岩石力学,影响岩石力学性质的因素

(一)围压 设地壳深部一岩块与地表距离为z，上覆岩层密度为ρ，重力加速度为g，则该岩块受上覆岩层的压力为σz。在σz的作用下，岩块有水平方向扩张的趋势，但由于围岩的制约，不允许横向扩张，即ex=ey=0，因此，水平方向的压应力σx=σy。则有： 构造地质学(第二版) 式中：μ为泊松比。在地壳深处，岩石处于高温、高压状态，延性明显增加，应力差减小。当μ=0.5时：σx=σy=σz=ρgz，τxy=τxx=τyz=0。此时岩石处于静水压力状态。 带有围压的岩石力学实验是将圆柱形试件放在密封压力室内，四周用油或气体施加围压σ2=σ3，由活塞施加轴向载荷σ1。以σ1-σ3为纵坐标，以应变ε为横坐标，即可绘制出应力-应变曲线。 在不同围压下进行的大理岩三轴实验表明(图3-31)，随着围压增加，岩石弹性极限增大，延性增强，强度及破坏前的应变增大。但岩石类型不同，所受影响的程度不同。 图3-31 大理岩在不同围压下应力-应变曲线 (据Karman，1912) 对碳酸盐类岩石及砂岩来说，围压对弹性极限的影响较小，对延性影响较大。例如，Carrara大理岩(图3-31)在围压为零时呈现脆性，在应变小于1%时即发生脆性破裂；当围压增加到50MPa时出现脆-延性过渡状态；当围压达68.5MPa时则出现明显的延性流动。 对大部分硅酸盐类岩石来说，围压的加大将使弹性极限有显著提高，但破裂前的永久变形量提高不大。玄武岩和花岗岩在室温下脆-延性转化的围压为1000MPa，而石英岩在2000MPa时仍为脆性。 围压对岩石力学性质影响的原因在于围压增加使固体物质质点彼此靠近从而增加了岩石内聚力。 (二)温度 在地壳常温层以下，温度随深度的增加而增加。估计地壳底部温度可高达1100～1300℃。因此，在研究地壳岩石变形时必须考虑温度因素。 在固定围压、不同温度条件下进行的岩石力学实验表明，温度升高可降低岩石的弹性极限和强度，促进岩石的延-脆性转化。 图3-32是花岗岩在500MPa围压、各种温度下的应力-应变曲线。在室温情况下花岗岩是脆性的；在300℃时已产生显著的永久变形；在800℃时几乎是完全延性的。 图3-32 花岗岩在500MPa围压各种温度下应力-应变曲线 (据Griggs et al.) 温度还可以促进蠕变和松弛现象的发生和发展。 温度升高产生延性的原因是由于在高温条件下岩石内部分子的热运动增强，因此削弱了岩石的内聚力，使晶粒容易产生滑移。 (三)孔隙液压 地壳的岩石中含有各种原生或次生的孔隙或裂隙。对结晶岩石来说，原生孔隙或裂隙往往存在于矿物颗粒接触面间或矿物内部(如气、液包裹体)，沉积碎屑岩的孔隙存在于碎屑颗粒之间。人们用孔隙率表示岩石中孔隙的多少： 构造地质学(第二版) 式中：n为孔隙率；Vv为岩石中孔隙的体积；Vs为不含孔隙岩石的体积。一般情况下，砂的孔隙率为40%，Handin et al.(1963)给出Berea砂岩的孔隙率为18.2%，Repetto粉砂岩的孔隙率为5.6%，Hasmark白云岩的孔隙率为3.5%。 如果岩石的孔隙中含有水，在成岩过程中孔隙缩小将造成孔隙内的液体对矿物颗粒产生一种压力，这种压力与矿物表面垂直，称为孔隙液压。根据石油、天然气开发的实际资料，孔隙液压随着岩石埋藏深度的增加而增加，但并非呈简单的线性关系，在一定深度上两者趋近相等。设λ=孔隙液压/围压，则随着深度增加，λ→1。 由于孔隙液压与矿物颗粒表面垂直，所以将直接减缓围压的作用。设围压为P，孔隙液压为Ps，则有效围压Pe=P-Ps。因此孔隙液压对岩石力学性质的影响与围压相反：它使岩石的延性、强度和弹性极限降低，脆性增加。 图3-33是印第安纳石灰岩在68.950MPa围压条件下不同孔隙压力时的应力-应变曲线。当孔隙压力为0时(曲线⑦)，在实验的高围压当孔隙压力为0时(曲线⑦)，在实验的高围压情况下灰岩的弹性极限及强度很高，并出现应变硬化；当孔隙液压与围压相等时(曲线①)，由于孔隙液压与围压抵消，应力-应变曲线与单轴实验相同；当孔隙液压小于围压时，应力-应变曲线介于曲线①和⑦之间。从图3-33中可以清楚看出，随着孔隙液压增高，石灰岩弹性极限、强度及延性变形迅速减小。 图3-33 印第安纳石灰岩的应力-应变曲线 (据Spencer，1981) 围压68.950MPa；孔隙压力：①68.950MPa，②65.055MPa，③55.160MPa，④41.370MPa，⑤34.475MPa，⑥27.580MPa，⑦0MPa 孔隙中的流体对变形的另一种作用称为水弱化作用。