石油工程岩石力学（精选10篇）
石油工程岩石力学 篇1
石油工程岩石力学课程是石油工程专业的一门应用基础课程。随着油气工业由浅层、中深层逐渐走向深层, 从常规油气到非常规油气资源, 地层的岩石力学特性已成为安全高效开发油气资源必须考虑的重要方面, 成为井眼轨迹优化、钻井方式优选、井壁稳定分析、完井方式及完井管柱优化、储层压裂改造等技术的基础及复杂油气藏开发方案编制的重要依据, 西南石油大学于2004年在国内率先出版了《岩石力学与石油工程》专著, 并相继对地质资源与地质工程、石油与天然气工程等专业开设了“石油工程岩石力学”课程, 但与“油层物理”等专业基础课相比, 石油工程岩石力学还属于新兴学科、新设课程。该文围绕石油工程岩石力学的学科特点、课程的合理定位、教学内容的优化以及教学方法的提升等方面进行了研究、探讨。
1 石油工程岩石力学的学科特点及教学内容优化
1.1 石油工程岩石力学的学科特点
随着油气勘探开发走向深层、复杂储层, 深层岩石的力学行为特征及其评价理论、技术在油气勘探开发理论创新与技术发展中的重要基础作用日益凸显, 但由于受油气藏地质特征的影响, 与传统岩石力学相比, 石油工程岩石力学具有如下显著特点[3]。
(1) 地层赋存深度变化范围很大, 地质环境 (地层结构、温度、压力) 复杂, 受其影响, 岩石的力学行为特征差异较大。
(2) 所研究岩石/岩体不可避免地与油气储层中油、气、水以及井筒工作液 (钻井液、完井液、压裂液等) 接触, 因此流体-岩石的物理化学相互作用影响显著。
(3) 受复杂赋存地质环境 (高温、高围压、高流体压力) 的影响, 岩石/岩体变形、破坏通常为多场 (温度-压力-流体) 耦合作用结果, 对其过程进行描述、力学表征难度较大。
(4) 受钻井深度大、井眼尺寸小、井眼轨迹复杂等因素的制约, 岩石力学特性的原位测试基本没有可能, 加之深部取心费用高, 可用于实验评价的岩心数量少, 大多地层的岩石力学特性及稳定状态只能借助地震、测井等地球物理技术间接进行分析、评价。
综上, “三高” (高温、高围压、高流体压力) 环境下的变形、破坏特征以及复杂流体作用下的岩石力学行为特征及其工程效应是石油工程岩石力学学科的核心与基础;围绕这一核心与基础, 建立相适应的物理实验、数值模拟仿真、地球物理预测与评价等技术、方法则是该学科发展、提升的关键;而以其核心与基础为指导, 建立其在油气勘探、开发的各个工程环节中的应用理论、方法则是石油工程岩石力学推动实际生产力的根本保障。
对石油工程专业在校本科学生, 石油工程岩石力学则是其学习后继钻井完井工程、采油工程、油藏工程三大专业主干课程必须具备的基础知识。正因如此, 国内各石油院校在教学规划中相继增设了岩石力学相关的教学内容[2,3]。
1.2 课程定位及教学内容优化
考虑到石油工程岩石力学的学科特点, 结合后续钻井完井工程、采油工程、油藏工程三大专业主干课程的需求, 石油工程岩石力学的学习教学应以石油工程概论、石油测井、地质学基础、材料力学以及油层物理等课程为基础。因此石油工程岩石力学在本科生阶段定位于对岩石力学尤其深部地层条件下岩石力学基本理论、研究方法的理解、掌握以及对石油工程岩石力学在石油工程中作用、地位的了解;而对硕士阶段则定位于重点掌握利用石油工程岩石力学解决石油工程具体问题的理论、技术, 培养学生利用石油岩石力学服务于工程实际的能力。
考虑本科、硕士培养目标、教学需求的阶段差异性及课程定位的差异, 对不同阶段的教学内容梳理、优化如下。
本科阶段以石油工程岩石力学的基本概念、基本理论、基本方法、基本原理以及深部地质环境下岩石的力学特性、行为特征为讲授重点, 并以直井井眼稳定性等石油工程岩石力学的典型应用为依托, 深入浅出地系统介绍石油工程岩石力学理论、原理、方法及基本参数等的应用, 理论与应用相结合, 逐步培养学生应用石油工程岩石力学知识分析问题和解决问题的能力, 以及以此为基础开展自主学习获取新知识的能力。
硕士阶段则在深部温度、压力、流体环境下岩石力学行为特征、强度理论系统教学的基础上, 结合石油工程实际需求, 开展相应的岩石力学应用专题教学, 比如基于岩石力学的井眼轨迹优化、井壁稳定分析、出砂预测等工程实例分析。进一步夯实理论基础, 强化、提升应用石油工程岩石力学知识分析、解决问题的能力。
2 推进、完善石油工程岩石力学教材的系统化、数字化
教材不仅是教学内容、教学方法的载体以及教学活动的重要依据和保障, 同时还是教学内容优化、教学成果巩固的集中体现。高水平的教材不仅包括教学内容、反映学科的进展、动向, 还是教育理念、思想的传达与体现。
目前, 国内已有的面向石油工程专业本科专业的石油工程岩石力学教材较少, 基本都是以科学、技术人员为阅读使用对象;依据石油工程岩石力学的学科特点、课程定位以及教学需求建设适合于本、硕不同学习阶段的教材十分必要, 并与之相适应地构建试题库、标准化教学考核指标, 形成与之相适应的课程考核体系, 科学系统化教材。
计算机技术和互联网技术为石油工程岩石力学信息化教学的实现提供了机遇与保障。充分利用现代教育技术的优势、成果, 加强课程的电子和网络化建设, 实现文字教材与电子教材、网络教材的深度、有机结合, 更直观、更大信息量的呈现石油工程岩石力学典型案例, 同时也更及时、更便捷地传递、展示石油工程岩石力学最新动态、前沿进展。实现教材的立体化、数字化, 为学生结合自身知识结构、学习兴趣进行自主学习提供便利条件。
3 运用数值模拟仿真技术, 生动、形象化课堂教学
与经典岩石力学相比, 石油工程岩石力学研究、服务对象主要为井壁力学稳定性分析、水力压裂方法及计算、生产套管损毁分析、油气井生产出砂等地下深部的油气井工程问题, 工程表现及岩石力学行为不具可见性, 相关概念、知识点抽象性强, 容易导致课堂教学枯燥、乏味, 难以有效激发、培养学生的学习热情。
随着计算机技术及数值模拟的迅猛发展, 国内外涌现出了一大批基于不同数学方法的数值模拟仿真软件, 如ANSYS、FLAC3D、ABAQUS、RFPA、COMSOL等。基于已有的数值模拟软件建立适用于石油工程特点的岩石力学数值仿真技术, 运用数值仿真技术手段再现不同条件下岩石的变形、破坏, 不仅克服了常规岩石物理实验观测难、可对比性差、重复测试费用高、周期长、不易实现等问题, 可替代部分物理试验[4];更重要的是能够更立体、直观地呈现许多物理试验所不能观察到的现象, 如岩石破裂过程中的结构演化、应力演化等, 从而使得课堂教学更生动、形象, 有利于最大程度激发学生的学习热情与兴趣。
4 科学设置开放实验, 提升对课程知识的实践应用能力
实验教学是理论教学的延伸、拓展, 是理论联系实际的重要环节。开放性实验, 体现了高等教育以学生为中心的理念, 旨在为学生提供一个能够充分发挥自主性、创造性的实验学习环境, 最大程度发挥其创造能力[5,6,7]。
考虑石油工程岩石力学课程的教学需求及学生的兴趣, 结合学科发展动态及学术关注热点, 充分利用依托本校建立的“油气藏地质及开发工程重点实验室”岩石物理分室以及本校的石油与天然气工程国实验教学中心、油气开发虚拟仿真实验教学中心等的实验室条件, 相继开设了“水化作用下的泥岩力学特性研究”、“页岩断裂韧性实验研究”、“裂缝应力敏感性性实验研究”等一系列应用性较强的设计型、综合型实验, 不仅使学生对课堂教学内容的掌握得到了进一步的巩固、提升, 同时还极大地锻炼了学生的实验能力和实践能力, 并在实验过程中培养、提升了学生主动提出问题、分析问题和解决问题的科研素养与能力。
5 强化科研反哺教学, 拓展学术视野、培养科研思维
及时跟踪、了解、掌握国内外石油工程对岩石力学的需求以及石油工程岩石力学最新学术动态、前沿, 并结合教师自身的科研工作, 将学术新进展及科研成果与专业建设、课程建设、课堂教学进行有机结合, 并将科研课题成果融于课堂教学实例, 不仅能比较有效的解决教材与日益发展的石油工程技术对岩石力学需求之间的知识断层, 开拓学生视野、扩大学生知识面, 深化学生对教学内容的理解, 培养、发展其创新思维、创造精神;而且还可极大地丰富和更新课程的知识体系, 促进石油工程岩石力学的学科发展。
此外, 通过鼓励、吸收部分学生积极参与石油工程岩石力学相关的在研科研课题, 不仅有助于深化学生所学知识的理解, 强化学生对课堂所学知识的应用, 同时还将培养学生的学术敏感性以及解决问题的科研能力。
6 结语
由于研究对象的复杂性、研究内容的多样性, “石油工程岩石力学”作为石油工程专业培养体系中的一门专业基础课程, 需紧密结合后继课程的教学内容需要及油气井工程、油气开发工程专业培养方案的需求, 科学厘定本、硕不同阶段的课程定位, 系统优化课程教学内容, 数字立体化配套教材, 科学化教学方法、教学管理, 构建科学的课程教学体系, 从而推动石油工程岩石力学教学发展, 为培养适应我国油气战略需求、具备工程实践能力与理论技术创新能力的人才奠定基础。
摘要：系统分析了石油工程岩石力学的学科特点, 结合石油工程专业课程的教学需要及油气井工程、油气开发工程的需求, 科学厘定了《石油工程岩石力学》课程在本、硕不同阶段的课程定位, 提出了通过优化教学内容, 科学教学方法, 综合数值仿真、开放性实验等现代教育技术激发学生主动性, 通过科研反哺开拓学生视野、扩大学生知识面培养创新思维、创造精神的观点、措施。以期推动石油工程岩石力学的教学发展, 为培养适应我国油气战略需求、具备工程实践能力、理论技术创新能力的人才奠定基础。
关键词：石油工程岩石力学,教学质量,课程定位,提升措施
参考文献
[1]刘向君, 罗平亚.岩石力学与石油工程[M].北京:石油工业出版社, 2004.
