巖石結(jié)晶不同粒度的粘結(jié)巖石的形成礦物顯微鏡

巖石的力學(xué)特性
  巖石的力學(xué)構(gòu)造有幾種不同的狀態(tài)，這些狀態(tài)取決于用
以進(jìn)行研究的尺度和細(xì)節(jié)．

  許多巖石含有結(jié)晶集合體和被不同量的粘結(jié)材料結(jié)合在
一起的非結(jié)晶顆粒．  結(jié)晶的化學(xué)組成可能是比較均勻的(如
在某些石灰?guī)r申那樣)，或者是非常不均勻的(如在花崗巖
中)．而且，晶體的尺寸可能是均勻的或有些變化，但它們一
般具英寸的量級(jí)，因而粒度較?。@些結(jié)晶一般代表在其上
進(jìn)行力學(xué)特性研究的最小尺度．一方面，結(jié)晶之間的邊界常
常代表巖石構(gòu)造的薄弱點(diǎn)，它不那么能看成是連續(xù)的，另一方
面，晶體本身的變形提供了有關(guān)巖石承受的變形的有益證據(jù)．

  在幾英尺到幾百英尺范圍的尺度內(nèi)，某些巖石的構(gòu)造是
連續(xù)的，但它更經(jīng)常地被裂縫、節(jié)理和分割成不同層的層面所
中斷．  正是這種尺度和這種不連續(xù)性才是工程上最關(guān)心的，
在工程中，結(jié)構(gòu)以其為基礎(chǔ)或建造在其中的巖石具有類似的
尺寸．

  巖石的總體力學(xué)特性，取決于其每種構(gòu)造特征．然而，在
不同環(huán)境中個(gè)別特征具有重要的變化．

在某些階段，對(duì)巖石力學(xué)特性附加上數(shù)值變得十分必要．
這些數(shù)值很容易從巖石試件的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)來獲得．這些試件
通常有幾英寸的尺寸，并含有足夠多的構(gòu)造顆粒，以便認(rèn)為是
大致均勻的．這樣一來，雖然在這種試件上單個(gè)顆粒的特性
彼此可能十分不同，而且單個(gè)晶體本身常常是各向異性的，然
而它們和它們之間的顆粒邊界以充分隨機(jī)的方式相互作用，
使得試件具有平均的均勻特性．這種平均的特性并不必然是
各向同性的，因?yàn)閹r石的形成或變質(zhì)的過程常使構(gòu)造顆粒的
排列成行，因而從尺寸、組成和分布上看其相互作用是隨機(jī)
的，但從其各向異性上看，則不是隨機(jī)的．這種被認(rèn)為是均勻
的巖石試件具有顯著的各向異性．

  在更大的尺度上，裂縫、節(jié)理、層理和較小的斷層引起有
關(guān)巖體連續(xù)性的重要問題．如果巖體承受拉伸、流體壓力或
超過其對(duì)滑動(dòng)的摩擦抗力的剪切時(shí)，則這些擾動(dòng)可能間斷巖
體位移的連續(xù)性．當(dāng)這些擾動(dòng)與巖石中構(gòu)造尺度相比較小時(shí)，
其作用是改變巖體的力學(xué)特性，但仍然可按連續(xù)介質(zhì)處理．
然而，當(dāng)其具有足夠的尺寸時(shí)，必須將其作為構(gòu)造或邊界的一
部分來處理．

  施加在巖體上的荷載通常是由重力引起的，而且壓應(yīng)力
比非壓應(yīng)力更常遇到．在此情況下，與巖石特性和連續(xù)性有
關(guān)的最重要的因素是巖石中各種尺寸的裂縫和節(jié)理表面之間
的摩擦．如果情況是沿任何表面都不可能滑動(dòng)，則系統(tǒng)可以
很好地按具有平均試驗(yàn)試件特性的連續(xù)巖石近似處理．如果
在任何表面上有可能滑動(dòng)，則系統(tǒng)不得不按這些表面所分割
的單元來處理，而且在這些表面上具有摩擦的邊界條件．

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