如不含水石英在500MPa围压下500℃时可承受3500MPa应力，当含水量为0.1%时，同等条件下的强度仅为100～200MPa。 (四)时间 时间对岩石力学性质的影响是多方面的。如快速加力岩石可表现脆性变形，缓慢加力脆性物质也能出现塑性变形。又如，当多次、重复加力时，在没有达到岩石强度极限的情况下可使岩石发生脆性破坏。或者说，多次重复加力可以降低岩石的破坏强度(图3-34)。当在重复加力情况下破坏应力降低到某一极限值时，如继续降低应力，无论重复加力多少次也不能引起岩石破裂。该极限值称为疲劳极限。 图3-34 某金属耐力曲线 (据M.P.Billings，1972) 在地质构造的应力-应变解析中，时间对岩石变形的影响主要体现在应变速率、蠕变和松弛三个方面。 1.应变速率 应变速率是指单位时间内应变的变化量： 构造地质学(第二版) 式中： 为应变速率；ε为应变；t为时间，常用秒(s)作单位。 图3-35 500℃，500MPa条件下Yule大理岩在不同应变速率下的应力-应变曲线 (据Heard，1963) 随着应变速率降低，岩石强度降低，弹性极限下降，塑性变形增加。图3-35是500℃，500MPa条件下不同应变速率时Yule大理岩应力-应变曲线。从图中可以看出，在应变速率为4.0×10-1/s时，182MPa应力才可以产生10%的应变；应变速率为3.3×10-8/s时，小于45MPa的应力即可产生10%的应变。 一般认为，地壳缓慢运动的应变速率 =10-14～10-15/s。实验室中最慢的实验可以模拟的应变速率为 =10-8/s。因此需根据实验外推。Eyring(1960)的外推方程式为： 构造地质学(第二版) 式中：E为扩散激活能；R为Bolzman气体常数；T为绝对温度；A为具有应变速率量纲的实验常数；σ为应力差；f(σ，t)是与温度和应力差有关的常数。 2.蠕变 蠕变是指岩石在恒定载荷作用下应变随时间缓慢增长的现象。在地壳变形过程中，时间以百万年计，因此蠕变现象是重要的。尽管实验室实验中很难模拟如此长时间内的蠕变变形，但可以充分显示时间对岩石变形的影响。 图3-36是索伦霍芬石灰岩蠕变实验曲线。该石灰岩在室温常压下，强度为251.06MPa。在长期实验中，在恒定137.30MPa压力作用下即发生变形：第一天缩短0.006%，10天后缩短0.011%，100天后缩短0.016%，400天后的缩短量超过0.019%。 典型蠕变曲线由三部分组成(图3-37)：①过渡蠕变阶段(AB段)，应变速率在该阶段随时间递减，达到B点时应变速率最小，如果在该阶段卸载应变恢复为零；②稳定蠕变阶段(BC段)，应变速率保持常量，如果在该阶段卸载，将保留一部分永久变形；③加速蠕变阶段(CD段)，应变速率随时间增加，达D点时岩石发生破坏。 图3-36 索伦霍芬石灰岩在恒定应力下的蠕变曲线 (据Griggs，1939) 图3-37 典型蠕变曲线 蠕变的应变以下式表示： εt=εe+εⅠ(t)+εⅡ(t)+εⅢ(t) (3-38) 式中：εe为瞬时弹性应变；εⅠ(t)、εⅡ(t)和εⅢ(t)分别为过渡蠕变、稳定蠕变和加速蠕变。 蠕变受温度的影响很大，温度升高使蠕变容易发生并使蠕变速率加大(图3-38)。 蠕变也受应力控制。图3-39是在不同载荷下雪花石膏的蠕变曲线。曲线表明：应力越大，稳定蠕变持续时间短，变形迅速进入加速蠕变阶段。 图3-38 不同温度条件下蠕变曲线 (据A.H.Sully，1949) 图3-39 不同载荷下雪花石膏的蠕变曲线 (据Griggs，1940) 围压不同蠕变量也有很大变化：随着围压增加蠕变变形减小。 3.松弛 松弛是指应变保持不变时随着时间应力逐渐减小的现象。 蠕变、松弛和应变速率共同说明时间对岩石变形的意义。在以百万年为时间单位的地质历史时期中，时间因素对岩石变形的影响是巨大的。 (五)外力作用方式 外力作用方式不同，岩石的力学行为也不同。在张力的作用下岩石容易发生脆性破裂，在同等环境的压缩条件下，岩石则显示延性(图3-40)。 图3-40 围压为300MPa、在不同温度条件下索伦霍芬石灰岩在拉伸或压缩下应力-应变曲线 (据Spencer，1981) 索伦霍芬石灰岩的拉伸和压缩实验表明：外力作用方式不同，灰岩的脆延性转化的条件不同，拉伸时脆性转化为延性所需温度远远大于压缩时的转化温度。在400℃、300MPa围压的压缩条件下，已发生脆延性转化，在此条件的拉伸情况下灰岩仍为脆性变形。