[2]苏堪华, 龙芝辉.“油气井工程岩石力学”课程教学改革探索[J].重庆科技学院学报 (社会科学版) , 2012 (15) :158-159.
[3]李玮, 刘永建, 殷代印, 等.石油工程中“岩石力学”课程的教学改革研究[J].科技促进发展, 2010 (10) :161.
[4]王述红, 唐春安, 朱万成, 等.数值试验在岩石力学实验教学中的应用[J].实验技术与管理, 2003 (6) :140-143.
[5]计巧灵.改革传统教学模式, 加强实践创新环节[J].高等理科教育, 2006 (5) :101-103.
[6]赵文敏, 胡华, 周怡.开放实验教学模式的研究与探讨[J].实验室研究与探索, 2006 (9) :1116-1118, 1136.
[7]刘军.力学类课程体系优化与管理研究[J].科技资讯, 2014 (33) :146.
石油工程岩石力学 篇2
管理办法
（试行）
第一章
总
则
第一条
依据《中华人民共和国科学技术普及法》和《全民科学素质行动计划纲要》，为充分发挥社会科普资源的作用，加强科普教育基地建设，推动科普工作更好地开展，特制定本办法。
第二条
科普教育基地是依靠企事业单位以及社会各方面的力量建立的科普阵地。它是开展社会性、群众性、经常性科普活动的重要场所，是普及科技知识、弘扬科学精神和传播现代科技信息的有效载体。
第二章
科普教育基地的申报
第三条
申报对象
凡从事岩石力学与岩土工程相关的科研院所、大专院校、企事业单位、社会团体建立的，符合相关规定，且科普活动特色鲜明，科普工作成效显著，具有示范带动作用的场馆、设施或场所，均可申请成为中国岩石力学与工程学会科普教育基地。
第四条
申报条件
（一）具有法定代表人资格，或受法人正式委托，具有独立开展科普活动能力的单位。
（二）所从事的业务具有明确的科普内容，能发挥向公众开展科
-11-普教育、宣传和示范的作用。
（三）重视科普工作，愿意承担科普工作义务。有相关的管理制度，有分管领导，有具体部门管理，有长远的科普工作规划和工作计划。
（四）科普经费列入单位预算，保证科普活动开展；
（五）具有一定规模的科普设施和相对固定的科普活动场所，例如科普馆（展厅）、科普画廊（栏）、科普图书和科普演示设备设施等。
（六）有稳定的专兼职的科普工作管理人员和科普讲解员。第五条 申报材料
（一）填报《中国岩石力学与工程学会科普教育基地申报表》，内容包括单位基本情况、工作成效、工作计划、以及主管或推荐部门的推荐意见。
（二）提供加盖公章的营业执照及相关特许许可证的影印件和科普工作管理制度。
第三章
科普教育基地的认定
第六条
中国岩石力学与工程学会牵头组织有关专家组成科普教育基地评审小组，负责对申报单位的评审。评审小组根据评审条件对申报材料进行评议和现场考察，提出具体认定意见。
第七条
经评审认定的科普教育基地，由中国岩石力学与工程学会学会颁发“中国岩石力学与工程学会科普教育基地”证书、牌匾，并向社会公布。
第八条
经认定的科普教育基地，自动成为中国岩石力学与工
-12-程学会学会的团体会员，必须遵守“中国岩石力学与工程学会章程”和“中国岩石力学与工程学会会员管理规定”，按时缴纳团体会费，履行其职责和义务。
第四章 科普教育基地的工作
第九条
科普教育基地要以《科普法》为指导，根据自身特点和社会公众对科普的需求，做好科普活动内容的设计，开展有特色的科普活动。宣传普及岩石力学与岩土工程知识，要充分体现科学思想、科学精神、科学价值观和科学发展观，培养公众对科学探索的兴趣，反映科技前沿和社会热点问题。
第十条
博物场馆类科普基地，每年开放日不少于180天；科研院所实验室、陈列室、研究基地和科技企业类科普基地每年开放日不少于50天，年接待公众不少于2000人。对学生参观团体实行免费或半价优惠。自然保护区类基地在划定区域内向公众常年开放，注重利用保护区内的特有科普资源制作科普宣传品。
第十一条
利用多种形式开展科普活动。要运用科普宣传挂图、展板、录像片、宣传册、网站（页）等手段，采用科普专题讲座、培训、竞赛、表演、游戏、评奖、咨询等方式广泛开展群众性科普活动。每年至少组织两次有一定影响的科普活动。
第十二条
科普教育基地要与中国岩石力学与工程学会科普部保持密切联系，积极参加学会组织的各类普及岩石力学知识的活动。每年参加“全国科技周”、“全国科普日活动”等活动，并在活动期间对学会会员实行免费或优惠开放。
第十三条
与所在社区、乡镇、学校、机关、企事业等单位联合，走出去请进来，定期或不定期开展专项、专题科普活动。
第十四条
广泛利用社会力量，积极发展科普志愿者参与基地的科普工作。
第十五条
积极与新闻媒体合作，加强基地科普工作的宣传。
第十六条
积极参与科普工作的经验交流和理论研讨，不断探索科普工作的新思路、新方法。
第五章
科普教育基地的管理
第十七条
中国岩石力学与工程学会以各种方式支持中国岩石力学与工程学会科普教育基地的工作，包括推荐科普讲座专家、岩石力学专业技术专家、提供有关岩石力学知识的资料和信息、组织学会会员参观科普教育基地、开展基地科普经验交流培训会等。
第十八条
科普教育基地接受我会的科普工作指导，我会不定期组织有关单位或人员对科普教育基地进行检查与指导。
第十九条
科普教育基地举办的各类科普活动要及时向我会提交活动文字、影像资料以及公众参与的人数等有关统计数据。
第二十条
科普教育基地每年11月底之前向我会报送本科普工作总结和下科普工作计划。
第二十一条 对我学会所命名科普基地每两年进行一次综合考核，根据考核情况择优向中国科学技术协会推荐成为“全国科普教育基地”，享受国家给予公益性科普事业的相关优惠政策；并对在科普教育基地建设工作做出突出成绩的单位和个人给予表彰。
-14-第二十二条 有下列情况之一的，将撤消“中国岩石力学与工程学会科普教育基地”的称号：
（一）违反国家法律的；
（二）宣传封建迷信以及反科学、伪科学活动的；
（三）损害公众利益行为，经指出仍不整改的；
（四）已不具备科普基地条件的。
（五）有违反或不履行中国岩石力学与工程学会《中国岩石力学与工程学会科普教育基地管理办法》的。
第六章
附则
第二十三条 本办法由中国岩石力学与工程学会负责解释。
第二十四条 本办法自发布之日起施行。
浅析岩石工程的勘测方法与措施 篇3
关键词：岩石工程；勘测方法；问题；措施；
一、勘察工作对岩石工程的意义
岩石工程的勘察，简单一点来说就是工程地质测绘，是指根据建设工程的要求，运用地质、工程地质理论知识，在工程要求和地质条件允许的基础上，运用相关的技术来查明、分析、从而评价判断出建设场地的地质地理环境特征和岩土工程条件，编制建设工程勘察文件的活动。是建筑工程结构地基设计的基础，其直接与基础设计、施工的安全性、经济性和可行性的评价息息相关，所以说岩土的勘察工作在岩土项目建设工程当中是最重要的一个阶段，必不可少，对工程的顺利完成起到了无可替代的作用。
二、当前我国岩石工程勘察中所存在的一些问题
随着我国国民经济不断高速发展，人们对房屋、道路、桥梁等基础结构工程的要求也越来越高，如各种建筑物的风格迴异、美轮美奂等等，这就给我们的工程勘察工作带来诸多的难题，采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经难以跟上时代的脚步了，这就无可避免地出现了许多岩土工程勘察问题。作者经过总结，得出了以下几个方面：
1）勘测队伍的技术水平普遍不高
当前，勘测人员的技术水平参次不齐，普遍不高，与发达国家相比还有很大的差距。更有甚之，在某些企业，管理者为了减少成本，在组建勘测队伍之初，并没有选择那些技术水平高，但工资要求高的技术人员，却招聘一些工资低的农民工。这就使得在以后的勘测工作过程中，缺乏了一定的知识理论作为支撑，无法得出正确的勘测结果。水给我们的岩石建筑工程质量造成了很大的危害，严重地影响到了影响到施工进度，速度，以及施工质量。因此，要想获得高利益，高质量、高安全保证的岩石建筑工程，必须加快提高技术人员的专业水平。
2）管理体系的不完善
古人云：不以规矩，无以成方圆。这句话在我们的岩石工程勘察工作当中同样如此，要确保工程项目的顺利进行，必须加强对勘测工作的严格管理。而在我国很多的施工项目却存在管理不力的现象。最突出的体现就是，勘测人员没有按照规范，简简单单地把流程简化，不加以多次的验证就得出来结论，导致了岩石工程在以后使用的过程中存在了一定的安全隐患。这些安全事故的发生原因大多都是由于管理体系的不完善导致的的，所以说，只有加强对勘测工作的监管力度，制定完善的行业管理体系，才能更好地保证工程的质量与安全。
3）相对落后的勘察技术
经济在高速地发展，我们的勘测技术却停滞不前，传统的勘察方法和勘察手段已经难以满足当前工程的要求。其主要表现在以下几个方面：室外作业勘测点选取问题、界面划分问题，如岩土体和岩石风化程度的界面划分，地质构造和软弱结构面的判定，以及不良地质体的地质界面等等；岩土参数和地基承载力的确定问题、主要难点在于原状岩土样如粗颗粒土、残积土和风化岩等的采取。当然，这原因归根结底还是我们的勘测技术的相对落后，缺乏对多变环境多变建筑结构方面的知识，使得在遇到重大项目和复杂工程时束手无策，无法得出一个完美的解决方案。
三、 岩土勘察中存在问题的相关解决措施
