巖石力學(xué)課讀書報(bào)告最新

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 班級(jí)：土木105班 學(xué)號(hào): 姓名： 武 松 學(xué)習(xí)了理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)的基礎(chǔ)力學(xué)課之后，我們開始接觸到了更多的專業(yè)課程，巖石力學(xué)作為工程力學(xué)專業(yè)的院級(jí)專業(yè)選修課，袁繼國老師向我們介紹了繼土力學(xué)之后更加深入的巖土分析方法和技巧，為我們走向工作崗位打下了理論基礎(chǔ)。本學(xué)期巖石力學(xué)課程的學(xué)習(xí)雖然只有有8周時(shí)間，我對(duì)巖石力學(xué)以及巖土工程的相關(guān)方面有了粗略的了解。首先，巖石力學(xué)是一門研究巖體在各種不同受力狀態(tài)下產(chǎn)生變形和規(guī)律的學(xué)科。人類建造的大量構(gòu)筑物都是位于地

2、殼巖石之上或之中。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，礦業(yè)開采的深度越來越深，建筑物、水壩、地下硐室、露天開采等的規(guī)模越來越大，遇到的惡劣地質(zhì)環(huán)境如不良巖體、斷層破碎帶、軟弱夾層等也越來越多。巖石力學(xué)就是在這種背景下于近幾十年內(nèi)發(fā)展起來的一門學(xué)科。其研究目的，就是要了解巖石的物理-力學(xué)性能 ，查明工程巖體中的應(yīng)力和變形狀態(tài)，以解決國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中各工程部門所遇到的硐室、隧道、邊坡、壩基等的安全和穩(wěn)定問題。另外，研究地質(zhì)構(gòu)造的成因、空間分布和演化，探討地震的孕育、發(fā)生和前兆，也都涉及一些巖石力學(xué)過程。因此，巖石力學(xué)在地學(xué)領(lǐng)域中也占有重要的地位。巖石中存在著大量不同尺度的不連續(xù)面，如裂隙、節(jié)理、斷層等。巖石的這些特

3、點(diǎn)決定了巖石力學(xué)研究對(duì)象的復(fù)雜性。一 巖石的物理性質(zhì)巖石是構(gòu)成地殼的基本材料，是經(jīng)過地質(zhì)作用而天然形成的（一種或多種）礦物集合體。巖石通常按地質(zhì)成因分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖等三種類型。巖漿巖是巖漿冷凝而形成的巖石， 絕大多數(shù)巖漿巖是由結(jié)晶礦物所組成，由于組成它的各種礦物化學(xué)成分和物理性質(zhì)較為穩(wěn)定，它們之間的聯(lián)結(jié)是牢固的，因此巖漿巖通常具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和均質(zhì)性。工程中常遇到的巖漿巖有花崗巖、玄武巖等。沉積巖是母巖（巖漿巖、變質(zhì)巖和早已形成的沉積巖）經(jīng)風(fēng)化剝蝕而產(chǎn)生的物質(zhì)在地表經(jīng)搬運(yùn)沉積和硬結(jié)成巖作用而形成的巖石組成。沉積巖的主要物質(zhì)成分為顆粒和膠結(jié)構(gòu)。顆粒包括各種不同形狀及大小的巖屑及某些礦

4、物；膠結(jié)物常見的成分有鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)以及泥質(zhì)等。沉積巖的物理力學(xué)性質(zhì)不僅與礦物和巖屑有關(guān)，而且也與膠結(jié)物性質(zhì)有關(guān)。沉積巖具有層理構(gòu)造，這使得它的物理力學(xué)性質(zhì)具有方向性。工程建設(shè)中常見的沉積巖有灰?guī)r、砂巖、頁巖等。變質(zhì)巖是由巖漿巖、沉積巖甚至變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)活動(dòng)性流體的影響下發(fā)生變質(zhì)而形成的巖石。因此，變質(zhì)巖的物理力學(xué)性質(zhì)不僅與原巖的性質(zhì)有關(guān)，而且與變質(zhì)作用的性質(zhì)及變質(zhì)程度有關(guān)。工程建設(shè)中常見的變質(zhì)巖類有大理巖、片麻巖、板巖等。 巖石是自然歷史的產(chǎn)物，由于它們的生成條件及在生成以后的漫長地質(zhì)歷史時(shí)期中，形成了許多各式各樣的結(jié)構(gòu)面，例如巖漿侵入巖與圍巖接觸面，不同侵入巖體彼此的

