岩体力学复习讲解
矿山岩体力学知识点

矿山岩体力学知识点岩体力学是矿山工程中的一个重要学科,它研究岩石的力学性质和其在地下开采中的变形和破坏规律。
了解岩体力学的知识点对于合理设计和稳定的矿山开采至关重要。
以下是一些岩体力学的主要知识点。
1.岩石的物理力学性质:包括岩石的密度、弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
这些物理力学性质对于岩石的变形和破坏具有重要影响,也是评估岩石力学性质的基本指标。
2.应力与应变:应力是指在力作用下岩石内部的应力状态,包括垂直和平行两个方向的应力。
应变是岩石在受力下发生的变形。
研究岩石的应力与应变关系有助于了解岩石在开采过程中的应力分布规律和力学特性。
3.岩石的变形与破坏规律:岩石在受到外力作用后会发生变形和破坏。
弹性变形是岩石在小应力作用下发生的可恢复变形,塑性变形是岩石在大应力作用下发生的不可恢复变形,破坏是岩石超过其承载能力导致破坏的过程。
了解岩石的变形与破坏规律可以指导矿山开采的安全与高效。
4.岩石力学参数的测定与试验方法:准确获取岩石力学参数是进行合理设计和分析的基础。
常用的试验方法包括岩石强度试验、应力-应变试验、岩石断裂试验等。
这些试验方法可以用于测定岩石的强度、变形特性和破坏特征,为岩石力学参数的确定提供依据。
5.岩体的稳定性分析:岩体的稳定性是矿山开采过程中一个重要的问题。
通过分析岩体力学参数、岩体结构、地应力等因素,预测和评估岩体的稳定性,选择合适的支护方法和措施,以确保矿山的安全运营。
6.岩石动力学:矿山开采中常伴随着岩爆、岩石震动等动力学问题。
了解岩石的动力学特性,包括岩爆的发生机制、岩石振动的传播规律等,对于预防和控制岩爆事故、减轻岩石震动的影响具有重要意义。
7.岩石支护与巷道设计:在矿山开采中,为了稳定岩体结构,需要进行巷道支护和巷道设计。
岩石力学的研究可以指导巷道的合理设计、支护方法的选择和支护结构的设计,提高巷道的稳定性和安全性。
8.岩层间的相互作用与岩爆防控:在矿山开采中,岩层间的相互作用对于岩体稳定性具有重要影响。
岩石力学复习资料

岩石力学复习资料岩石力学是研究岩石在地壳内的力学性能和岩石体受力行为的科学。
它是岩土工程学和地质科学等学科的基础,对于岩土工程设计和地质灾害研究具有重要意义。
本文将回顾岩石力学的基本概念、岩石的力学参数以及岩石的力学行为。
一、岩石力学基本概念1. 岩石力学的定义岩石力学是研究岩石在地壳内受力行为和力学性能的科学。
2. 岩石力学的分类岩石力学可以分为静力学和动力学两个方面,静力学研究岩石在静态力下的受力行为,动力学研究岩石在动态力下的受力行为。
3. 岩石力学的应用领域岩石力学广泛应用于岩土工程设计、地质工程、矿山工程、地震工程等领域。
二、岩石的力学参数1. 岩石的强度参数强度参数是描述岩石抵抗外力破坏的能力的物理参数,包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
2. 岩石的变形参数变形参数是描述岩石受力后变形行为的物理参数,包括弹性模量、切变模量、泊松比等。
3. 岩石的破裂参数破裂参数是描述岩石破坏过程的物理参数,包括岩石的裂纹扩展速率、割裂强度等。
三、岩石的力学行为1. 岩石的离散性与连续性岩石具有离散性与连续性两个特点,离散性体现为岩石的裂缝和节理,连续性体现为岩石的均质性和各向同性。
2. 岩石的强度与变形特性岩石的强度和变形特性是岩石力学的核心内容,强度特性决定了岩石的抗破坏能力,变形特性描述了岩石在受力下的变形行为。
3. 岩石的破坏机理岩石的破坏机理是研究岩石力学行为的重要内容,常见的岩石破坏机理包括拉裂破坏、压碎破坏、剪切破坏等。
四、岩石力学实验岩石力学实验是研究岩石力学行为的重要手段,常用的岩石力学实验包括压缩试验、拉伸试验、剪切试验等。
五、岩石力学在工程中的应用1. 岩土工程设计岩石力学为岩土工程设计提供了可靠的理论依据和实验方法,通过岩石力学参数的测定和工程实例的分析,可以有效评估岩土体的稳定性和承载能力。
2. 地震工程岩石力学对地震工程的设计和评估具有重要作用,通过岩石的动力学特性和破坏机理的研究,可以预测地震对岩石体的影响,提高地震工程的抗震能力。
岩体力学期末考试最新知识点