我个人认为。要解决以上所提出的当前我国岩土工程勘察工作中的问题，我们不妨从以下几个方面着手：
（1）加强勘测队伍的建设，加快勘测人员的更新换代
发展人才战略，只有先进的技术人才，才会掌握时代的先进技术。所以我们要加强对人才的培养。不管是企业内部还是社会上，都要加强对人才的培养。我国要加强对勘测行业人才的培养，如遣送他们去国外留学，学习先进的科学技术，把先进的技术引进我国，改善我国的落后的岩石工程勘测行业。
（2）加强岩石工程勘测行业市场的监督管理，加快推行岩土工程监理体制
所以，我们应加强对勘察合同、勘察纲要的审查和管理。严禁越级或盲目
勘察现象的产生，特别是对勘测结果要组织队伍进行再三的评估分析，从而得出最佳的基础选型，同时灵活运用市场和政府的调控，切实使我们的岩土工程监理体制得到最大的推广，以确保勘测市场健康发展。
（3）加快先进的岩土工程勘察技术的创新
先进勘察技术是岩土工程勘察工作能顺利进行的基础。先进科学的勘察技术能使工程更快速更准确的呈献出勘察结果。为此，我们在日后的勘测工作当中应多运用以下几种新技术新方法：
①综合工程物探方法：大致分为电法勘探、弹性波测试等几种方法。其原理为通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。主要作用为在查明风化层分层、断层、地下水分布等方面上，可以有效地解决传统勘察手段难于解决的诸多岩土工程问题，良好地避免了单一物探方法的多解性，提高了勘测结果的可靠性，并且已被大量使用，经钻孔资料验证，效果良好。
② 地球物理层析成像技术
这项技术主要包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等等。主要原理为利用透射波透过特定的发射，进而对岩石特性进行采集和实验操作，详细地了解了岩体的波速值，最后得出岩体的特性和工程的可行性评估。
③此外在勘测技术不断改进的同时，当遇到环境恶劣的工程条件时，我们还可以利用土工离心模拟技术来检查工程安全的可靠性，从而验证堤坝、边坡的变形和稳定性；解决建筑物浅基础的地基变形特征、破坏模式及极限承载力，桩基础的承载力和施工工艺对桩基础承载力及变形的影响。
结束语：综上我们可以知道，岩土工程勘察工作是一项长期而艰辛的过程。基于我国岩石工程项目建设的不断发展，我们应清晰地认识到加强对岩石工程勘探理论知识的探索和相关专业技术的研究改革是非常有必要的。因此，在以后的勘测工作过程中，我们必须从管理、人才、技术等三方面入手，尤其是勘测技术的改进，不断地创新，不断地改进，从而更好地增强勘测工作的科学性，更好地推进岩石工程勘测技术的健康快速发展，更好地保证岩石工程的建设质量，。
参考文献：
[1]吴高峰，王斌锋，贺兵.浅谈涵洞的野外勘测方法[J].科技传播.2010（24）.
[2]胡之健.岩土工程勘察中常见的技术问题及解决措施探讨[J].华章. 2011（10）.
小议岩石水力学与工程事故 篇4
关键词：岩土水力学,工程事故,发生原因
岩石水力学与工程事故之间存在密切的关系, 大部分工程事故在内部受到岩土水利的作用, 直接表现出具备破坏性的灾害, 例如:塌方、滑坡等。可见:大部分工程事故是由岩土水利变动引起, 因此, 必须站在岩土水力学的角度, 对典型的工程事故进行分析, 不仅可以明确两者之间的关系, 同时可从中获取更多的工程保护经验。
一、典型工程事故简介
以国际上比较典型的水利事故为案例, 进行岩土水力学的分析, 据有关资料显示, 影响较大的工程事故主要为美国Teton溃决事故、意大利Va-jout滑坡以及法国Malpasset溃坝, 三项事故的发生, 均与岩土水力学存在密切的关系, 下面首先对工程事故进行重点分析。
1. 美国Teton溃决
此事故主要是由于钢管受力不均匀, 虽然工程已做好细致的防护工作, 但是岩体的动态发展, 致使防护体仍旧不能承受来自岩土不均衡的作用力, 由此, 改变了防护体原本稳定的结构, 促使防护体的钢管扭曲, 最终形成溃决事故。
2. 意大利Va-jout滑坡
在大多数情况下, 滑坡属于常见的山体自然现象, 而且滑坡造成的危害不仅规模大, 而且破坏力极强, 当时科研工作者对岩土水力学并没有太深刻的研究, 无法对意大利滑坡的现象进行明确解释, 但实质其与岩土、水利的运用存在极大的关系, 岩土结构的运动, 导致工程内部结构极其不稳定, 即使表面上没有体现岩土结构的运动, 但滑坡即可解释为岩土结构运动的结果。
3. 法国Malpasset溃坝
法国溃坝的发生主要是由于工程的重力失衡, 因为此项工程经有关人员检查, 确实不存在设计不合理、施工不到位的地方, 而且其质量与其他工程相比, 属于性能较高的工程, 其工程事故的发生可通过岩土水力学解释为岩石发育, 导致坝体遭受不平衡的重力, 在不可抗拒的重力作用下, 发展成为工程溃坝。
二、工程事故中岩土水力学分析
通过对典型工程事故的分析, 可见:岩土水力学与其存在的关系, 因此, 重点对以上工程事故中的岩土水力学进行分析, 具体如下。
1. 美国Teton溃决中的岩土水力学
Teton属于是综合型的水利工程, 其在发生溃决事故时, 受强降雨影响, 导致坝库内的水位急速上升, 工程逐渐发生岩石开裂、渗水的现象, 直至渗水现象无法控制时, 坝体发生爆炸, 随后工程中出现渗水漩涡, 演变成溃决。整个工程事故形成的时间非常短暂, 通过岩土水力学对其进行分析:首先工程底部的岩土层的刚度性能较高, 在工程坝库的底槽内, 形成有力的支撑作用, 受到力的作用, 导致岩土层自重力度降低, 致使岩土层进入松软状态, 再加上坝库需承受来自强降雨的水量压力, 其会对底槽形成一种冲击力, 加速其开裂的速度, 进而形成以力为中心的恶性循环, 一旦底槽出现裂缝, 高水位的压力, 作用会越来越明显, 进而直接影响到最下游的岩土层, 直至冲垮底槽。因此, 溃坝与岩土水力学存在极大的联系。
2. 意大利Va-jout滑坡中的岩土水力学
Va-jout滑坡事故的发生非常突然, 属于工程人员勘测中的突发事件, 工程人员在对水位进行试探性增加时, 逐渐推进坝体发生位移, 当坝体位移速度无法控制时, 则引发了滑坡事故, 通过岩土水力学的角度对其进行分析:工程的滑坡与坝体发生位移相关, 而坝体发生位移的主要原因是由于工程人员逐渐提升水库的水位。首先意大利地质学家通过对坝体周围的岩土层进行分析, 发现其属于是“靠背椅”, 稳定而结实, 发生滑坡的机率非常低, 但是实际水库发生水位升降时, 水流的速度无法通过理论数据进行计算, 存在极大的多变性, 水位上升时, 坝体平段会完全浸入水中, 岩石会呈现浮重的状态, 阻止滑动的力度降低, 由此对坝体发生位移失去控制力和约束力, 当水位下降时, 岩石暴露, 位移会停止但不会复原, 重复进行水位上下, 只能加速发生位移, 因此, 导致坝体最终无法承受岩石位移造成的失重, 发生滑坡事故。
3. 法国Malpasset溃坝中的岩土水力学
Malpasset溃坝, 最先是由水库渗水引发的, 直至工程发生溃坝, 工程人员仍未感觉到有任何异常, 溃坝发生时, 水库中的水位已经非常低, 但是其利用事实, 证明了坝体渗透与岩土水力学的关系, 坝体周围的岩石构造属于片麻岩, 其具备较高的片理连续性, 水库渗透的水, 可对坝体形成负载, 如果负载的作用力与岩石片理呈现垂直状态时, 作用力会向更深处的岩土层扩散, 如呈现平衡状态, 即可阻止扩散, 但是坝体左右两侧一方为平行状态, 另一方为垂直状态, 即是表面没有表现出任何迹象, 以岩土水力学的角度分析, 坝体左右两侧在渗透的作用下, 受到不均衡的应力, 加速坝体溃坝的速度, 引发大规模的工程事故。
三、岩土水力学与工程事故的关系
通过研究及实际事例表明, 岩土水力学与工程事故发生有着密切关系, 通过岩土水力学可分析工程事故发生的原因, 部分工程事故的发生是无法通过其他渠道得出准确的解释, 因此, 岩土水力学在工程项目中具备较高的地位, 各国的工程师, 应提高对岩土水力学的重视度, 在工程设计、考察和施工的过程中, 重点考量岩土水力学中涉及的因素, 明确岩土水力学与工程之间存在的内部关系, 即使工程投入使用, 也可利用岩土水力学对其进行动态的分析, 做好预防工程事故的准备。此外, 对于发生过的工程事故应当不断总结原因, 并制定切实可行的应对措施, 以避免再次发生事故, 从而提高工程施工效率, 延长使用寿命, 更好地满足基础工程建设需求。
四、结语
各类工程事故的发成, 基本都会涉及到岩土水力学知识, 进而对岩土水力学进行分析, 发现其与工程事故存在的关系, 利用岩土工程学的内容, 提出控制工程事故发生的途径, 提高工程运营的效率和质量。因此, 重点分析岩土水力学与工程事故, 深化岩土水力学在工程事故中的意义, 以便提升工程事故的分析能力和分析水平。
参考文献
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岩石力学虚拟实验系统的开发论文 篇5
[摘要]针对岩石力学中三大基础实验,利用Flash软件及其编程技术开发的岩石虚拟实验系统,突破了时空的限制,把实验设备、教学内容、教师指导和学习者的思考及操作有机融合为一体,探索了岩石力学实验教学的新模式。