有机


生物大分子化合物的多核苷酸聚合，生命的基本物质之一。首次发现并隔离于1868年由Michel的脓液。核酸是广泛存在于所有动物，植物细胞，微生物，体内核酸结合蛋白通常与核蛋白的形成相关联。不同的核酸，其化学组成，所述不同的核苷酸等的顺序。根据不同的化学组合物，所述核酸可分为核糖核酸，简称RNA和DNA，简称为DNA。 DNA被储存，复制和传递遗传信息的主要物质基础，RNA在蛋白质合成过程中的产品，其中包括转移RNA，所谓的tRNA，携带和活化氨基酸转移中起重要作用起到了重要作用;信使RNA，mRNA的简称是蛋白质合成的模板;核糖体RNA，简称rRNA基因，主要是地方的细胞蛋白质的合成。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质生物合成中也占有重要的地位，从而起到了一系列重大生命现象中成长的决定性作用，遗传变异。
核酸具有在实际应用方面的一个非常重要的作用，已发现近2000种遗传性疾病和DNA结构。如人类镰刀形红细胞贫血症是由于血红蛋白分子中的氨基酸的变化，白化基因缺陷病毒谁是亲酪氨酸黑色素的产生是由于该DNA分子上的酶的患者的遗传密码。肿瘤，病毒感染，在主体等与核酸相关的辐射效应。自从20世纪70年代遗传工程的兴起，人工方法可用，这样的人重组的DNA，使得能够创建新的生物物种。如基因工程中的应用已使大肠杆菌产生胰岛素，干扰素和其他贵重生化药物

