………………………………………………………
《岩石力学》课程论文
************ 《岩石力学》课程论文 专业 ******* 年级班别 ****** 学号 ******* 姓名 ****** 土木工程与建设管
岩体的强度在检测中的应用 摘要：随着地球板块的运动越来越剧烈，地震等多种地质灾害的发生，人们 清晰地认识到岩体强度的重要性。故此，岩体强度的确定方法尤其重要。本 文介绍试验确定法以及及估算法。 关键字：试验确定法；估算法；岩体强度 引言 目前在岩石力学与工程领域中广泛采用了数值模拟技术，但是在进行数值模拟时遇 到的最主要的困难之一就是如何准确地确定岩体强度参数以开展模拟计算。公认比 较准确的仅限于室内岩石力学试验参数，同时现场岩体原位试验成本都十分昂贵， 因此寻找适合的岩体强度估算方法就成为摆在众多研究人员面前的一个问题。 1 岩体强度的确定方法 1．试验的确定法 （一）岩体单轴抗压强度的测定 切割成的试件。在拟加压的试件表面抹一层水泥砂浆，将表面抹平，并在其上放置方木和工字钢组成的垫层，以便把千斤顶施加的荷载经垫层均匀传给试体。根据试体受载截面积，计算岩体的单轴抗压强度。 （二）岩体的抗剪强度的测定 一般采用双千斤顶法：一个垂直千斤顶施加的正压力，另一个千斤顶施加的横 推力。 为使剪切面上不产生力矩效应，合力通过剪切面中心，使其接近于纯剪切破坏，另外一个千斤顶成倾斜布置。一般采取倾角a=15°。试验时，每组试体应有5个以 上，剪切面上应力按式（1-1）计算。然后根据τ、σ绘制岩体的强度曲线。 F a T P sin += σ a f t cos =τ （1-1）
（三）岩体三轴压缩强度试验 地下工程的受力状态是思维的，所以做三轴力学试验非常重要。但由于现场原位三轴力学实验在技术上很复杂，只在非常必要时才进行。现场岩体三轴试验装置，用千斤顶施加轴向荷载，用压力枕施加围压荷载。 根据围压情况可分为等围压三轴试验（32σσ=）和真三轴试验（321σσσ>>）。研究表明，中间主应力在岩体强度中起重要作用，再多节理的岩体中尤为重要。因此，真三轴试验越来越受重视。而等围压三轴试验的实用性更强。 2．经验的估算法 （一）准岩体强度 这种方法实质是用某种简单的试验指标来修正岩块强度作为岩体强度的估算值。 节理，裂隙等结构面是影响岩体强度的主要因素，其分布情况可通过弹性波传 播来查明。弹性波穿过岩体时,遇到裂隙便发生绕射或被吸收，传播速度将有所降低。裂隙越多，波速降低越大，小尺寸试件含裂隙少，传播速度大。因此根据弹性波在岩石试块和岩体中的传播速度比，可判断岩体中裂隙发育程度。称此比值的平方为岩体完整性（龟裂）系数，以K 表示。 2 ???? ??=K cl ml νν （二）Hoek-Brown 经验方程 1) Hoek-Brown 强度准则的发展历史 最初的Hoek-B rown 强度准则是Hoek E 在专著《岩石地下工程》( Underground Excavations in Rock,1980)一书中发展起来的。当时在设计地下岩石开挖工程时需要输入一些参数, 这就要求提供一个准则来估算岩体强度。Hoek E 和Brown E T 在分析Giffith 理论和修正的Griffith 理论的基础上, 凭借自己在岩石力学方面深厚的理论功底和丰富的实践经验, 通过对大量岩石三轴试验资料和岩体现场试验成果的统计分析,用试错法导出的岩块和岩体破坏时极限主应力之间的关系式（2-1） , 即为Hoek-Brown 强度准则 , 也称为狭义Hoek-Brown 强度准则。Hoek, Brown 最为突出的贡献是将数学公式与地质描述联系到了一起。起初使用的Bieniawski 岩体分级系统( RMR 法)、后来使用的地质强度指数法(GSI 法)、随后发展完善的Hoek-Brown 准则都使用了GSI 系统。
《岩石力学》复习资料