[关键词]岩石力学 虚拟系统 Flash
近年来,随着国内各高等学校招生规模不断扩大,给高校实验教学造成了一定压力,学生人均实验次数明显减少。为解决上述问题,支持我校岩石力学精品多媒体课程建设,本着创新和探索精神开发了此实验系统。从当前国内外教学方式来看,多媒体教学势必成为以后教学的主要方式。因此,精品多媒体课程处于大量紧缺之中,虚拟实验系统有着很好的应用前景。
本系统利用Flash软件及其编程技术作为主要工具开发了此实验系统。Flash软件是美国Macromedia公司开发研制的一种矢量动画制作软件,矢量动画的优点是:文件体积小,图像清晰,任意放大和缩小图像不矢真,便于网络传输,Flash集成的ActionScript(动作脚本语言)使动画具有很强的交互性。同时,Flash软件对图形具有良好的控制能力,在动画中图形可根据鼠标的操作和程序设定作出相应的变化,如移动、鼠标响应、鼠标拖动等。
一、系统开发目标
岩石力学是一门实践性和理论性很强的课程,由于受教学的课时限制,不可能让每个学生都能进行实验操作,造成教师和学生在讲授、学习本课程实验时都有一定的困难。加之目前实验设备和资源的不足,因此开发网络虚拟实验系统事在必行,同时网络虚拟实验系统可以实现资源共享,便于远程学习与交流。更重要的是它打破了时间、地域的限制,使人们可以不受时间和地域的影响进行学习与交流。
开发该系统的目标是:尽可能采用最新的计算机多煤体技术,将文字、图像、动画等相结合,使岩石力学的大部分章节的实验原理、实验过程等课堂上不易讲授的内容在计算机上显示出来,使之成为岩石力学与工程课程教学的重要辅助手段,以缩短教学时间,提高教学质量。
二、开发设计过程
该虚拟实验系统包括四个部分:岩石单轴压缩虚拟实验、岩石单轴抗拉强度虚拟实验、岩石点载荷虚拟实验和岩石三轴压缩虚拟实验。其中每个实验又分为六个部分:实验原理、实验目的、实验仪器及设备、实验演示、实验操作和数据分析。内容详细分明,严格按照实验过程进行阅读和操作。能够真正使实验者在网上学习到实验的`操作规程和步骤,并能亲自在网上模拟实验室中的各种现场操作。
实验原理,实验目的和数据分析都属于文字与图表的说明性板块。在制作中将相关文字与图表逐桢添加,然后有控制地逐桢显示。
实验设备与仪器中要添加仪器图片,并能使用户有选择性地查看相关仪器图片说明。这里我们运用了Flash中的ActionScript编程语言,实现了鼠标响应事件,使用户通过鼠标操作就能够有选择行地查看图片,正确的认识和使用实验仪器。实验演示的制作用到了Flash中的动画编制功能。首先,依照真实仪器设备创建简单的虚拟实验模拟设备模型;然后,按照实验操作规程,一步一步地将实验过程以动画的方式完整地演示出来,并加入文字注解说明,将操作步骤和相关注意事项同步显示出来。在动画演示的时候留有足够的时间间隔,使用户能够了解实验的每一个操作步骤和注意事项。实验操作用了鼠标响应功能来控制实验进程。同时,为了确保用户在提示下能正确的操作,我们用影片剪辑和按钮剪辑相互封套的方式实现模块间的对话。这样,系统就可以自己检查用户的操作,只有操作正确才能进行下一步,使用户能够真正掌握实验步骤和注意事项。
三、关键技术与编程实现
实验操作板块的开发是整个虚拟实验系统重点和难点。在这个板块里,需要用户自己亲自操作虚拟实验设备,并且关键是要能够实现系统的自检核对功能,保证用户实现正确操作。这里用到了较多的ActionScript编程语言,鼠标响应,拖动,按钮控制,模块内部和模块之间对话等操作。例如,在虚拟岩石单轴压缩实验中,需要实验者将岩石试件放入实验用的液压设备中,在此过程中用到的动作脚本语言为:
岩石试件的拖放:
on(press)
{startDrag(“试件”);}
on(release)
{stopDrag;
if(_root.试件._x>490&&_root.试件._x<580&&_root.试件._y>370
&&_root.试件._y<510)
gotoAndPlay(483);}
压力杆的拖动:
on(press)
{startDrag(“”,false,93,99.7,93,111.2);}
on(release)
{stopDrag();
if(_y>100) v=1;}
四、开发设计结果
按照预期的目标,将每个虚拟实验系统分为六个模块:实验原理、实验目的、实验仪器及设备、实验演示、实验操作和数据分析。其中的实验原理、实验目的和实验数据分析,经过资料收集与整理,内容详尽分明。确保了使用者在网上能够真正学习到实验的操作规程和步骤,并能亲自在网上模拟实验室中的各种现场操作。在开发制作过程中,实现了文字和图形的动态变化和显示,图形和文字的模块化,模块和模块之间的对话控制,还实现了响应鼠标,自动控制,判断和传递信息等交互功能。
五、结语
此系统开创了岩石力学实验教学的新模式,为岩石力学实验改革提供了有力工具,实现了实验教学内容在时间和空间上得到延伸;达到了进行开放性教学模式的目的,实现了远程教育的功能;解决了我校扩招后给岩石力学实验教学带来的压力;培养了学生的创新思维与思考能力。
参考文献:
[1]胡丰等.利用Flash技术开发理论力学网络作业.力学与实践,,(1).
[2]蔡美峰等.岩石力学与工程.北京:科学出版社,.
石油工程岩石力学 篇6
岩石力学是介于地质学和力学之间的边缘学科, 也是近代以来新兴发展的具有广泛应用性和实践性的一门学科。它的应用性涉及范围极其广泛, 众多的工程领域都和岩石力学息息相关。岩石力学是研究深层次的岩石的本质特点和应用, 也是属于力学的一个简单的分支, 在此探究的岩石力学问题就是探讨岩石对周围其他事物产生影响, 最终要达到降低采矿工程的生产成本, 提高经济发展。
随着时代科学技术的迅猛发展, 人们对岩石的认识具有更深层次的理解:第一, 岩石并不是固体力学中的一种材料, 世界上的所有岩石工程中的岩石是一种天然地质体, 具有复杂的地质结构和赋存条件, 是一种天然的典型的不连续介质;第二, 在岩体中存在地应力, 这种作用力是由于地质构造和重力作用等因素形成的一种内应力。在开采岩石的过程中, 开挖岩石引起的地应力的释放, 才会引起岩石工程变形和破坏。因此, 岩石力学的研究思路、研究方法和材料力学的研究存在着本质的区别。在对岩石力学的研究时, 研究者的思想不要根深蒂固于用传统的研究方法来得到答案, 要站在科学的高度来思考问题, 学会灵活运用相关知识来研究。
通过不断地分析, 得知自然环境赋予了岩石, 在人类活动中, 采矿工程是人类和大自然相结合的结果, 因此, 采矿工程的行为和功能与施工因素密切相关。根据以上的综合分析, 我们对岩石力学有了新的思考和认识, 岩石力学是研究和控制采矿工程的科学。
2 采矿工程中的岩石力学的重要性
在采矿过程中, 地下采矿工程和露天采矿工程无论哪一种, 都是以具有地质构造的岩石为对象。因此, 岩石力学问题始终贯穿在采矿工程中的每一方面。其一:在采矿工程中的岩体都是地质体, 它们在反复的地质作用下变形、破坏, 形成具有一定岩石成分和结构的地质体, 并且赋存于特定的地质环境中;其二:采矿工程是经过不停地劳动进行开挖的过程, 是动态的非静态的。开挖过程中岩体的力学性质也会随着工程的尺寸和开挖的延伸方向的不同而发生变化, 并且环境因素 (例如地应力、水、温度) 也是影响岩体性质的一个重要方面, 冲击矿压和煤与瓦斯突出主要是由地应力中的高地应力引起。岩体的力学性质特征包括了岩体的稳定性、强度性和变形性, 它会随着岩体内结构面形状的不同而变化。因此, 这些特征决定了采矿工程中的岩石力学问题具有极其复杂性。
3 采矿工程中的岩石力学的应用
3.1 预测采矿工程中的灾害
在采矿工程的开展过程中任何人为和自然因素都会造成极大的危害, 其中自然因素有地震、岩爆等危害, 岩石力学在采矿工程中的应用, 可以通过对采矿地点的土层地质分析来提前预测在采矿工程中会出现的灾害, 然后可以在工程设计中规避这些灾害。
3.2 测量采矿工程中的地应力
所谓的地应力就是指地底地质底层中自然产生的力量, 在采矿过程中, 由于开挖导致的周边土层地质发生变化的根本原因就是地应力。要想制定完整且安全的采矿工程开采方案就必须首先运用岩石力学对采矿工程所在地的地应力进行测量, 只有完全的了解采矿工程周边的地应力情况, 才能设置最正确、最合理的采矿方案, 确保采矿工程的安全有效开展。
3.3 优化深凹开采的边坡设计
随着深凹开采的普遍出现开采难度不断增加, 对于采矿工程的安全性和稳定性的要求也越来越高, 这就要求岩石力学在开采过程中起到积极作用。通过岩石力学的测量, 精确定量, 充分的把岩石力学应用到采矿工作中来, 在保证安全的基础上, 保证工程安全快速进行。
总之, 随着岩石力学在采矿工程中应用的不断发展, 如今我国的岩石力学已具备了世界先进水平。相关从业人员还应不断结合实际, 研究岩石力学在采矿工程中的新应用。
摘要：本文就采矿过程中岩石力学专业应用的现状和发展趋势进行探析, 根据矿山的地应力的基本规律, 介绍了岩石力学专业应用的相关问题。
关键词：采矿工程,岩石力学,专业应用,探析
参考文献
[1]何富连, 等.复杂地质条件下综采面安全高效开采关键技术[J].采矿与安全工程学报, 2013 (02) .