1.岩体力学:是研究岩体和岩体力学性能的一门学科,是探讨岩石和岩体在其周围物理环境(力场、温度场、地下水等)发生变化后,做出响应的一门力学分支。
2.岩石:由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。
3.岩体:一定工程范围内的自然地质体。
4.岩石和岩体的不同之处:岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。
5.岩石的结构:组成岩石最主要的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况。
6.岩石的构造:指组成岩石的成分在空间分布及其相互间的排列关系。
7.岩石按成因分:岩浆岩、沉积岩、变质岩8.岩体结构的两大要素:结构体和结构面9.岩体的力学特征:不连续性、各向异性、不均匀性、赋存地质因子特性、残余强度特性10.岩体力学的研究任务:1、基本原理方面2、实验方面3、实际工程应用方面4、监测方面11.岩石的质量指标:指描述岩石质量大小有关的参数,通常采用岩石单位体积质量的大小表示,包括岩石的密度和颗粒密度。
12.岩石的密度:指岩石试件的质量与岩石试件的体积之比13.岩石的颗粒密度P s:岩石固体物质的质量与固体的体积之比(P s=m s/V c)14.岩石的孔隙性:是反应了岩石中微裂隙发育程度的指标。
15.岩石的吸水率:指岩石吸入水的质量与试件固体的质量之比16.岩石的吸水率分为:自由吸水率3a和饱和吸水率3saasa17.软化系数:指岩石饱和单轴抗压强度的平均值与干燥状态下的单轴抗压强度平均值的比值18.岩石的膨胀特性:通常以岩石的自由膨胀率、岩石的侧向约束膨胀率、膨胀压力19.岩石的单轴抗压强度:指岩石试件在无侧限条件下,受轴向里作用破坏时,单位面积承受的最大荷载,即R c=P/A20.岩石的抗拉强度:指岩石试件在受到轴向拉应力后其试件发生破坏时单位面积所能承受的最大拉力21.岩石抗拉强度试验方法:1、直接拉伸法2、抗弯法3、劈裂法4、点荷载试验法22.岩石的剪切强度:指岩石在一定的应力条件下所能抵抗的最大剪应力23.岩石抗剪强度的试验方法:1、抗剪断试验2、抗切试验3、弱面抗剪切试验24. --------------------------------------------------------- 三向压缩应力作用下的破坏形式:低围压劈裂;中围压斜面剪切;高围压---塑性流动25.岩石模量有:初始模量、切线模量、割线模量26.脆性破坏:指应力超出了屈服应力后不表现出明显的塑形变形特性,这类破坏是脆性破坏27.扩容:指岩石受到外力作用后,发生非线性的体积膨胀,且这一体积膨胀是不可逆的28.岩石的流变性包括:1、岩石的蠕变2、岩石的应力松弛3、岩石的长期强度29.蠕变:是指岩石在恒定的外力作用下,应变随时间的增长而增长的特性,也称作徐变。
岩体力学

