岩石力学课读书报告最新

班级：土木105班学号:3100631134姓名：武松学习了理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学的基础力学课之后，我们开始接触到了更多的专业课程，岩石力学作为工程力学专业的院级专业选修课，袁继国老师向我们介绍了继土力学之后更加深入的岩土分析方法和技巧，为我们走向工作岗位打下了理论基础。本学期岩石力学课程的学习虽然只有有8周时间，我对岩石力学以及岩土工程的相关方面有了粗略的了解。首先，岩石力学是一门研究岩体在各种不同受力状态下产生变形和规律的学科。人类建造的大量构筑物都是位于地壳岩石之上或之中。随着人类社会的发展，矿业开采的深度越来越深，建筑物、水坝、地下硐室、露天开采等的规模越来越大，遇到的恶劣地质环境如不良岩体、断层破碎带、软弱夹层等也越来越多。岩石力学就是在这种背景下于近几十年内发展起来的一门学科。其研究目的，就是要了解岩石的物理-力学性能，查明工程岩体中的应力和变形状态，以解决国民经济建设中各工程部门所遇到的硐室、隧道、边坡、坝基等的安全和稳定问题。另外，研究地质构造的成因、空间分布和演化，探讨地震的孕育、发生和前兆，也都涉及一些岩石力学过程。因此，岩石力学在地学领域中也占有重要的地位。岩石中存在着大量不同尺度的不连续面，如裂隙、节理、断层等。岩石的这些特点决定了岩石力学研究对象的复杂性。一岩石的物理性质岩石是构成地壳的基本材料，是经过地质作用而天然形成的（一种或多种）矿物集合体。岩石通常按地质成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩等三种类型。岩浆岩是岩浆冷凝而形成的岩石，绝大多数岩浆岩是由结晶矿物所组成，由于组成它的各种矿物化学成分和物理性质较为稳定，它们之间的联结是牢固的，因此岩浆岩通常具有较高的力学强度和均质性。工程中常遇到的岩浆岩有花岗岩、玄武岩等。沉积岩是母岩（岩浆岩、变质岩和早已形成的沉积岩）经风化剥蚀而产生的物质在地表经搬运沉积和硬结成岩作用而形成的岩石组成。沉积岩的主要物质成分为颗粒和胶结构。颗粒包括各种不同形状及大小的岩屑及某些矿物；胶结物常见的成分有钙质、硅质、铁质以及泥质等。沉积岩的物理力学性质不仅与矿物和岩屑有关，而且也与胶结物性质有关。沉积岩具有层理构造，这使得它的物理力学性质具有方向性。工程建设中常见的沉积岩有灰岩、砂岩、页岩等。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。因此，变质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关，而且与变质作用的性质及变质程度有关。工程建设中常见的变质岩类有大理岩、片麻岩、板岩等。岩石是自然历史的产物，由于它们的生成条件及在生成以后的漫长地质历史时期中，形成了许多各式各样的结构面，例如岩浆侵入岩与围岩接触面，不同侵入岩体彼此的接触面、冷凝裂隙，喷出岩和沉积岩的层理、不整合面，变质岩的片理、片麻理，组成各种岩石的矿物晶体的各种优势定向排列面以及由于地质构造运动、风化、重力和卸荷等各种不同动力的作用而产生的断层、节理、裂隙等。它们严重地破坏了岩石的完整性。在这种情况下，对岩体工程的安危起主要控制作用的，通常不再是被各种结构面分割的岩石块体，而主要是岩体中存在的结构面，或者是由岩石和结构面共同控制。在岩石力学中常用到“岩块”、“岩体”、“岩石”等术语，一般地被结构面切割成的岩石块体或从地壳岩层中切取出来的无显著软弱面的岩石块体称为岩块，而把自然埋藏条件下的大范围分布的由岩块和各种结构面（软弱面）网络组成的地质体称为岩体。岩石则是“岩块”和“岩体”的统称。