[2]李天一, 等.高孔隙水压力作用下岩体软弱结构面 (带) 力学特性的试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2012 (S2) .
岩石力学在采矿工程中的应用探讨 篇7
关键词：岩石力学,采矿工程,应用
岩石力学是应用性很强的一门课, 它的应用范围很广涉及到水利水电工程、采矿工程以及铁路工程等众多的领域。岩石力学的应用与采矿工程的进行结合十分紧密, 可以说是贯穿了整个采矿工程。从一方面说, 采矿工程中所要面对的是不同的地质类型的岩体, 这些岩体经过大自然长期的演练, 具有了不同的特征, 需要用岩石力学对其进行分析。另一方面, 在对岩石进行挖动的过程中, 也要根据不同的岩石体制来制定不同的开挖方案。
1 岩体力学的时代背景
岩体力学不是一门系统的学科, 它属于地质学与力学之间的一门边缘学科, 但是它却可以帮助施工人员解决一些地质学和力学无法解决的实际问题。现如今我国对于岩石开采量逐年增大, 所涉及的规模和复杂程度也不是同日而语, 在智能化时代中处理这些规模巨大的岩石问题时必须要采用岩体力学的知识来加以帮助, 我国的地质人员经过努力已经在这方面积累下了丰富的经验。虽然说与国际先进水平相比还是有一定差距, 但也不可否认我国在这方面所作出的进步。不足啊之处主要是在于我国在综合实际应用过程中未能将已有的研究成果灵活成功应用到过程实践中去。
岩石力学是一门新兴学科, 在1949年新中国成立之处几乎没有什么研究成果, 但是在新中国成立后, 我国开始组织一些科技力量对其加以研究, 经过不懈的努力, 也慢慢的获得了一些成绩, 例如金山镍矿的采矿工程以及成昆线的铁路工程。我国虽然在这方面起步较晚, 但在实际工程中所做出的一系列成绩也让我国在国际中占有了一席之地。
2 岩石力学在采矿工程中的应用
2.1 对于深部开采所带来的灾害预测
要知道对于矿山的深部开采是一件具有一定危险系数的工作, 可能会遇见矿震、岩石爆炸等危险。并且这类事故是常有发生的, 目前已经有很多国家有过类似的经历, 比如南非就曾经经历过震级达到M5.1级的岩爆, 这种岩石爆炸的破坏力以及杀伤力是十分巨大的, 但是目前对于岩爆的预防以及防止工作却没有引起相应的重视。施工队伍对矿山的开采已经越来越深入, 所面临的危险也自然越来越大, 因此对于这方面必须加以重视。应用岩石力学的相关知识对工程地质进行调查、应力测量以及一些岩石力学实验, 通过对能量的聚集和变化的研究去探讨岩爆的发生原理, 从而对岩爆进行一定的防治工作。
2.2 矿山地应力场测量
地应力是存在于地质底层中的天然力量, 它是引起在岩石开挖过程中地质发生变化的力量, 对其进行研究是对于开采方案进行研究的首要前提。对于采矿工程来说, 实现必须要了解掌握具体工程中的地应力状况, 这样才能对矿山进行合理的总体布置并且选取适当的采矿方法。长期以来, 我们所生存的地球已经经历了无数次的构造运动, 逐步演变出地球地应力复杂性, 要想安全的进行采矿工程, 就必须对其进行实地应用力测量。
2.3 大型深凹露天矿边坡设计优化
现在我国已经有很多露天矿山开采转为了深凹开采, 随着开采难度的越来越大, 对于安全性以及稳定性的维护就越来越难, 边坡滑移的破坏事故发生日益频繁, 这些都要严重的威胁到了矿山开采工作的安全性。但是, 减少边坡角滑坡事故与增加成本之间却出现了矛盾, 对于这种情况, 我们就需要经过精确的定量而不只是定性计算并充分考虑岩体条件和地应力的作用, 在能够保证安全的前提条件下, 尽量的节省成本, 保证工程效益。
现如今岩石力学已经在采矿工程中的很多方面都得到了应用, 但我国仍然在不断的进行理论研究, 对于那些更复杂的工程将会提出更加合理的解决方案。岩石力学在采矿工程中的应用将会朝着多学科相互交叉和多种知识手段综合的趋势逐步发展, 采取一定的措施对灾害的非线性动力过程进行预测和防治。
3 结语
相信随着我国经济的高速发展, 我国正在全力发展中国特色的工业化道路。年轻的岩石力学研究者也在不断努力, 克服在采矿工中出现的地应力以及边坡滑移等因素造成的影响, 迎来我国岩石力学研究的新时代, 更好的造福于我国的采矿事业, 为国家工业发展贡献一份力量。
参考文献
[1]曹树刚;白燕杰;李勇;郭平;刘延保;具突出危险原煤瓦斯渗流特性试验[J];重庆大学学报;2011年07期[1]曹树刚;白燕杰;李勇;郭平;刘延保;具突出危险原煤瓦斯渗流特性试验[J];重庆大学学报;2011年07期
[2]李佃平;郭晓强;窦林名;韩荣军;刘衍高;刘辉;防冲煤柱合理宽度的确定方法研究及应用[J];金属矿山;2011年08期[2]李佃平;郭晓强;窦林名;韩荣军;刘衍高;刘辉;防冲煤柱合理宽度的确定方法研究及应用[J];金属矿山;2011年08期
[3]陈金平;盛建龙;粉矿岩体巷道锚喷网支护措施数值模拟研究[J];金属矿山;2011年07期[3]陈金平;盛建龙;粉矿岩体巷道锚喷网支护措施数值模拟研究[J];金属矿山;2011年07期
[4]华心祝;刘淑;刘增辉;查文华;李迎富;孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用[J];岩石力学与工程学报;2011年08期[4]华心祝;刘淑;刘增辉;查文华;李迎富;孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用[J];岩石力学与工程学报;2011年08期
[5]杨宇江;李元辉;尹国光;韩洪江;露天转地下开采境界矿柱安全厚度稳定性分析[J];东北大学学报 (自然科学版) ;2011年07期[5]杨宇江;李元辉;尹国光;韩洪江;露天转地下开采境界矿柱安全厚度稳定性分析[J];东北大学学报 (自然科学版) ;2011年07期
[6]李铁;梅婷婷;李国旗;徐守仁;杨建留;董豪;“三软”煤层冲击地压诱导煤与瓦斯突出力学机制研究[J];岩石力学与工程学报;2011年06期[6]李铁;梅婷婷;李国旗;徐守仁;杨建留;董豪;“三软”煤层冲击地压诱导煤与瓦斯突出力学机制研究[J];岩石力学与工程学报;2011年06期
[7]刘金龙;陈陆望;王吉利;;考虑温度应力影响的立井井壁强度设计方法[J];岩石力学与工程学报;2011年08期[7]刘金龙;陈陆望;王吉利;;考虑温度应力影响的立井井壁强度设计方法[J];岩石力学与工程学报;2011年08期
石油工程岩石力学 篇8
在水利水电工程地质勘察与设计工作中, 工程岩 (土) 体力学参数的确定, 是十分重要的环节。工程岩 (土) 体力学参数值不仅直接影响工程建筑物的设计与施工, 其正确与否还决定了工程运行期间能否确保安全。
确定工程岩 (土) 体力学参数的方法, 目前普遍采用的主要是工程类比法和直接试验法。工程类比法立足于已建或在建工程的成功经验之上, 主要适用于中小型水利水电工程的勘察与设计工作, 各种岩体分级方法即属此类;直接试验法, 建立在对工程区段地质条件的初步了解和认识的基础上, 通过模拟工程岩 (土) 体的受力状况, 较为直观地反映了工程岩 (土) 体的物理力学特性, 是大中型水利水电工程地质勘察工作不可或缺的基础工作之一;此外, 基于位移或变形观测工作之上的反分析法近年来发展迅速, 但是, 来自理论方面和实用技术方面的不足, 局限了反分析法的广泛运用。
综上所述, 对于大中型水利水电工程而言, 工程岩 (土) 体力学参数的确定主要还是建立在大量的室内岩石 (土工) 试验和现场原位试验的基础之上, 因此, 岩土试验成果是否能够客观如实地反映工程岩 (土) 体的力学特性, 对工程岩 (土) 体力学参数的确定至关重要。
2岩石 (体) 试验的基本原则
限于勘察经费与勘察周期, 岩石 (体) 试验实际上是一项以点代面、以偏概全的工作。欲使其成果最大限度地符合工程岩体的实际情况, 必须抓住影响和控制岩石 (体) 力学性质的主要因素, 在熟知场区地质背景的基础上, 选取有代表性的试样或试验点, 采取必要的措施, 通过模拟工程岩体受荷条件, 客观如实地反映其力学特性, 提供准确、可靠的基础资料, 为工程建设服务。
2.1 试验样品或试验点应具有代表性
