第1讲（2次课）（15岩石与岩体的基本性质).ppt

教学目的[岩石与岩体的基本性质2-4节课],1了解学习岩石和岩体性质的作用2了解岩石和岩体的区别与分类3了解岩石和岩体的基本性质4掌握岩石、岩体的概念及岩石基本性质难点岩石力学性质的测试方法作业1岩石、岩体概念及区别;2全应力应变曲线及其工程意义;3区别岩石结构与岩石构造;4岩石受载的变形种类;5塑性与流变的区别。,教师教案20062007学年第二学期,课程学时64任课教师李俊平联系电话办公0467-2395101,237010713359894899,绪论,矿压\矿山压力\地压\岩压P1矿山压力显现\地压显现P1矿山压力控制\矿压控制P1岩层力学或岩层控制P5研究地压显现规律和控制方法的作用安全生产、减少资源损失、改善开采技术、提高经济效益,,矿山岩石力学的特点开挖深度/埋深大；服务年限不长或维护时间短；工作面经常变动。矿山岩石力学的研究目的P5矿山岩石力学的研究内容P5（物理性质，力学性质，破坏机理和强度理论，原岩应力和应力重分布规律，岩体变形、破坏和移动规律，矿压显现规律，矿压控制措施，岩石力学实验研究方法，矿压理论与假说）研究方法现场观测、理论设计、数值模拟、相似模拟、力学试验,我国地下采煤领域矿压研究简概矿压现场观测、矿压控制、矿压理论研究、矿压试验研究。学习岩石和岩体基本性质的目的是理论设计、数值模拟、相似模拟、某些实验测试分析的基础条件。,岩石概念P9,按强度和坚实性分类（坚硬岩石和松软岩石）饱水状态单向轴抗压强度大于5MPa，有时也按现场岩体大于10MPa,按固体和颗粒间的结合特征分类固结性岩石、粘结性岩石、散粒状岩石、流动性岩石（如流砂）等,按岩石构成特征分类结构（颗粒间）和构造（颗粒集合间）P9*结构分为砾状结构、砂质结构、粉砂质结构、泥质结构*构造分为整体构造、多孔状构造、层状构造,岩体概念（缓倾斜采空区处理的理论与实践）,岩体是经历过多次、反复的地质作用，经受过变形、遭受过破坏，形成有一定的岩体成分、一定的结构、赋存于一定的地质环境地应力、地下水、地温中的地质体，作为力学作用对象研究时称为岩体（孙广忠，1988，1993）。也就是说，岩体是岩石的集合体，并经历过地质作用、变形、破坏，还有赋存地质环境,岩体分类（按结构分类，孙广忠岩体结构力学）,连续介质整体结构，结构面不影响力学分析碎裂介质（软弱结构面影响力学分析，对缝式和错缝式两种）块裂介质（岩体稳定性决定于关键块体）板裂介质（层状分布完整岩体，破坏时表现为板断裂或破裂的特征）松散介质（变形和滑移，取决于摩擦阻力和泥质物的控制作用）,岩石与岩体的关系,岩石是岩体的构成要素、成份；岩体是经历过地质作用、变形、破坏，赋存在一定地质环境中的岩石集合体；在工程设计中，所采用的参数，应该是岩体物理、力学参数，而非岩石参数，否则，参数取值过大；在大范围数值模拟时，单元参数值，应该按照REV，该取岩石的取岩石，该取岩体的取岩体；岩体参数可以按岩石参数折减而得，岩石参数比较容易从试验而得，从实验而得岩体参数的成本很高。,岩石、岩体体物理、力学性质,1、岩体REV在岩体结构、赋存环境相同的条件下，岩体尺寸大小是影响岩体力学参数的重要因素。当岩体体积达到某值V*时，其力学参数不随体积而变化，若体积小于V*时，其力学参数随其体积而波动。此V*即为岩体表征单元体积REV。土体力学参数的选取通常以室内试验成果为主要依据，因为一般土体的REV甚小。但岩体的情况则不同，REV有时很大，甚至根本就不存在。不能以岩石参数作为岩体参数选取的主要依据。（了解）,2、岩石实密度P10ρM实/V可以近似认为是室内岩石试验的密度。3、岩石视密度（天然状态、干、饱和状态三种）P10ρM/V可以近似看作是现场岩体的密度。4、岩体容重P11rρg工程中常用此概念。,5、岩石空隙性P11n（V0/V）100n（1-ρd/ρ）100计算依据6、孔隙比P11eV0/Vc注VcV-V0（了解）7、岩石碎胀性\松散系数KV/V注V为破碎后的体积。8、岩石压实性（了解P12）9、岩石吸水性（评价抗冻性）、透水性、软化性、膨胀性和崩解性（了解P13）,10、岩石变形性质弹性线弹性、非线弹性、滞弹性分瞬时和后效塑性岩石与其它固体材料不同，它同时存在弹性变形和塑性变形。弹性模量、变形模量公式p16,,,,,,,,,,,,,,,,11、岩石单轴压缩下的变形性质a、泊松比计算见P17b、脆性岩石的变形性质及全应力应变曲线裂隙压密、线弹性、破裂发展[弹塑性变形（从最大压应力的0.6开始）、裂纹急剧扩展（从0.95开始）]、应变软化4个阶段。根据全应力应变曲线，可以识别岩石的岩爆倾向，进行支护设计并合理利用残余强度。,,,,,,,,,,,横向,轴向,c、塑性岩石变形性质通常将破坏前总应变大于5的岩石，称为塑性岩石。工程上将变缓的转折点，称为屈服点，该点的应力为屈服极限。该点之前，近似为弹性状态，之后为塑性流动状态。d、流变/流动变形应力不变或增加很小，变形继续增加的现象，称为屈服，这种变形就是流变P21。煤矿巷道变形量高达m以上的根源，就在塑性变形大和流变。,12、岩石强度与测试方法a、单轴/三轴抗压强度R0P/Ab、点荷载强度IP/D2（了解）c、单轴抗拉强度Rt2P/（πDt）d、岩石抗剪强度/抗剪断强度/最大剪应力τCσtgφ注意抗切强度、抗剪强度和摩擦强度的区别。,岩石强度的影响因素p31了解,岩石性质岩石构造特征试件几何尺寸岩石所处的物理状态加载速率受载状态（三向等压强度三向不等压强度双向抗压强度单轴抗压强度抗剪强度抗弯强度单向抗拉强度；随围压增加、三轴抗压强度非线性增加）,