刚好这两门课 我都在学
工程地质学 主要从讲地质方面的工程问题，很多地质学内容
比如：岩石的构造，地质构造 第四纪沉积物 总之和地质学相关的东西很多
属于专业基础课程

土力学 顾名思义 主要是讲土的
涉及土的很多力学性质 ：应力压缩性 抗剪强度 土压力
计算的比较多


我暂时的只能理解这么多 希望能帮到你

　　岩石力学的研究方法主要是：科学实验和理论分析。科学实验包括室内试验、野外试验和原型观测（监控）。室内试验一般分为岩块（或称岩石材料，即不包括明显不连续面的岩石单元）试验和模型试验（主要是地质力学模型试验和大工程模拟试验）。野外试验和原型观测是在天然条件下，研究包括有不连续面的岩体的性状，是岩石力学研究的重要手段，也是理论研究的主要依据。理论分析是对岩石的变形、强度、破坏准则及其在工程上的应用等课题进行探讨。在这方面，长期以来沿用弹性理论、塑性理论和松散介质理论进行研究。由于岩石力学性质十分复杂，所以这些理论的适用范围总是有限的。近年来，虽然发展了一些新的理论（如非连续介质理论），但都不够成熟。1960年代以来，数值分析方法和大型电子计算机的应用给岩石力学的发展创造了有利条件。用这种方法和计算设备可以考虑岩石的非均质性，各向异性，应力－应变的非线性和流变性，粘、弹、塑性，等等。但是由于当前岩石力学的试验方法较落后，还无法为计算提供准确的参数及合适的边界条件，使计算技术的应用受到影响。
　　在研究中，一般应注意以下三个基本问题：①岩石是一种复杂的地质介质，研究工作都须在地质分析，尤其是在岩体结构分析的基础上进行；②研究岩石力学的电要目的是解决工程实际问题，由于在工程实践中岩石力学涉及地球物理学、构造地质学、实验技术、计算技术、施工技术等学科，因此有关学科的研究人员以及工程勘测设计，施工人员的密切合作至关重要；③岩石性质十分复杂，目前使用的理论和方法还不能完全描述自然条件，因此强调在现场对岩石的性状进行原型观测，并利用获得的资料验证或修改理论分析结果和设计方案。对工程实践而言，岩体中的非连续面和软弱夹层往往是控制岩体稳定的主导因素。它们的力学特性，特别是流变性及其对建筑物的影响，日益受到重视。

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，是力学的一个分支。研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它是一门新兴的,与有关学科相互交叉的工程学科,需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学等知识，并与这些学科相互渗透。