试验成果的可靠性取决于试样或试验点是否具有代表性。这里的代表性包含两方面的含义, 一是试样或试点必须能够代表工程岩体分级中的某一级 (类) 岩体, 其试验数据具有可推广性;二是试样或试点的位置代表了工程建筑物的关键部位, 其试验成果能够满足设计计算的要求;因此, 试样采取和试点选定之前, 必须对影响建筑物稳定的边界条件和控制性结构面, 有一个较为全面的认识。换言之, 岩石 (体) 试验工作必须建立在场区工程地质调查工作的基础之上。
2.2 岩石 (体) 力学试验的条件应与工程岩体的地质环境相似
所谓工程岩体的地质环境, 实质上就是影响岩石 (体) 力学性质的基本因素和环境因素的组合。其中, 基本因素指岩石 (体) 的矿物组成、胶结方式、胶结强度、风化程度和岩体结构特征等;环境因素指地应力 (岩体围压) 分布特性和地下水及其径流方式等。
岩石 (体) 试验的成果是否偏离工程岩体的实际情况, 取决于试验中试样所处的试验条件是否与工程岩体所处地质环境相同或相似, 也就是说, 岩石 (体) 试验应尽量保持或还原试样的天然状态, 鉴于此, 采取或选定的试样或试验点, 应当能够真正反映和代表工程区段岩体的基本特性;地应力和岩体自重条件, 则通过对试件施加一定的围压和轴向压力来模拟;地下水的作用必须反映在试验中, 应根据工程岩体的实际情况, 考虑试样处在浸水、饱水或一定含水率状态下。
总之, 岩石 (体) 试验条件与试样或试点所处天然状态充分接近, 是岩石 (体) 力学试验成果真实可靠的基本前提。
2.3 试件荷载条件应与工程岩体的受荷条件相似
众所周知, 岩体中存在不同规模的结构面, 在总体上可视作为黏弹性体。这就使得岩石 (体) 的加载条件, 如加载大小、加载方向、加载方式、加载时间、加载速率等, 对岩石 (体) 的力学性质有一定的影响。尤其是加载时间和加载速率, 有时会直接改变或控制岩石 (体) 的弹塑性表现。大量研究结果表明, 在一定荷载下, 黏性变形量与时间有关, 时间越长, 黏性变形发展得越充分, 而快速加载, 岩石 (体) 的黏性变形往往来不及显示, 此时, 弹性变形起控制作用。其直接表现就是:岩石 (体) 变形模量和强度随加载速率加快而增加, 当加载速率慢至一定程度后, 岩石 (体) 力学性质则不再受加载速率增减变化的影响。此外, 岩石 (体) 在长期荷载的作用下所表现出的蠕变和松弛特性, 已为许多工程实践与岩石 (体) 试验所证实。
鉴于此, 在岩石 (体) 试验中, 应根据岩体结构特征以及工程建筑物的布置特点和不同工况, 对试件的荷载条件加以模拟, 使得试验指标尽可能地反映工程岩体在建筑物特定的附加荷载作用下的力学特性, 以保证试验成果真实可信。
2.4 岩体结构效应不容忽视
岩石 (体) 力学试验指标与试件尺寸有关, 也即岩石试验中存在所谓的尺寸效应, 已为大量试验研究结果所证实。然而, 试件尺寸大小对岩石力学性质的影响只是表面现象, 其本质是岩体中发育有各种类别与规模的结构面。岩体中的结构面是岩体发生变形和破坏的控制性因素, 对于同类岩体, 试件尺寸越大, 包含的结构面越多, 其力学性质越差;反之, 试件越小, 试件内含有的结构面越少, 则力学性质越强。对于多裂隙岩体, 在试样或试点的选定以及对试件尺寸的设计中, 要充分考虑岩体的结构效应。
3岩石 (体) 力学试验成果分析和运用
岩石 (体) 试验成果的分析和运用, 同样离不开对工程岩体所处地质背景的研究, 同时还要考虑建筑物对工程岩体的变形要求, 并以此来确定岩体破坏的含义, 最终提出具有一定安全裕度的岩石 (体) 力学参数标准值。
3.1 对地质背景的研究
岩石 (体) 试验中对试件或试验点地质背景的研究, 包含以下几方面的内容:
首先, 试验前必须对试件或试验点作详尽的地质描述, 并在场区工程岩体分级 (类) 的基础上, 对试样或试验点进行初步的归类划分;其次, 对试件或试验点所在部位的控制性岩体结构面或软弱夹层等进行分析和研究, 了解该部位工程岩体的受力情况, 以便设计试验中的加载条件;再者, 对试件的破坏特征, 包括破坏面与主应力夹角、破坏面起伏情况等, 也应作详细的观察和记录, 必要时应拍摄相片以便分析研究。
总之, 岩石 (体) 试验工作必须建立在工程岩体地质环境的分析和研究的基础上, 尤其是当试验成果具有一定离散度的情况下, 更需要在充分了解试件或试验点地质背景的前提下, 具体分析、具体应用。
3.2 岩石 (体) 破坏定义与变形强度取值
岩石 (体) 力学理论中有若干种不同的破坏定义, 实际运用中必须遵循根据破坏准则的使用条件来选择破坏定义的原则。在荷载作用下, 一般材料的性能可以表现出3种状态:即可逆的弹性状态、不可逆的屈服状态和破坏状态, 因而对应有比例极限强度、屈服极限强度和峰值极限强度。许多研究者认为, 对于脆性破坏岩体, 宜采取比例极限强度作为破坏标准;对于塑性破坏岩体, 则应以屈服极限作为破坏标准。
对建筑物来说, 因其类型以及受荷载方式不同, 对工程岩体的要求也不同。处于建筑物基础部位的岩体, 由于建筑物不能承受非均匀的位移或变形, 因此, 地基岩体的破坏强度, 可定义为应力—应变曲线发生偏离线性变化时的应力值, 也即比例极限强度;而对于允许一定变形但要避免塌落的地下开挖工程, 则可使用试件能够承受的最大应力也即峰值强度, 作为隧洞 (或洞室) 围岩的破坏强度;软岩或含有软弱夹层的工程岩体, 必须考虑软弱岩体在长期荷载作用下表现出来的流变特性, 并将岩体长期强度作为工程岩体的破坏强度。
3.3 试验成果的整理、统计和运用
一般按以下步骤进行:
(1) 将试验成果按工程岩体分级 (类) 或工程地质单元进行分类和归纳。
(2) 编制单项试验成果表和各项试验成果汇总表。
(3) 采用数学统计方法, 求出算术平均值、均方差、变异系数等统计指标, 考察试验成果的分散性和可靠程度等。
(4) 研究试验成果的合理性, 根据试验点的工程地质特征, 对试验成果合理取舍。
(5) 根据有关规范要求, 对不同的试验指标分别采用算术平均值、大值平均值、小值平均值等, 作为岩石 (体) 力学参数标准值的提供依据。
(6) 研究各项试验指标之间的相关关系, 全面系统地了解岩石 (体) 的工程特性, 并结合工程建筑物对岩体的作用方式, 对工程岩体的安全稳定性做出综合评价, 提出符合客观实际的岩石 (体) 力学参数标准值。
4存在的问题与建议
尽管“工程地质调查是岩石 (体) 试验的基础, 岩石 (体) 试验必须与工程地质调查有机结合”这一观点, 已为工程地质学界所充分认识和接受, 甚至接近于老生常谈;然而, 在水利水电工程地质勘察工作中, 因专业分工较细, 工程地质调查与试验工作多分属于不同的分级管理部门, 由于各自的出发点和侧重点不同, 工程地质调查与试验仍然存在不同程度的脱节现象。主要表现为:试验人员对地质背景的研究不全面, 使得试验分析报告抓不住重点和要害, 起不到应有的作用;地质人员则对岩石 (体) 试验过程中的一些十分重要的现象, 未能引起重视或观察不够, 错失了许多有意义的信息, 从而影响提供设计使用的岩石 (体) 力学参数标准值的客观性。
在建设有中国特色的社会主义市场经济的新形势下, 尽量减少水利水电工程地质勘察工作中的投入与提高勘察成果的质量, 是一对不可避免的矛盾。对于岩石 (体) 力学试验工作而言, 妥善解决这一矛盾的根本途径在于加大试验工作中对地质背景的研究力度。只有将岩石 (体) 试验充分建立在工程地质调查工作的基础上, 岩石 (体) 力学试验指标才能够客观如实地反映工程岩体的力学特性, 岩石 (体) 力学试验工作才能够真正做到事半功倍、以点代面、以偏概全。
参考文献
[1]周思孟.复杂岩体若干岩石力学问题[M].北京:中国水利水电出版社.1998
石油工程岩石力学 篇9
1 力学参数选取一般流程
1) 在工程地质单元划分、工程岩体分级 (分类) 的基础上, 选择典型岩石 (体) 进行室内试验、原位测试→2) 对试验成果进行统计分析, 以整理后的试验值为标准值→3) 根据试样的代表性、实际工作条件与试验条件的差别、尺寸效应等, 结合地质类比、工程类比, 对标准值进行调整, 提出地质建议值→4) 在地质建议值的基础上, 结合建筑物工作条件及其它已建工程的经验, 确定设计采用值。 (当岩体地质条件相对简单时, 3) 、4) 两步骤可合并进行) 。
标准值是对试验成果经分析整理、统计修正或考虑概率、岩土强度破坏准则等修正后的参数值;地质建议值是根据试件所在的地质环境提出的, 其目的是使标准值具有更好的地质代表性, 使参数的取值更加合理。设计采用值应与设计理论、安全系数配套一致。