5、接觸面、冷凝裂隙，噴出巖和沉積巖的層理、不整合面，變質(zhì)巖的片理、片麻理，組成各種巖石的礦物晶體的各種優(yōu)勢定向排列面以及由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)化、重力和卸荷等各種不同動(dòng)力的作用而產(chǎn)生的斷層、節(jié)理、裂隙等。它們嚴(yán)重地破壞了巖石的完整性。在這種情況下，對(duì)巖體工程的安危起主要控制作用的，通常不再是被各種結(jié)構(gòu)面分割的巖石塊體，而主要是巖體中存在的結(jié)構(gòu)面，或者是由巖石和結(jié)構(gòu)面共同控制。在巖石力學(xué)中常用到“巖塊”、“巖體”、“巖石”等術(shù)語，一般地被結(jié)構(gòu)面切割成的巖石塊體或從地殼巖層中切取出來的無顯著軟弱面的巖石塊體稱為巖塊，而把自然埋藏條件下的大范圍分布的由巖塊和各種結(jié)構(gòu)面（軟弱面）網(wǎng)絡(luò)組成的地質(zhì)體稱為巖體。

6、巖石則是“巖塊”和“巖體”的統(tǒng)稱。 二 巖石的強(qiáng)度、變形和應(yīng)力分布的問題隨著巖石力學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)不僅有別于其它工程材料，而且與土或混凝土材料也存在較明顯的差異。而近年來，損傷力學(xué)的發(fā)展為巖石材料的非彈性性質(zhì)和破壞機(jī)理給出了一種可資借鑒的解釋模式。人們已習(xí)慣稱巖石為有初始損傷的材料，并采用某些特征參數(shù)來合理地描述巖石內(nèi)部缺陷的分布狀態(tài)。由于巖石材料的特殊性，即使在彈性狀態(tài)下，也屬于非線性問題。很多研究表明：巖石的非彈性變形就是由于其內(nèi)部大量微裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展造成的。目前國際上已經(jīng)開始從巖石的細(xì)觀尺度出發(fā)來研究其宏觀的損傷與斷裂問題。隨著電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和計(jì)算技術(shù)

7、的逐步完善，對(duì)巖石強(qiáng)度理論和本構(gòu)關(guān)系提出了更高的要求，以便更真實(shí)地描述巖石力學(xué)特征，求解復(fù)雜的工程巖石力學(xué)問題。在水利工程中，巖體是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)體，它的強(qiáng)度不僅與組成巖體的巖石性質(zhì)有關(guān)，而且與巖體內(nèi)的軟弱結(jié)構(gòu)面(節(jié)理、裂隙、層理、斷層等)有關(guān)，此外還與巖體所受應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。軟弱結(jié)構(gòu)面常常是巖體最薄弱的地方，幾組軟弱結(jié)構(gòu)面可以將巖體分割成各種形狀和大小不同的巖塊。巖體的強(qiáng)度決定于這些巖塊的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度。當(dāng)然，巖塊本身也有一些微結(jié)構(gòu)面(細(xì)微裂隙)，但這些微結(jié)構(gòu)面甚小(肉眼不易覺察)，一般對(duì)試件強(qiáng)度影響甚微。通常所講的巖石強(qiáng)度，一般是指巖石試件的強(qiáng)度，它實(shí)際上代表巖體內(nèi)巖塊的強(qiáng)度。巖石的變形