二岩石的强度、变形和应力分布的问题随着岩石力学的发展，人们逐渐认识到，岩石的物理力学性质不仅有别于其它工程材料，而且与土或混凝土材料也存在较明显的差异。而近年来，损伤力学的发展为岩石材料的非弹性性质和破坏机理给出了一种可资借鉴的解释模式。人们已习惯称岩石为有初始损伤的材料，并采用某些特征参数来合理地描述岩石内部缺陷的分布状态。由于岩石材料的特殊性，即使在弹性状态下，也属于非线性问题。很多研究表明：岩石的非弹性变形就是由于其内部大量微裂纹的产生和发展造成的。目前国际上已经开始从岩石的细观尺度出发来研究其宏观的损伤与断裂问题。随着电子计算机的飞速发展和计算技术的逐步完善，对岩石强度理论和本构关系提出了更高的要求，以便更真实地描述岩石力学特征，求解复杂的工程岩石力学问题。在水利工程中，岩体是一个复杂的地质体，它的强度不仅与组成岩体的岩石性质有关，而且与岩体内的软弱结构面(节理、裂隙、层理、断层等)有关，此外还与岩体所受应力状态有关。软弱结构面常常是岩体最薄弱的地方，几组软弱结构面可以将岩体分割成各种形状和大小不同的岩块。岩体的强度决定于这些岩块的强度和结构面的强度。当然，岩块本身也有一些微结构面(细微裂隙)，但这些微结构面甚小(肉眼不易觉察)，一般对试件强度影响甚微。通常所讲的岩石强度，一般是指岩石试件的强度，它实际上代表岩体内岩块的强度。岩石的变形是指岩石在任何物理因素作用下形状和大小的变化。工程上最常研究的变形是由于荷载变化引起的。例如在岩石上建造大坝(相当于对基岩加载)或在岩石中开挖(相当于对岩石局部卸载)都会引起岩石变形。岩石的变形对工程建筑物的安全影响很大，因为当岩石产生变形时，建筑物的应力可能增加。例如，当大坝建造在多种岩石组成的岩基上，这些岩石的变形性质不同，则由于基岩在荷载(坝体重力)作用下的不均匀变形可以使坝体内的剪应力和主拉应力增长，造成开裂错位等不良后果，如果岩基中岩石的变形性质已知并且在岩基内这些性质的变化也已确定，那么在工程设计时或在施工中可以采取相应措施防止不均匀变形。岩石的变形特性常用弹性模量E和泊松比μ两个常数来表示。如果把岩石当作弹性体，用E、μ来描述岩石的变形特性是足够的，因为根据弹性理论的知识，可以解决岩石力学的有关问题，但实际情况说明，仅仅用这些弹性常数来表征岩石的变形性质是不够的，因为许多岩石的变形是非弹性的，即荷载卸去后岩石变形并不能够完全恢复。特别是在现场条件下岩石有裂隙、破碎层理岩，粘土夹层等，大多数岩体不是完全弹性的，对于这类岩石为了表征岩石的总的变形，常用变形模量E0和侧胀系数μ0。岩石的变形指标及应力-应变的关系可在实验室内测定，也可在现场测定。三岩石动力学性能及研究方法包括岩石在爆破、爆炸、冲击、地震、振动等动载荷下的力学性态，例如岩石中的弹性波速、表征波传导过程中能量耗损的Q值（品质因数）、动态断裂韧度等。岩石力学性态的研究方法主要是现场和室内试验。现场试验有测量岩体原位变形性能和强度性能的承压板试验和剪切试验、现场三轴压缩试验和岩体渗透性试验等；室内试验有单轴压缩、三轴压缩、单轴拉伸、直接剪切、渗透试验等。现场试验在工程现场对岩体进行，室内试验在实验室内用规定尺寸的岩块试件在模拟的温、压条件下进行，在试件受力变形过程中测量其各种力学量之间的关系。通过试验可以测出岩体和岩块的弹性常数E、v和各种强度值以及渗透系数k等。对实验数据进行处理和分析，可以得出岩石的破坏准则、屈服条件和表示应力、应变、温度、时间等之间关系的本构方程（见本构关系）。目前对岩石较常用的破坏准则有库仑准则、莫尔准则和格里菲斯准则，屈服条件有特雷斯卡屈服条件、德鲁克-普拉格屈服条件、莫尔-库仑屈服条件等。至于岩石的本构方程，除了熟知的胡克定律之外，还有反映岩石弹塑性、粘弹性、粘塑性和粘弹塑性性能的诸多本构方程。