2 试验成果的整理及标准值的选取
试验成果的整理通常包括异常数据 (粗差) 的处理、试验成果数理统计及标准值的选取。主要统计指标包括试验资料的算术平均值、范围值、中位值 (中值) 、加权平均值、小值平均值、大值平均值、均方差、变异系数、标准值。
2.1 异常数据 (粗差) 的处理
岩石 (体) 力学试验指标个别数据存在较大的离散性, 采用不同的剔除准则计算结果差别较大。关于舍弃标准, 相关规范没有明确规定, 通常是按“3σ法则”、“格拉布斯 (Grubbs) 准则”予以剔除。常用的处理方法有以下几种:
1) 全部数据参加统计。选取该法的观点认为, 试验输出的所有数据都来自工程地质岩组, 因此不应剔除任何试验值[1]。但该法会使统计结果受少数异常数据的干扰而产生偏差, 特别是试验样本较少时。2) 3σ法则。在99.7%的置信水平上, 舍弃范围[u-3σ, u+3σ]以外的点。该法按样本概率分布函数服从正态分布考虑。 (σ为标准差, u为平均值) 。实际使用该方法时, 时常不能检验出异常值, 主要原因之一是该准则的显著性水平较小 (a=0.3%) , 另一方面, 由于岩体样本试验值较离散, 样本容量又较小, 其标准差较大;可以证明, 当样本容量N≤10时, 即使含有异常值, 用该方法也检验不出来[2]。3) 格拉布斯 (Grubbs) 准则。格拉布斯方法是对异常数据进行统计判别的一种方法, 其基本思想为:给定一危险率 (如a=0.05) , 确定相应的置信限, 凡超过这个界限的误差, 便认为是不容许误差, 它不属于随机误差范畴, 应予剔除。该方法使用的显著性水平较大, 且不受样本大小限制, 可适用于较小样本。但对于给定的不同a值, 会得出不同的结果, a越小, 把正常值错判为异常值的可能性越小, 但反过来, 却增加了将异常值错判为正常值的可能性。对岩体这种高度不均匀性介质, 如何选用合适的a值是一个复杂的问题, 目前尚无明确定论[3]。4) 随机-模糊处理方法。使用该方法统计计算时, 按照使实际样本整体上隶属于样本模糊子集程度最大的原则, 计算结果对呈一定规律的数据取得较大权值, 而对个别异常数据则得到较小权值。该法既保留了全部试验信息, 又不致于使计算结果受少数异常值的干扰而产生过大偏差, 优于传统随机方法。
2.2 试验成果数理统计及标准值的选取
水电工程常用的试验成果的数理统计与分析方法主要有5种, 即:图解法 (点群中心法) 、最小二乘法、小值平均法、优定斜率法、概率分布的某一分位值法 (如0.2分位法、0.5分位法) 。
水电工程相关勘察规程规范、手册对标准值的选取, 按不同的力学参数指标, 作出了相应的要求。当采用结构可靠度分项系数及极限状态设计方法时, 宜根据试验值概率分布的某一分位值确定;岩体单轴抗压强度、抗拉强度、变形指标标准值, 一般取算术平均值, 或概率分布的0.5分位值;抗剪 (断) 强度指标标准值区分岩体、混凝土/岩体、结构面, 按不同破坏类型, 区别对待。此外, Bayes方法、模糊随机法暂未列入规范, 但已广泛应用到各领域, 向家坝、锦屏一级等许多大型工程均已采用。1) Baye s方法及推广的Baye s方法。严春风等人 (1997) 用模糊综合评判方法与BAYES理论相结合, 将不足以单独进行统计分析的具体工程试验资料, 与以往相同或相近的地质条件下积累的资料结合起来进行分析, 进而取得小样本条件下的最优拟合的概率分布函数。该法为在小样本下统计推断岩石力学参数的概率分布提供了一条新途径[4]。
2) 模糊随机法。岩体力学参数的不确定性本身包含有随机性和模糊性。随机性是岩石取样测试过程中产生的一种外在的不确定性, 是试验过程中人为因素造成的, 从信息论角度考虑, 随机性主要涉及到试验数量, 只要试验数量足够多, 试验值就会逼近母体的真实信息。模糊性是由岩体本身非均质和各向异性等带来的, 它反映的是样本对模糊集合的隶属程度, 是一种比随机更为本质的不确定性。因此用模糊随机方法获取岩体力学参数会更逼近岩体力学真值, 优于传统的统计方法, 于是该统计方法近年来被普遍应用到岩石试验成果的整理分析中。
Baye s方法能取得小样本条件下的最优拟合的概率分布函数。岩体力学参数既有随机性又有模糊性, 常规的统计处理方法是模糊随机处理方法的一种特例 (随机处理方法) , 存在不足, 如最小二乘法只考虑了样本的随机性;模糊随机法处理离散性大的试验结果, 得到的岩石力学参数更切合实际, 结果的可信度更大, 更优于点群中心法、优定斜率法等常规的统计方法[5,6]。
工程试验资料标准值选取实际操作中, 往往是多种方法综合运用, 综合考虑。如, 向家坝水电站对岩体、混凝土/岩体、主要结构面抗剪断试验成果, 采用了不同的统计分析方法, 结果发现差别不大, 可研阶段为了满足结构可靠度设计对参数的要求, 选用了0.2分位法统计的标准值。
3 力学参数的确定方法
3.1 常用的力学参数的确定方法
水电水利工程常用的岩石 (体) 力学参数确定方法有:试验资料调整法、规范经验取值法、经验判据估算法、工程地质类比法、反演分析法。
3.1.1 试验资料调整法
进行相关的室内、现场试验, 对试验资料整理、统计、分析, 选取岩石 (岩体) 力学参数标准值, 在选取的标准值的基础上, 考虑试样的地质代表性、工程运行条件与试验条件的差别、尺寸效应等, 结合地质条件进行地质类比、工程类比, 对标准值进行综合调整, 最终确定地质建议值。在此过程中, 同时须进行该指标与RQD、完整性系数、波速等的相关性分析;对比规范经验值也是必不可少的环节。
有些参考资料提“强度折减法”的概念, 如, 对岩体抗剪 (断) 强度试验成果标准值乘以0.8~0.85的折减系数。表1为国内一些工程所采用的岩体抗剪 (断) 强度折减系数表, 从表中可以看出, f值折减系数为0.65~0.9, c折减系数为0.1~1, 变化范围较大。折减系数无统一标准, 同时也未考虑工程运行条件与试验条件的差别、地下水影响等因素。从试验标准值到地质建议值的调整、选取过程, 不是简单的通过一个系数折减的问题。
3.1.2 规范经验取值法
水电工程相关规范对每一等级的岩石给出了相应的力学参数, 它们是根据国内水电水利工程长期积累的大量的岩体试验资料的统计值和经验值为基础提出的。
规划、预可阶段, 或当试验资料不足时, 可根据规范相关表格提供的岩体力学参数, 结合地质条件进行调整 (折减) , 选用地质建议值。
3.1.3 岩体分级法及经验判据估算法
1) 《工程岩体分级标准》 (GB50218-94) ) 的力学参数估算法
《工程岩体分级标准》 (GB50218-94) 属于国家标准第二层次的通用标准, 适用于各部门、各行业的岩石工程。该标准在总结国内外大量的岩石 (体) 力学试验成果和已建工程类比的基础上, 对BQ分级法每一等级的岩体, 给出了相应的力学参数。该法在我国的很多中小型工程中得到广泛使用。
2) RMR分级法建议的力学参数估算法
Bie niaw s ki在岩体地质力学分级 (RMR分级法) 获取RMR值的基础上, 建议变形模量Em计算公式为:
当RMR<50时, 上式无法计算出Em;Se rafim、Pe re ira按RMR系统提出了另一个公式, 适用于整个RMR值范围:
Nichols on、Bie niaw s ki在实验室试验及RMR值的基础上又提出了一个由岩块的弹性模量Emi计算岩体弹性模量Em的公式:
Mitri提出的公式给出了岩块的弹性模量和岩体的弹性模量之间的减小因子:
3) Hoe k-Brow n经验强度准则的力学参数估算法
Hoe k与Brow n (1980) 根据岩石性态方面的理论和实践经验, 通过对几百组岩石三轴试验和大量岩体现场测试资料的统计分析, 得到了岩体在破坏时极限主应力之间的关系式 (狭义版准则) , 经修正、完善, 形成2002版的广义Hoek-Brown准则, 如下:
式中
σ1、σ3分别为岩石屈服时的最大、最小主应力;σci为完整岩石试件的单轴抗压强度;mi为完整岩石的霍克-布朗常数, 可通过室内试验或类比法确定;s为与岩体质量有关的参数:GSI为岩体的地质强度指标值, 表征岩体破碎程度以及岩块镶嵌结构;D为表征岩体的受扰动程度的参数, 非扰动岩体取0, 扰动很厉害的岩体取1[7,8,9]。