《岩石力学》复习资料 1.1 简述岩石与岩体的区别与联系。 答：岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体，力学性质可在实验室测得；岩体是指由背诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面切割的岩块组成的集合体，力学性质一般在野外现场进行测定，因此更接近岩体的实际情况，反映岩体的实际强度。 1.2 岩体的力学特征是什么？ 答：（1）不连续性：岩体受结构面的隔断，多为不连续介质，但岩块本身可作为连续介质看待； （2）各向异性：结构面有优先排列位向的趋势，随着受力岩体的结构趋向不同力学性质也各异； （3）不均匀性：结构面的方向、分布、密度及岩块的大小、形状和镶嵌状况等在各部位都很不一致，造成岩体的不均匀性； （4）岩块单元的可移动性：岩体的变形破坏往往取决于组成岩体的岩石块单元体的移动，这与岩石块本身的变形破坏共同组成岩体的变形破坏； （5）力学性质受赋存条件的影响：在一定的地质环境中，岩体赋存有不同于自重应力场的地应力场、水、气、温度以及地质历史遗留的形迹等。 1.3 岩石可分为哪三大类？它们各自的基本特点是什么？ 答：（1）岩浆岩：由岩浆冷凝形成的岩石，强度高、均匀性好； （2）沉积岩：由母岩在地表经风化剥蚀后产生，后经搬运、沉积
和结硬成岩作用而形成的岩石，具有层理构造，强度不稳定，且具有各向异性； （3）变质岩：由岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受高温、高压及化学活动性流体的影响发生变质而形成的岩石。力学性质与变质作用的程度、性质以及原岩性质有关。 1.4 简述岩体力学的研究任务与研究内容。 研究任务：①建模与参数辨别；②确定试验方法、仪器与信息处理；③现场测试；④实际应用； 研究内容：①岩石与岩体的物理力学性质（岩石的物质组成和结构特征，岩石的物理、水理性质，岩块在不同应力状态作用下的变形和强度特征，结构面的变性特征和强度参数的确定等）；②岩石和岩体的本构关系（岩块的本构关系，岩体结构面分类和典型结构面本构关系，岩体的本构关系）；③工程岩体的应力、变形和强度理论（岩体初始应力测量及分布规律，岩体中应力、应变和位移计算，岩体破坏机理、强度理论和工程稳定性维护与评价）：④岩石（岩块）室内实验（室内实验是岩石力学研究的基本手段）；⑤岩体测试和工程稳定监测（岩体原位力学实验原理和方法，岩体结构面分布规律的统计测试，岩体的应力、应变、位移检测方法及测试数据的分析利用，工程稳定准则和安全预测理论与方法）。 1.5 岩体力学的研究方法有哪些？ 研究方法是采用科学实验、理论分析与工程紧密结合的方法。 ①对现场的地质条件和工程环境进行调查分析，掌握工程岩体的组构规律和地质环境；
高等岩石力学读书报告
高等岩石力学 读书报告 学院：国土资源工程学院 专业：地质工程 姓名：曾敏 学号：2006201071 高等岩石力学读书报告 岩石力学是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，它是力学的一个分支。研究的目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它是近代发展起来的一门新兴学科，是一门应用性的基础学科。对于岩石力学的定义有很多种说法，这里推荐一种较广义、较严格的定义：“岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论科学，同时也是应用科学；它是力学的一个分支，研究岩石对于各种物理环境的力场所产生的效应。”这个定义既概括了岩石力学所研究的破碎与稳定两个主要方面的内容，也概括了岩石受到一切力场作用所引起的各种力学效应。岩石力学的理论基础相当广泛，涉及固体力学、流体力学、计算数学、弹塑性理论、工程地质和地球物理学等学科，并与这些学科相互渗透。 