岩石力学总复习资料

内蒙古科技大学岩石力学总复习

(适用于由蔡美峰主编的岩石力学与工程)

1、岩石力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。

2、岩石力学的研究方法：工程地质研究方法、科学实验方法、数学力学分析方法、整体综合分析方法。（工科数整）

3、岩石的吸水性指标：吸水率、饱水率、饱水系数。

4、岩石的软化性：是指岩石在饱水状态下其强度相对于干燥状态下降低的性能。

5、岩石在各种荷载作用下达到破坏时所能承受的最大应力称为岩石的强度。

6、试件在单轴压缩荷载作用下破坏时，在测件中可产生四种破坏形式（岩石破坏有几种形式）：

（1）X状共轭斜面剪切破坏；

（2）单斜面剪切破坏；

（3）拉伸破坏；

（4）塑性流动变形。

7、岩石变形有弹性变形、塑性变形和粘性变形三种。

8、岩石的横向应变与纵向应变的比值称为泊松比。

9、影响岩石力学性质的因素很多，如水、温度、风化程度、加荷速率、围压的大小、各向异性等，对岩石的力学性质都有影响。

10、岩石中的水的赋存形式：一种称之为结合水或束缚水，一种为重

力水或称为自由水，它们对岩石力学性质的影响，主要体现在：连接作用、润滑作用、水楔（xie)作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用等。

11、不同成因、不同特性的地质界面统称为结构面。

12、软弱结构面-Ⅰ级岩体结构；坚硬结构面-Ⅱ级岩体结构。

13、结构面是具有一定方向、延展较大而厚度较小的二维面状地质界面。

14、根据结构面的形成原因，其可分为：原生结构面、构造结构面及次生结构面。

15、原生结构面包括所有在成岩阶段所形成的结构面。根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、火成结构面及变质结构面三类。

16、地下水对岩体的物理作用：润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用。

17、影响岩体分类的因素：

①岩石的质量；

②岩石的完整性；

③结构面条件；

④岩体及结构面的风化程度；

⑤地下水的影响；

⑥地应力。

18、工程岩体分类方法：

①普氏分类法；

②单轴压应力分类；

③按岩体完整性系数分类；

④按岩芯质量指标分类；

⑤以弹性波速度分类；

⑥RMR分类；

⑦巴顿岩体质量分类。

19、地应力的成因：

①地幔热对流；

②板块边界受压；

③岩浆侵入；

④岩体自重应力场；

⑤地质构造应力；

⑥地表剥蚀；

⑦水压力、热应力。

20、地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。

21、原岩：未经工程开挖而又不受开挖影响仍处于自然平衡状态的岩体，称为原岩。

22、围岩：受工程开挖影响应力发生重新分布的岩体，称为围岩。

23、围岩压力：地下工程开挖以后，作用在支护结构体上的重新分布的压力。

24、重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因,其中尤以水平方

向的构造运动对地应力的形成影响最大。当前的应力状态主要由最近一次的构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。

25、地应力分布的基本规律：

①地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数；

②实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量；

③水平应力普遍大于垂直应力；

④平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，且趋近于1；

⑤最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系；

⑥最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性；

⑦地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征，岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。