岩体力学分析包括工程岩体和地质构造的力学分析，目的在于了解工程岩体中的应力、应变和岩体稳定性，岩石中断裂的扩展和波的传播，地质构造的成因、空间分布和演化，地震的孕育、发生和前兆等。工程岩体的力学分析可分为地下工程和地面工程两个方面；前者包括铁道、公路和水工隧洞、地下发电厂房、采煤和采矿巷道、人防和国防地下工程等，后者包括矿山的露天采场、水库库岸、河流、道路等的边坡和高大建筑物（主要是水坝）的地基等。四工程周围岩体受力地下工程周围岩体（简称围岩）的受力主要来自3个方面：上覆岩层的重力、地壳运动引起的构造应力和硐室开挖引起的附加应力。地下工程岩体的力学分析就是要确定硐室在开挖期间、已开挖成型而尚未支护期间和施加支护投入运行之后的围岩（和支护）应力和变形，从而选择合理的硐型、开挖步骤、支护方案和支护时机，并对可能发生的塌方、岩爆等做出预测预报，以确保硐室施工和使用的安全。地面工程岩体的力学分析处理的主要是岩体的开裂与滑移问题。水坝（特别是大跨度高坝）所承受的上游巨大水压，最终全部要传递给坝基岩体来承受。坝基岩体破裂，轻则引起渗漏，重则导致坝基岩体沿某个易滑面向下游滑去，造成严重后果。各种边坡都是主要靠岩体自身的强度来保持其稳定性的滑坡，危及人民生命财产的安全；坡角过缓，则会增加开挖工程量，浪费投资。不良岩体、断层破碎带、软弱夹层等恶劣地质条件是地下和地面岩石工程都会遇到的难题。因此，无论是地下或地面岩石工程，都需要在工程地质勘探和岩石力学性质实验研究的基础上，针对具体工程岩体的特点，综合运用现有的固体力学、流体力学等的理论和方法，对岩体的应力、应变、变形、位移、流体的运动以及它们在不同阶段的变化做出尽可能符合实际的分析，以保证岩石工程的安全和稳定；或在发现问题之后，适时地根据岩体力学分析结果采取治理或加固措施。后来又学习了更加深入的山岩压力、有压隧洞、岩基应力和岩坡稳定的相关内容，应用了大量材料力学的知识。例如，在很多工程建设中，会遇到岩石边坡，公路或铁路的路堑边坡，露天开采的矿山边坡，水利水电工程中的库岸边坡，渠道边坡，隧洞进出口边坡等等。众所周知，岩体常被各种方位的地质结构面切割成不同形状的块体。因此，工程实践中所遇到的岩坡，多为岩块所组成。在一般情况下，结构面的强度远低于完整岩体的强度，岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式。结构面的形状或性质稍有改变，则岩坡的稳定性将会受到显著的影响。岩坡的失稳情况，按其破坏方式主要可分为崩塌与滑坡两种。崩塌是指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下，其特点是，在崩塌过程中，岩体中无明显滑移面，同时下落岩块或未经阻挡而直接坠落于坡脚。或于斜坡上滚翻，滑移，碰撞，最后堆积于坡脚。滑坡是指岩体在重力作用下，沿坡内软弱结构面产生整体滑动，其滑动面往往深入坡体内部，有时甚至延伸到坡脚以下。五小结岩石力学是在近几十年才逐渐发展成为一门学科的。在其发展初期，岩石力学主要是沿用了弹性力学、塑性力学和土力学的一些理论和方法，因而在反映岩石材料的非连续和非均质性、各向异性、应力-应变关系的非线性、流变性等复杂性质方面往往遇到许多困难。为此，发展了一些新的、符合于岩石材料特点的理论和方法，但尚不完善。岩石力学是一个边缘学科。它正与其他学科相互渗透，例如非线性科学、人工智能等。可以预期，在不久的将来，岩石力学将会在有效地解决实际问题方面取得更大的进展。八个星期的岩石力学学习，使我对于之前的工程地质和土力学的学习有了更深刻的理解，知道了很多现代工程的岩土技术和岩土工程研究前沿的研究方法和主要应用的分析实验手段，将对之后研究生阶段的深入研究有着重要的意义。