岩石力学主要理论基础及与其他学科的结合 岩石力学是一门应用性的基础学科。它的理论基础相当广泛，涉及到很多基础及应用学科。岩石力学的力学分支基础 1、固体力学 固体力学是力学中形成较早、理论性较强、应用较广的一个分支，它主要研究可变形固体在外界因素(如载荷、温度、湿度等)作用下，其内部各个质点所产生的位移、运动、应力、应变以及破坏等的规律。在采矿工程中用到的固体力学主要有：材料力学，结构力学，弹、塑性力学，复合材料力学，断裂力学和损伤力学。如把采场上覆岩层看作是梁或板结构用的就是结构力学理论；采用弹性力学研究巷道周围的应力分布。 2、流体力学 流体力学主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。流体力学中研究得最多的流体是水和空气。对于地下采矿工程来说，其研究对象就是地下水与瓦斯等矿井气体。 3、爆炸力学 爆炸力学主要研究爆炸的发生和发展规律，以及爆炸的力学效应的利用和防护。它从力学角度研究爆炸能量突然释放或急剧转化的过程，以及由此产生的强冲击波(又称激波)、高速流动、大变形和破坏、抛掷等效应。同时爆炸力学是流体力学、固体力学和物理学、化学之间的一门交叉学科。地下开采中的巷道掘进，露天开采中的采剥都要进行爆破。 4、计算力学 计算力学是综合力学、计算数学和计算机科学的知识，以计算机为工具研究解决力学问题的理论、方法，以及编制软件的学科。从20世纪50年代以来，它在力学的各分支学科和边缘学科中得到了很大的发展，无论是在科学研究还是工程技术中均得到了广泛应用，现在它已成为力学除理论研究和实验研究之外的第3种手段。常见的计算力学方法并已广泛用到数值模拟计算中的有：材料非线性有限元法、几何非线性有限元法、热传导和热应力有限元法、弹性动力学有限元法、边界元法、离散元法、无网格法、有限差分法、非连续变形分析等。以计算力学为基础的数值模拟方法在采矿工程中的研究应用也正广泛地开展起来。
课程设计报告撰写规范
.课程设计报告撰写规范
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江西理工大学应用科学学院信息工程系 课程设计规范 （试行） 信息工程系 二○一○年六月
第1章内容要求 第1章内容要求 课程设计报告由以下几个部分组成组成，依次为： I、统一的封面，封面之后为课设评分表及答辩记录表； II、摘要； III、目录； IV、课程设计总结报告正文； V、总结（本课题核心内容、特点和方案的优缺点、改进方向和意见）VI、按统一格式列出主要参考文献。 1
第2章格式要求 第2章格式要求 课程设计报告每部分从新的一页开始，各部分要求如下： 2．1封面 统一的封面（含课程设计课题名称、专业、班级、姓名、学号、指导教师等，详见第五部分“格式范例”） 2．2摘要 应概括地反映出本课程设计的主要内容，包括工作目的、实验研究方法、研究成果和结论，重点是本论文的主要工作。摘要力求语言精炼准确，建议500字以内。摘要中不要出现图片、图表、表格或其他插图材料。 关键词是为了便于作文献索引和检索工作而从论文中选取出来用以表示全文主题内容信息的单词或术语。 关键词在摘要内容后另起一行标明，一般3～5个，之间用“；”分开。 2．3 目录 目录由标题名称和页码组成，包括：正文（含结论）的一级、二级和三级标题和序号。具体格式见第五部分“格式范例”。 2．4 符号说明 如果课程设计报告中使用了大量的物理量符号、标志、缩略词、专门计量单位、自定义名词和术语等，应将全文中常用的这些符号及意义列出。如果上述符号和缩略词使用数量不多，可以不设专门的主要符号表，但在报告中出现时须加以说明。缩略词应列出中英文全称。 2
岩石力学课后思考题
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。