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1.5 岩石和岩体的基本概念
1.绪论
岩石和岩体是岩石力学的直接研究对象，因此学习和研究岩石
力学，首先要建立岩石（或岩块）和岩体的基本概念。
几个基本概念
●岩石（Rock）：矿物、岩屑的集合体。 ●结构面（Structural
Plane）： 指地质历史发展过程中，在岩体内形成的 具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。 ●岩块（Rock block 或 Rock）：指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩 体的最小岩石单元体。 ●岩体（Rockmass）：指地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组 成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环 境中的地质体。 ●岩体结构（Rockmass Structure）：指岩体中结构面与结构体的排列组合 关系。其包括两个基本要素，即结构面和结构体。
沉积岩
1.绪论
沉积岩是由母岩（岩浆岩、变质岩或早已形成的沉积岩）在地表
经风化剥蚀而产生的物质，通过搬运、沉积和固结作用而形成的 岩石。
●颗粒包括各种不同形状和大小的岩屑及不同矿物。 ●胶结物常见的有钙质、硅质、铁质、泥质等。
沉积岩由颗粒和胶结物组成，各有不同的成分。
沉积岩的物理力学性质不仅与颗粒有关，还与胶结物有很大
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1.5.1岩石和岩体
1.绪论 岩石
岩石是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在
地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。
岩石可由单种矿物组成。 ●如：纯洁的大理石由方解石组成。 多数的岩石则是由两种以上的矿物组成。 ●如：花岗岩主要由石英、长石、云母三种矿物组成。 按照成因，岩石可分为三大类：岩浆岩、沉积岩和
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1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
两大著名工程灾害
法国马尔帕塞（Malpasset）薄拱坝（67m高） ●时间：1959.12.2 ●事故：坝基失稳，毁于一旦，死亡380人，百余人 失踪。 意大利瓦昂（Vajont）拱坝（265m高） ●时间：1962.10.9 ●事故：上游左岸大规模滑坡，滑坡体长达1800m，约 2～3亿m3的岩块滑入水库，冲到对岸形成 100～150m高的岩堆，致使库水漫顶，冲毁 下游的郎格罗尼镇，死亡约2500人。
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1.3 岩石力学的研究方法 科学实验方法
1.绪论
科学实验是岩石力学发展的基础，它包括： ●实验室岩石力学参数的测定； ●模型试验（光弹模型、相似材料模型、离心模型）； ●原位试验和原位监测； ●地应力的测定； ●岩体构造的测定（钻孔摄像、声波测试等），等。
试验结果可为理论分析提供必要的物理力学参数，有些
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1.4 岩石力学发展简况
国际方面： ●岩石力学形成背景 ●两大著名工程灾害 ●两个里程碑事件
●萨茨堡学派
1.绪论
国内方面： ●发展的四个阶段及其主要标志
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1.4 岩石力学发展简况
一般认为，岩石力学作为一门
1.绪论
岩石力学形成背景
独立的学科存在， 大概在 上世纪50年代。
岩石力学是在这样的背景
下生的：
●二战后，各国急于医治战争
创伤，大力发展经济建设； ●水电、矿山等能源、资源的 开发，导致工程规模越来越大； ●工程条件却越来越差，经常 发生滑坡、顶板冒落等严重 事故； ●迫使人们研究失事原因，开始 从岩石力学着手探索。 ●特别是两起震惊世界的特大工 程灾害， 给人们敲响了警钟， 从而催化了岩石力学的萌芽。
关系。如：
●硅质、钙质胶结的沉积岩强度一般较高。 ●泥质胶结的沉积岩强度较低。
由于沉积环境的影响，沉积岩具有层理构造，具有各向异性特征。
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1.5.1岩石和岩体
1.绪论
变质岩
变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压
及化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石。
它在矿物成分和结构构造上
很模糊。
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1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
成长阶段
（70年代初～1985年）
1985年，中国岩石力学与工程学会成立。 该期间，我国岩石力学逐步走向成熟。主要表现在： ● 计算机技术开始引入岩石力学领域，大大提高了研究水平。 ● 队伍扩大，成立了全国性的情报网，开始与国际学术交流。 ● 兴建葛洲坝，开展了大规模的岩石力学试验研究工作。 ● 80年代初新奥法在我国开始推广，围岩变形监测得到空前 发展。
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1.4 岩石力学发展简况
发展阶段
（1985年～现在）
1.绪论
该期间，我国岩石力学得
到了高速发展，体现在：
●有了专业组织，提供了广泛