26、材料在受到外荷载作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发出声响，称为声发射。

27、全应力解除法即是使测点岩体完全脱离地应力作用的方法。通常采用套钻的方法实现套孔岩芯的完全应力解除，因而也称套孔应力解除法。

28、应力解除法原理：地下某点的岩体处于三向压缩状态，如用人为的方法解除其应力，必然发生弹性恢复，测定其恢复的应变，利用弹

性力学公式则可算出岩体初始应力。

29、孔径变形法：通过测定钻孔孔径变形求解岩体应力。其应力解除工序为：

①打大孔至测点，磨平孔底；

②打同心小孔，安装孔径变形计探头；

③延伸大钻孔解除应力，同时测量孔径变形。

30、孔底应力解除法测定岩体应力的步骤：

①打大孔至测点，磨平孔底；

②在孔底粘贴电阻应变花探头；

③解除应力，测量其应变；

④取出岩心，测其弹性参数；

⑤计算岩体应力。

31、孔壁应变法应力解除工序：

①打大孔至测点，磨平孔底；

②打同心小孔，安装应变花探头；

③套孔解除应力，超过小孔底部5cm，同时测量孔壁变形；

④取出岩心，测其弹性参数；

⑤计算岩体应力。

32、流变性质就是指材料的应力-应变关系与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。

岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。

蠕变是当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象。

松弛是当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象。

弹性后效是加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。

33、根据应变速率的不同，其蠕变过程可分为三个阶段：减速蠕变阶段、等速蠕变阶段、加速蠕变阶段。

34、流变方程主要包括本构方程、蠕变方程、松弛方程。

35、流变模型的三个基本元件：弹性元件（H）、粘性元件（N）、塑性元件（C）。

36、注意掌握胡克体、库伦体、牛顿流体、圣维南体、马克斯威尔体、开尔文体。

37、岩石强度理论：研究岩石破坏的原因和破坏的条件的理论。

库伦准则：①岩石破坏为剪切破坏；

②岩石抗能力由两部分组成（内聚力和内摩擦力）；

③强度准则形式-直线性。对库伦准则的评价：①是最简单的强度准则，是莫尔强度理论的一个特例；②不仅适用于岩石压剪破坏，也适用于结构面压剪破坏；③不适用于受拉破坏。

38、维护岩石地下工程稳定的基本原则：⑴合理利用和充分发挥岩体强度；⑵改善围岩的应力条件；⑶合理支护；⑷强调监测和信息反馈。

39、锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。

锚杆力学作用：①悬吊作用；②减跨作用；③组合梁作用；④整体加固作用。

40、斜坡应力重分布特征：

⑴最大主应力平行坡面；

⑵坡脚应力差增大，剪应力增高，易剪坏；

⑶坡肩（顶）张力带发育，易产生拉裂；

⑷最大剪应力迹线呈弧形，凹向坡面；

⑸坡面附近呈二向应力状态（径向为零）。

斜坡变形类型：⑴拉裂；⑵蠕滑；⑶弯折、倾倒。

斜坡破坏的主要类型及斜坡失稳的基本方式：崩落、滑落、（扩离）。

滑坡活动阶段:蠕滑阶段、滑动阶段、剧滑阶段、稳定阶段。

滑坡力学分类（按始滑部位分为）：牵引、推移、平移、混合四种形式。

（五个特征、三个形式、两种类型、四个阶段、滑坡分类（力学分类））

41、崩塌（落）形成条件：地形、岩性、构造、诱发因素（气候、地震、爆破、下部采空等）。

斜坡稳定性的影响因素：⑴岩土性质；⑵地质构造；⑶地形地貌；

⑷水的作用；⑸地震；⑹人工扰动。

斜坡稳定性评定：⑴自然历史分析法；⑵半定性半定量评定；⑶数学力学计算法；⑷工程地质比拟法。

42、斜坡变形破坏防治:⑴正确选择场地；⑵查清影响因素；⑶及时处理；⑷防治时提出合理的整治方案。

43、斜坡变形破坏防治的工程措施：⑴支挡；⑵排水；⑶减载反压；

⑷其它（护坡、防御绕避、改善岩土性质）。

44、滑坡活动阶段及特征：

⑴蠕滑阶段-坡肩张拉，体内局部剪，向贯通性滑面发展，持时较长；

⑵滑动阶段-滑面贯通，各种裂隙形成，局部坍塌，位移增速；

⑶剧滑阶段-坡速剧增，坍塌严重，坡体高速前移，滑距大，持时短；

⑷稳定阶段-滑体重心降低，滑面强度有所提高，速率减至停止。

45、岩石是地质作用下产生的一种或多种矿物以一定规律组成的自然集合体。基本构成是造岩矿物和微结构面。

岩石：岩块、岩体。

岩块：孤立的岩石碎块，各向同性。

岩体：岩块+结构面，各向异性。

岩石中结构连接的主要类型：结晶连接和胶结连接。

46、直接测量法：扁千斤顶法、刚性包体应力计法、水压致裂法、声发射法。

间接测量法：全应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物理探测法。

47、套孔应力解除法可分为孔径变形法、孔底应变法、孔壁应变法、空心包体应变法和实心包体变形法。

48、水压致裂法：对测试段钻孔用特制封隔器密封起来，然后对密封段加高压水直至孔壁岩石产生张裂隙。

49、材料的应力从其历史最高水平释放后，再重新加载，当应力未达

到先前最大应力值时，很少有声发射产生，而当应力达到和超过历史最高水平后，则大量产生声发射，这一现象叫做凯泽效应。

从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点称为凯泽点。50、应力分量不随Z而变化，这种问题称为平面应力问题。

所有变形都发生在XY面平面内，这种情况称为平面应变。

51、蠕变有稳定蠕变和不稳定蠕变两种类型。

52、岩石地下工程是指在地下岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程。

53、地下工程稳定性分析途径（研究稳定性问题的方法）：

解析法、数值法、试验法。

54、平衡微分方程、几何方程、本构方程。

55、围岩与支护形成一种共同体；共同体两方面的耦（ou）合作用和互为影响的情况称为围岩-支护共同作用。

56、围岩与支护共同作用原理：如果改变支护的刚度，就可以改变支护的受力状态；岩体性质越软，变形越大；支护时间越长，支护工作压力也越低。

57、锚杆，是一种杆体，其中置入岩体部分与岩体牢固锚结；部分长度裸露在岩体外面，挤压住围岩或使锚杆从里面拉住围岩。

58、锚喷支护中喷射混凝土的特点：

⑴在施工中岩面一经暴露就可以用混凝土覆盖，除起一定支护作用外，还及时封闭岩面，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低；

⑵喷射混凝土常配合锚杆使用，可以克服锚杆容易因岩面附近活石风化、冒落而失效的特（弱）点。

59、岩石试件在单轴压缩荷载作用下产生变形的全过程可分为四个阶段（全应力-应变）：

⑴孔隙裂隙压密阶段，岩石试件中的孔隙裂隙被压密，形成早期的非线性变形；

⑵弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段；

⑶非稳定破坏发展阶段，微裂隙的发展出现质的变化，破裂不断发展，直至试件完全破坏；

⑷破裂后阶段，轴压力达到试件的峰值强度以后，试件内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状。

60、在传统的压缩试验中，岩石达到其峰值强度后发生突发性破坏的根本原因是试验机的刚度不够大，这类试验机称为“软”性试验机。

使用刚性试验机能获得岩石在受压过程中的全应力-应变曲线，获得岩石在超过峰值强度破坏后的变形和强度特征。

61、全应力-应变曲线能显示岩石在受压破坏过程中以及超过峰值强度破坏后的应力、变形特性和强度特征。

全应力-应变曲线的用途（工程意义）：①揭示岩石试件破裂后，仍具有一定的承载能力；②预测岩爆；③预测蠕变破坏；④预测循环加载条件下岩石的破坏。

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