8、是指巖石在任何物理因素作用下形狀和大小的變化。工程上最常研究的變形是由于荷載變化引起的。例如在巖石上建造大壩(相當(dāng)于對(duì)基巖加載)或在巖石中開挖(相當(dāng)于對(duì)巖石局部卸載)都會(huì)引起巖石變形。巖石的變形對(duì)工程建筑物的安全影響很大，因?yàn)楫?dāng)巖石產(chǎn)生變形時(shí)，建筑物的應(yīng)力可能增加。例如，當(dāng)大壩建造在多種巖石組成的巖基上，這些巖石的變形性質(zhì)不同，則由于基巖在荷載(壩體重力)作用下的不均勻變形可以使壩體內(nèi)的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力增長，造成開裂錯(cuò)位等不良后果，如果巖基中巖石的變形性質(zhì)已知并且在巖基內(nèi)這些性質(zhì)的變化也已確定，那么在工程設(shè)計(jì)時(shí)或在施工中可以采取相應(yīng)措施防止不均勻變形。巖石的變形特性常用彈性模量E和泊松比兩個(gè)常

9、數(shù)來表示。如果把巖石當(dāng)作彈性體，用E、來描述巖石的變形特性是足夠的，因?yàn)楦鶕?jù)彈性理論的知識(shí)，可以解決巖石力學(xué)的有關(guān)問題，但實(shí)際情況說明，僅僅用這些彈性常數(shù)來表征巖石的變形性質(zhì)是不夠的，因?yàn)樵S多巖石的變形是非彈性的，即荷載卸去后巖石變形并不能夠完全恢復(fù)。特別是在現(xiàn)場條件下巖石有裂隙、破碎層理巖，粘土夾層等，大多數(shù)巖體不是完全彈性的，對(duì)于這類巖石為了表征巖石的總的變形，常用變形模量E0和側(cè)脹系數(shù)0 。巖石的變形指標(biāo)及應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定，也可在現(xiàn)場測定。三 巖石動(dòng)力學(xué)性能及研究方法包括巖石在爆破、爆炸、沖擊、地震、振動(dòng)等動(dòng)載荷下的力學(xué)性態(tài)，例如巖石中的彈性波速、表征波傳導(dǎo)過程中能量耗損

10、的Q值（品質(zhì)因數(shù)） 、動(dòng)態(tài)斷裂韌度等。巖石力學(xué)性態(tài)的研究方法主要是現(xiàn)場和室內(nèi)試驗(yàn)?，F(xiàn)場試驗(yàn)有測量巖體原位變形性能和強(qiáng)度性能的承壓板試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)、現(xiàn)場三軸壓縮試驗(yàn)和巖體滲透性試驗(yàn)等；室內(nèi)試驗(yàn)有單軸壓縮、三軸壓縮、單軸拉伸、直接剪切、滲透試驗(yàn)等?，F(xiàn)場試驗(yàn)在工程現(xiàn)場對(duì)巖體進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用規(guī)定尺寸的巖塊試件在模擬的溫、壓條件下進(jìn)行，在試件受力變形過程中測量其各種力學(xué)量之間的關(guān)系。通過試驗(yàn)可以測出巖體和巖塊的彈性常數(shù)E、v 和各種強(qiáng)度值以及滲透系數(shù)k等。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可以得出巖石的破壞準(zhǔn)則、屈服條件和表示應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、時(shí)間等之間關(guān)系的本構(gòu)方程（見）。目前對(duì)巖石較常用的破壞準(zhǔn)則

11、有庫侖準(zhǔn)則、莫爾準(zhǔn)則和格里菲斯準(zhǔn)則，屈服條件有特雷斯卡屈服條件、德魯克-普拉格屈服條件、莫爾-庫侖屈服條件等。至于巖石的本構(gòu)方程，除了熟知的之外，還有反映巖石彈塑性、粘彈性、粘塑性和粘彈塑性性能的諸多本構(gòu)方程。 巖體力學(xué)分析包括工程巖體和地質(zhì)構(gòu)造的力學(xué)分析，目的在于了解工程巖體中的應(yīng)力、應(yīng)變和巖體穩(wěn)定性，巖石中斷裂的擴(kuò)展和波的傳播，地質(zhì)構(gòu)造的成因、空間分布和演化，地震的孕育、發(fā)生和前兆等。 工程巖體的力學(xué)分析可分為地下工程和地面工程兩個(gè)方面；前者包括鐵道、公路和水工隧洞、地下發(fā)電廠房、采煤和采礦巷道、人防和國防地下工程等，后者包括礦山的露天采場、水庫庫岸、河流、道路等的邊坡和高大建筑物（主要是