a.岩体抗压、抗拉强度的估算。令σ3=0代入方程5) , 可得岩体的单轴抗压强度;令σ1=0代入方程5) , 可得岩体的抗拉强度;b.岩体变形模量Em的估算公式:
当σci≤100MPa时:
当σci>100MPa时:
c.根据Mohr-Coulom b准则公式等效转换, 可以获得岩体等效内摩擦角、粘聚力的估算公式。
Hoe k-Brow n经验强度准则估算法, 由于该强度准则更好地反映了岩体的强度特性, 实用性很强, 被工程界尤其在欧美国家广泛采用。向家坝水电站用该法计算了岩体变形模量和岩体单轴抗压强度参数, 计算结果与勘察规范经验值基本一致。
4) 结构面抗剪强度的巴顿经验准则
巴顿在对硬性结构面抗剪特性进行了大量研究, 提出结构面抗剪强度的经验公式:
式中:τ为峰值抗剪强度;σn为法向应力;为基本摩擦角;J RC为结构面粗糙系数;J CS为考虑节理风化程度折减后的岩块单轴抗压强度。
3.1.4 工程地质类比法
工程地质类比法是根据地质条件相似的已建、安全运行的工程所采用的参数, 来确定所研究的工程应该采用的参数。当试验资料不足, 或不具备试验条件时, 常借助于工程地质类比或经验判断法。该方法是目前工程界中较为普遍采用的方法, 尤其是中小型水电水利工程。
工程地质类比法应遵循的准则[10]:岩体 (石) 的岩性相同或类同、岩体边界条件相似、工程部位地貌和建筑物类型相似。
对地质参数建议值宜采用区间值, 通常上限采用一般可能出现的工程地质条件, 下限采用较为不利或最不利的工程地质条件。
3.1.5 反演分析法
利用工程岩体内观或外观实测位移、应力、破坏特征, 采用解析法、数值模拟、有限元法等方法进行求解。特别是用于分析、计算库区处于极限稳定状态的边坡和滑坡, 假设其稳定性系数, 采用各种计算方法反算岩体的抗剪强度指标。
除了上述常用方法外, 还有计算机模拟试验、人工神经网络等方法, 李同录等在岩体节理野外统计窗资料、岩块的力学参数的基础上, 利用损伤力学和Hoek-Brown准则进行节理岩体力学参数的选取[11,12]。
3.2 常用力学参数确定方法的不足
试验资料调整法是力学参数确定方法中最本质的方法, 但调整 (折减) 无统一标准, 此外, 由于岩体的不均一性、复杂性导致试验成果的离散性, 另一方面由于各种条件的限制, 试验数量普遍不足, 在进行统计时样本常常太少, 由于试验数据变异性, 在对试验成果进行调整 (折减) 取值时不可避免带有很大的不确定性。严春风等 (1997) 提出的岩体力学参数概率分布的Bayes推断方法, 将小样本试验资料, 与以往相同或相近的地质条件下积累的资料结合起来进行分析, 取得小样本条件下的概率分布特征, 获取标准值, 进而确定力学参数, 为在小样本下统计推断岩石力学参数提供了一条新途径。
Hoe k-Brow n、巴顿经验强度准则使用较为广泛, 但需要进一步完善和改进。Hoek-Brown准则中陈晓祥、谢文兵等提出了参数m、s根据试验资料线性回归直观的确定方法;GSI值评估时由于Hoe k等提出了较为详细的取值指南, 地质人员取值操作中有较强的一致性, 可靠度较高;扰动参数D的取值原则比较模糊, 需要依靠地质人员主观判断进行取值时, 可能由于个体差异而引起较大的误差:工程实践表明, 在采用相同的mi和σci数据时, 大部分地质人员采用Hoek—Brow n准则确定的岩体强度都远低于原位实验值, 有必要提出一种相对准确的D值确定方法。
工程地质类比法目前尚缺乏有关明确的程序与规定。自然界地质体千差万别, 对地质条件的评价上存在不确定性, 对相似地质条件的处理上, 不同的地质人员也存在明显的差异, 存在人为因素。应充分利用有限的试验资料进行定量类比。并应在施工阶段根据开挖揭露的实际工程地质条件进行修正。由于岩体本构关系的复杂性, 目前的反演分析法研究计算大都采用了线弹性等假设, 这与工程实际情况相差甚远。反演分析法用于分析、计算处于极限稳定状态的边坡和滑坡时, 不同的安全系数可能会使计算的c、φ值结果相差较大。
4 结束语
在地质单元划分的基础上, 对现场岩体准确、合适的分级是水利水电工程岩石 (体) 力学参数确定中必不可少的环节。试验资料地质标准值的诸多选取方法中, 随机-模糊处理法既解决了试验异常数据舍弃标准问题, 又考虑了试验样本的随机性与模糊性, 优于传统的随机统计处理方法。上述常用的岩石 (体) 力学参数的确定方法, 尽管存在缺陷和不足, 使用条件上有这样那样的限制, 但多年来已经解决了很多工程中的实际问题, 对一特定工程, 应在条件许可的情况下尽可能多种方法同时运用, 交叉使用, 相互验证, 相互校核, 综合确定;试验资料调整法是最本质的方法;岩石 (体) 力学参数应在开挖揭露, 或开挖卸荷影响后适时调整。
向家坝水电站坝基岩体力学特性及取值专题研究报告 (可行性研究) 。
摘要：水电水利工程中岩石 (体) 力学指标的选取对工程影响较大, 但往往因岩石 (体) 试验成果的离散性较大, 或试验样本较少, 地质工作者工程经验不尽相同, 对同一类岩体的力学参数取值差别较大。本文收集整理、总结了现行的岩石 (体) 试验成果资料整理、力学参数选取方法, 供工程地质勘察工作者研究和交流。
关键词：岩体分类,试验成果,统计,力学参数,标准值,模糊随机统计,Hoek-Brown强度准则
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石油工程岩石力学 篇10
直到刚性压力机和伺服机被成功制造出来, 有关岩石峰值后变形特征的研究才开始逐渐发展。在此这之前, 科学家们常以岩石峰值前的变形特征来表示岩石的变形性质, 用岩石变形曲线的峰值代表岩体强度, 而峰值后则认为已经破坏, 岩体失去其承载能力, 而这显然与实际情况不符。实验研究和大量的工程实际都表明, 岩石破坏后, 其残余强度仍具有一定的承载能力, 这对实际工程上的应用有很大意义。
张帆等着重于三峡花岗岩的力学特征的研究, 首先利用杨超等[4]的相关研究所提出的利用主应力圆包络线, 确定岩石的黏聚力和内摩擦角的等效值并拟合相应曲线的方法, 将岩石的屈服破坏过程以的连续的应变软化模型来表征, 建立了应变软化的本构模型[2], 之后又以三峡花岗岩力学特性的的试验结果为基础, 建立了描述三峡花岗岩峰后破坏特征的弹脆塑性本构模型和峰后应变软化本构模型[1], 并且利用MTS试验机对三峡花岗岩试件进行了应力应变全过程曲线的测试, 利用试验数据对峰后岩石的屈服面进行了拟合, 并对此进行了相关参数的分析。结果表明, 在花岗岩的应变软化过程中, c值随着广义塑性应变的增大而逐渐减小, 而 φ 值却几乎保持不变[1]。这项研究三峡地区的隧道开挖与支护、边坡的稳定性分析提供了重要的参数与理论依据。
长沙理工大学的王桂尧等人考虑尺寸效应, 对岩石的峰值后曲线进行了研究, 将工程岩体分为不含裂纹的完整岩体以及含裂纹的断裂区两个部分, 通过大量实验, 将两者的破坏曲线的叠加, 得到了相应工程岩体的荷载—位移曲线, 在两者的载荷相同的情况下, 岩石贮存或释放能量的大小随着位移的增大而增大, 在裂纹与试件尺寸已知的同时, 能够确定岩石在达到峰值荷载时的所储存的弹性势能的大小, 并且可以通过二者的关系, 大致估计岩石断裂的峰值后曲线形状和断裂的稳定性[3]。并以此为基础, 进行了尺寸效应对岩石峰值后曲线的研究, 通过对不同尺寸的岩石强度曲线的分析, 说明了峰值后断裂曲线的形状与试件尺寸有关, 并且试件类型不同, 其影响方式也有所差异。
对岩石变形的全过程曲线的研究, 尤其是对岩石变形的峰值后曲线特征的研究, 是近几十年来科研人员相继探讨的热点问题, 对解决水利、隧道、桥梁、地质灾害等工程设计与开挖的重要理论基础, 同时也为分析边坡稳定与防护、重要工程预警等提供重要参数。但目前对于岩石峰值后曲线的研究较少, 且由于技术、理论研究等的限制, 对于峰值后曲线特征研究并不完善, 使得在工程上得不到有效的利用。
摘要：近年来, 在公路、桥梁、隧道等工程迅速发展的同时, 也伴随着许多由于岩石的破坏而造成的地质灾害, 人们逐渐认识到岩石变形全过程的研究在工程中的重要性, 本文主要总结了前人对岩石特性的研究进展, 同时简述了有关岩石的峰值后曲线特性的研究现状, 为今后工程上应用提供理论基础。
关键词：岩石力学,岩石破坏,稳定性,峰后力学特性
参考文献
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