岩体力学的形成和发展，是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。岩块物理力学性质的试验，地下洞室受天然水平应力作用的研究，可以追溯到19世纪的下半叶。20世纪初，出现了岩块三轴试验，课题内容主要集中在地下工程的围岩压力和支护方面。1920年，瑞士联合铁路公司采用水压洞室法，在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中，进行原位岩体力学试验，首次证明岩体具有弹性变形性质。不久，弹性力学被引入岩体力学的研究，并成为解决岩体工程问题的重要理论基础。1950～1960年，岩体力学扩大了应用范围，得到了比较全面的发展。这一时期除了地下洞室围岩稳定性研究以外，还有岩质边坡和地基岩体稳定性研究等；开始利用深孔应力解除法，实测岩体中的天然应力；岩体的空隙性，特别是岩体的裂隙空隙性、岩体中的不连续面，以及岩体力学性质的各向异性和不连续性的研究，被提到重要地位；逐渐发展了原位岩体性质的各项测试技术和试验研究；在预测和评价岩体稳定性方面，发展了图解分析法，以及块体极限平衡理论分析法；在加固和稳定岩体措施方面，提出了效果良好的锚喷法。这一时期形成了著名的奥地利学派，他们认为岩体力学属不连续介质力学，岩体的强度和变形特性，主要受岩体结构内部单元岩块之间的联结力以及岩块之间的相对位移所控制。他们的研究成果，促进了岩体力学的发展。1957年，法国的J.塔洛布尔（曾译J.塔罗勃）著《岩石力学》，从岩体概念出发，较全面系统地介绍了岩体力学的理论和试验研究方法及其在水电工程上的应用。至50年代末期，岩体力学形成了一门独立的学科。60年代以来，岩体力学的发展进入了一个新的历史时期，研究内容和应用范围不断扩大，对不连续面力学效应和岩体性能进行了研究，取得了成果和发展；有限元法、边界元法、离散元法先后被引入，岩体中天然应力量测的加强与其分布规律不断被揭示。在中国，系统地研究岩体力学始于50年代初期。1952年出版了《矿内地压与顶板管理论文专集》。1956年开始开展了原位岩体力学性质的试验研究。1965年明确提出了岩体结构概念，并逐渐形成了岩体力学性质和岩体稳定性主要受岩体结构控制的“岩体结构控制论”，为岩体力学的发展作出了贡献。 形成历史 发展前沿 1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地利学派。¬同年，国际大坝会议设立了岩石力学分会。¬1956年，美国召开了第一次岩石力学讨论会。¬1957年，第一本《岩石力学》专著出版。¬1959年，法国马尔帕塞坝溃决，引起岩体力学工作者的关注和研究。¬1962年，成立国际岩石力学学会(ISRM)。¬1966年，第一届国际岩石力学大会在葡萄牙的里斯本召开。 岩体结构与结构面的仿真模拟、力学表述及其力学机理问题裂隙化岩体的强度、破坏机理及破坏判据问题岩体与工程结构的相互作用与稳定性评价问题软岩的力学特性及其岩体力学问题水-岩-应力耦合作用及岩体工程稳定性问题高地应力岩体力学问题岩体结构整体综合仿真反馈系统与优化技术岩体动力学、水力学与热力学问题岩体流变与长期强度问题岩体工程计算机辅助设计与图像自动生成处理。

岩石作为自然界的一种天然材料，对其变形、强度和破坏特性的研究也是沿着材料力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学和损伤力学逐步展开的。由于水库大坝、铁路隧道、跨江桥梁等重大工程项目的兴建，以及地下采矿业和人防工程的巨大发展，刺激了对岩石力学性质的研究，岩石材料的天然复杂性也越来越为人们所认识。1956年4月，在美国Corolado矿业学院举办的岩石力学讨论会上，提出了“岩石力学（rock mechanics）”这个名称［28］，从而成为一个独立于一般固体力学的新学科。公认的岩石力学定义是美国岩石力学学会（The US National Committee on Rock Mechanics）在1964年首先提出的，随后于1974年修改为［29］：岩石力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的学科，是探讨岩石和岩体对其周围物理环境力场的反应的力学分支。 40年来，人类活动领域的扩大、实验手段的提高、数学方法的发展，使得岩石力学自身又迅速分化为许多学科：岩土塑性力学、岩石断裂力学、岩石损伤力学、分形岩石力学、节理岩石力学、岩石流体力学、岩石流变学、岩石破碎学、矿山岩石力学、软岩力学……［30～39］。如果以研究的手段和目标来看，则可以将岩石力学研究的内容分成如下两类： 一是利用实验室的岩样参数，结合原位试验和工程实际，给出各种经验公式，以利用有限元等数值计算方法；数值分析结果通常还要经过适当的模型或现场试验来证实。这一方法具有很高的实用价值，但其结果具有局限性，只是在一定的范围内是准确的。与之相应的数值计算、反分析方法、智能预测方法等也得到了充分发展［40～43］。 另一是从细观上研究岩石材料内部的破坏过程，以期确切地理解岩石变形破坏的物理特征，并寻求实验室岩样结果的验证。但这些理论工作赖以建立的基础与岩石材料的真实情况并不完全相符。最为重要的是，岩石在细观上或者说在微分角度上是不均匀的。 上述两个方面都牵涉到一个基本问题，即实验室有关试验结果只是具体岩样的宏观力学性质，它随岩样而变化，并不完全等同于岩石材料的力学性质。岩石的变形性质不具备尺度的相似性。这固然是众所周知的事实，但在讨论强度准则、失稳破坏等问题时，经常不能予以明确区分。仅举一例予以说明。 基于单个裂纹的扩展或多个裂纹的贯通得到的各种Griffith强度准则，可以用来讨论岩石的抗拉强度和抗压强度的比值，进而利用实际岩样的试验数据来评价、判断这些强度准则的合理性［44～47］。这就隐含了一个假设：岩样受拉和受压达到极限应力时，标志着裂纹的扩展。 然而这样的假设无论如何是难以成立的。因而，不可能希望岩样的试验结果来证实基于分析局部材料变形特性得到的理论强度准则。就此而论，关于强度准则形式的若干讨论［48～50］，如果不能明确其建立的基础和应用的范围或方式，是很难得到统一意见的。