12、水壩）的地基等。四 工程周圍巖體受力 地下工程周圍巖體（簡稱圍巖）的受力主要來自3個(gè)方面：上覆巖層的重力、地殼運(yùn)動(dòng)引起的構(gòu)造應(yīng)力和硐室開挖引起的附加應(yīng)力。地下工程巖體的力學(xué)分析就是要確定硐室在開挖期間、已開挖成型而尚未支護(hù)期間和施加支護(hù)投入運(yùn)行之后的圍巖（和支護(hù)）應(yīng)力和變形，從而選擇合理的硐型、開挖步驟、支護(hù)方案和支護(hù)時(shí)機(jī)，并對(duì)可能發(fā)生的塌方、巖爆等做出預(yù)測預(yù)報(bào)，以確保硐室施工和使用的安全。 地面工程巖體的力學(xué)分析處理的主要是巖體的開裂與滑移問題。水壩（特別是大跨度高壩）所承受的上游巨大水壓，最終全部要傳遞給壩基巖體來承受。壩基巖體破裂，輕則引起滲漏，重則導(dǎo)致壩基巖體沿某個(gè)易滑面向下游滑去，造

13、成嚴(yán)重后果。各種邊坡都是主要靠巖體自身的強(qiáng)度來保持其穩(wěn)定性的滑坡，危及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全；坡角過緩，則會(huì)增加開挖工程量，浪費(fèi)投資。 不良巖體、斷層破碎帶、軟弱夾層等惡劣地質(zhì)條件是地下和地面巖石工程都會(huì)遇到的難題。因此，無論是地下或地面巖石工程，都需要在工程地質(zhì)勘探和巖石力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)具體工程巖體的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用現(xiàn)有的、等的理論和方法，對(duì)巖體的應(yīng)力、應(yīng)變、變形、位移、流體的運(yùn)動(dòng)以及它們?cè)诓煌A段的變化做出盡可能符合實(shí)際的分析，以保證巖石工程的安全和穩(wěn)定；或在發(fā)現(xiàn)問題之后，適時(shí)地根據(jù)巖體力學(xué)分析結(jié)果采取治理或加固措施。 后來又學(xué)習(xí)了更加深入的山巖壓力、有壓隧洞、巖基應(yīng)力和巖坡穩(wěn)定的

14、相關(guān)內(nèi)容，應(yīng)用了大量材料力學(xué)的知識(shí)。例如，在很多工程建設(shè)中，會(huì)遇到巖石邊坡，公路或鐵路的路塹邊坡，露天開采的礦山邊坡，水利水電工程中的庫岸邊坡，渠道邊坡，隧洞進(jìn)出口邊坡等等。眾所周知，巖體常被各種方位的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面切割成不同形狀的塊體。因此，工程實(shí)踐中所遇到的巖坡，多為巖塊所組成。在一般情況下，結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于完整巖體的強(qiáng)度，巖坡中結(jié)構(gòu)面的規(guī)模、性質(zhì)及其組合方式在很大程度上決定著巖坡失穩(wěn)時(shí)的破壞形式。結(jié)構(gòu)面的形狀或性質(zhì)稍有改變，則巖坡的穩(wěn)定性將會(huì)受到顯著的影響。巖坡的失穩(wěn)情況，按其破壞方式主要可分為崩塌與滑坡兩種。崩塌是指塊狀巖體與巖坡分離向前翻滾而下，其特點(diǎn)是，在崩塌過程中，巖體中無明顯滑移面，同時(shí)下落巖塊或未經(jīng)阻擋而直接墜落于坡腳?；蛴谛逼律蠞L翻，滑移，碰撞，最后堆積于坡腳?；率侵笌r體在重力作用下，沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)，其滑動(dòng)面往往深入坡體內(nèi)部，有時(shí)甚至延伸到坡腳以下。五 小結(jié)巖石力學(xué)是在近幾十年才逐漸發(fā)展成為一門學(xué)科的。在其發(fā)展初期，巖石力學(xué)主要是沿用了、和的一些理論和方法，因而在反映巖石材料的非連續(xù)和非均質(zhì)性、各向異性、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的非線性、流