学术交流的讲坛和阵地。 ●三峡工程等世界级工程的兴 建，极大地提高了我国的研 究水平。 ●国家建设的不断需求（西部 大开发、南水北调）成为我 国岩石力学发展的强大推动 力。 ●各种研究手段引入岩石力学 领域，学术思想空前活跃。
变质岩。
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1.5.1岩石和岩体
1.绪论
岩浆岩（火成岩）
岩浆岩是由岩浆冷凝而形成的岩石。
花岗岩试件
岩浆岩绝大多数是由结晶矿物组成，
很少由非结晶矿物组成。
由于组成岩浆岩的各种矿物的化学成分和物理
性质较为稳定，它们之间的连接是牢固的，故 岩浆岩通常具有较高的力学强度和物质性。
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1.5.1岩石和岩体
结构面是岩体的重要
组成单元，岩体质量 的好坏与结构面的 性质密切相关。
结构面的强度取决于
它的特性，即它的粗糙度及充填物的性质。
研究结构面时，一方面要注意结构面的强度、密度及其延展性，另一方面
还需注意结构面的规模大小和它们之间的组合关系。
1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
萨茨堡学派（Salzburg Circle）
一个起源于奥地利萨茨堡，由施迪尼、缪勒等16人
组成的地质力学研究组发展而形成的学术派别。
该学派强调运用地质力学的观点和方法研究岩石力
学。
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1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
我国岩石力学发展简况
我国是世界上发展岩石力学较早的国家之一，
的力学模型和选择适当的分 析方法是关键。
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1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
数学力学分析方法
常用的分析方法有：
●数值分析方法
▲有限差分法 ▲有限元法 ▲边界元法 ▲无界元法 ▲流形元法 ▲不连续变形分析法
●不确定性和系统分析法
▲随机分析
●极限平衡
法
▲可靠度分析
▲灵敏度分析 ▲趋势分析 ▲时间序列分析 ▲灰色系统理论等
岩石力学
1
主要内容
1.绪论
1. 绪 论 1.1 岩石力学的定义和特点 1.2 岩石力学的主要研究问题 1.3 岩石力学的研究方法 1.4 岩石力学的发展概况 1.5 岩石与岩体的基本概念
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1.1 岩石力学的定义和特点
岩石力学定义
1.绪论
岩石力学是固体力学的一个分支（力学，固体力学，岩石力学） 关于岩石力学定义的说法很多，比较公认的说法是：“岩石力学
1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
由于岩石力学是一门边缘交叉学科，研究的内容
广泛，对象复杂，这就决定了岩石力学研究方法 的多样性。
根据所采用的研究手段或所依据的基础理论所属
学科领域的不同，岩石力学的研究方法大概可 归纳为以下四种：
●工程地质研究方法；
●科学实验方法； ●数学力学分析方法； ●整体综合分析方法。
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1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
两个里程碑事件
举行以岩石力学为主题的第一次国际
岩石力学讨论会
●时间：1951 ●地点：奥地利的萨茨堡 ●发起人：奥地利工程地质学家施迪尼和
缪勒等人。
缪勒
成立世界性的组织——国际岩石力学学会 ●时间：1962 ●发起者及参加者：萨茨堡学派及世界各国包括不同 学派观点的学者。 16 ●“地质与土木工程”杂志也改名为“岩石力学”继续出版。
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1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
工程地质研究方法
着重于研究与岩石和岩体的力学性质有关的岩石和岩体
地质特征。如：
●用岩矿鉴定方法，了解
岩体的岩石类型、矿物 组成及结构构造特征； ●用地层学方法、构造 地质学方法及工程勘察 方法等，了解岩体的 成因、空间分布及岩体 中各种结构面的发育 情况等； ●用水文地质学方法了解 赋存于岩体中地下水的 形成与运移规律等。

同时，第一次开展了水 压法测定隧洞围岩抗力 系数的大型现场试验和 抗剪强度现场试验。
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1.4 岩石力学发展简况
1.绪论
起步阶段
（1958年～70年代初）
1958年10月成立三峡岩基专题研究组。
此期间我国开始具体建立机构和结合工程开发室内和
现场试验。
该阶段试验做得不少，但如何结合工程实际，认识还
（在边坡稳定性 分析中常用）
▲块体力学
▲反演分析法等
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1.3 岩石力学的研究方法
1.绪论
整体综合分析方法
就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析。
●由于岩石力学与岩石工程研究中每一环节都是多因素的，且信息量
大，因此必须采用多种方法并考虑多种因素（工程的、地质的、施 工的）进行综合分析和综合评价，特别注重理论和经验相结合，才 能得出符合实际情况的正确结论。
所投入的力量和为工程进行的试验工作量为 世界之最。
奠基人——陈宗基教授
大体可分为四个阶段：
●萌芽阶段 ●起步阶段 ●成长阶段 ●发展阶段
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1.4 岩石力学发展简况
萌芽阶段
（上世纪50年代）
1.绪论