由于在工程实践中岩石力学涉及地球物理学、施工技术等学科、弹：①岩石是一种复杂的地质介质，也是理论研究的主要依据，尤其是在岩体结构分析的基础上进行，并利用获得的资料验证或修改理论分析结果和设计方案。野外试验和原型观测是在天然条件下：科学实验和理论分析，即不包括明显不连续面的岩石单元）试验和模型试验（主要是地质力学模型试验和大工程模拟试验），等等。理论分析是对岩石的变形、塑性理论和松散介质理论进行研究，因此强调在现场对岩石的性状进行原型观测、野外试验和原型观测（监控）。1960年代以来，还无法为计算提供准确的参数及合适的边界条件，研究工作都须在地质分析，长期以来沿用弹性理论、破坏准则及其在工程上的应用等课题进行探讨，目前使用的理论和方法还不能完全描述自然条件，因此有关学科的研究人员以及工程勘测设计。在这方面。由于岩石力学性质十分复杂。室内试验一般分为岩块（或称岩石材料；③岩石性质十分复杂，所以这些理论的适用范围总是有限的，施工人员的密切合作至关重要，使计算技术的应用受到影响，数值分析方法和大型电子计算机的应用给岩石力学的发展创造了有利条件，各向异性，虽然发展了一些新的理论（如非连续介质理论）、强度。用这种方法和计算设备可以考虑岩石的非均质性、计算技术、实验技术，但都不够成熟，粘，一般应注意以下三个基本问题、塑性、构造地质学；②研究岩石力学的电要目的是解决工程实际问题。对工程实践而言。但是由于当前岩石力学的试验方法较落后。
在研究中。近年来。它们的力学特性，特别是流变性及其对建筑物的影响。科学实验包括室内试验　　岩石力学的研究方法主要是，应力－应变的非线性和流变性，是岩石力学研究的重要手段，日益受到重视，岩体中的非连续面和软弱夹层往往是控制岩体稳定的主导因素，研究包括有不连续面的岩体的性状

【土力学】（soil mechanics） 研究土的物理、化学和力学性质及土体在外力、水流和温度的作用下的应力、变形和稳定性的学科；
【岩石力学】（rock mechanics ）研究岩石的物理、化学、力学性质和岩体在环境条件下及荷载作用下应力、变形和稳定性的学科
区别：研究对象不同，从英文名字上直接可以看出，土力学的研究对象是土体；而岩石力学的研究对象是岩体
联系：都是研究其对象的力学属性及其行为