1.岩体力学的定义:岩体力学主要是研究岩石和岩体力学性能的一门学科。
是探讨岩石和岩体在其周围物理环境(力场、温度场、地下水等)发生变化后,作出响应的一门力学分支。
2.岩石的定义:岩石是矿物或岩屑地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体。
3.岩体的定义:在岩体力学中,通常将在一定工程范围内的自然地质体称为岩体。
4.结构面的定义:所谓结构面,是指具有极低的或没有抗体强度的不连续面5.岩石的力学特征:1.不连续性.2.各向异性.3.不均匀性.4.赋存地质因子的特性.6.学派:1.地质力学的岩石力学派。
2.工程岩石力学派。
第二章1.岩石的基本物理性质:1.岩石的密度指标。
2.岩石的孔隙性。
3.岩石的水理性质。
4.岩石的抗风化指标。
5.岩石的其他特性。
2.岩石的强度特性:所谓强度,是指材料在荷载作用下,所能承受的最大的单位面积上的力。
通常研究岩石的单轴抗压强度(无侧限压缩强度)、抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度等。
在单向压缩荷载作用下试件的破坏形态:1.圆锥形破坏。
2.柱状劈裂破坏。
3.四种强度特性:1.岩石的单轴抗压强度。
2.岩石的抗拉强度。
3.岩石的抗剪强度。
4.岩石在三向压缩应力作用下的强度。
4.岩石三向压缩强度的影响因素:1.侧向压力的影响。
2.试件尺寸与加载速率的影响。
3.加载路径对岩石三向压缩强度的影响。
4.孔隙压力对岩石三向压缩强度的影响。
5.岩石应力应变全过程曲线(略)6.岩石的流变性包含着三部分的内容:岩石的蠕变、岩石的应力松弛、岩石的长期强度。
7.所谓的蠕变是指岩石在恒定的外力作用下,应变随时间的增长而增长的特性,也称作徐变。
8.典型蠕变曲线(略)。
9.影响岩石蠕变的主要因素:1.应力水平对蠕变的影响。
(不能太大也不能太小,中等应力水平(60%-90%)峰值)2.温度、湿度对蠕变的影响。
10.岩石介质力学模型:1.基本力学介质模型:弹性介质模型、塑性介质模型、粘性介质模型。
2.常用的岩石介质模型:弹塑性介质模型、粘弹性介质模型:马克斯韦尔模型、凯尔文模型。
岩体力学复习提纲

岩体力学复习提纲第一章1.何谓岩体力学?它的研究任务和对象是什么?是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学•岩体的地质特征•岩块、结构面的力学性质•岩体的力学性质•岩体中天然应力•岩体中重分布应力•稳定性计算与评价•工程处理与加固2.岩体力学采用的研究方法有哪些?•工程地质研究法研究岩块和岩体的地质与结构特征,为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质资料•试验法为岩体变形和稳定性分析计算提供必要的物理力学参数•数学力学分析法通过建立岩体力学模型和利用适当的分析方法,预测岩体在各种力场作用下的变形与稳定性,为设计和施工提供定量依据•综合分析法采用多种方法考虑各种因素(包括工程的、地质的及施工的等)进行综合分析和综合评价,得出符合实际情况的正确结论第二章3.何谓岩块?岩体?试比较岩块、岩体与土的异同点。
岩块(Rock block 或Rock)指不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元岩体(Rockmass)是指地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
5.何谓岩块结构?它是怎样影响岩块的力学性质的?岩块的结构:岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。
7.何谓结构面?从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类?各有什么特点?结构面(Structural Plane)指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带。
1.原生结构面岩体在成岩过程中形成的结构面。
n沉积结构面是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的,有层理面、软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。
n岩浆结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面,包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆岩之间的接触面和原生冷凝节理等。
n变质结构面在变质过程中形成,分为残留结构面和重结晶结构面。
岩石力学复习

岩石力学复习重点1.1、岩体:岩体是指在一定的地质条件下,含有诸如裂隙、节理、层理、断层等不连续的结构面组成的现场岩石,它是一个复杂的地质体。
2.1、岩石的渗透性:在一定的水力梯度或压力作用下,有压水可以透过岩石的孔隙或裂隙流动。
岩石这种能透水的能力称为岩石渗透性。
2.2、结构体:结构体是不同产状和不同规模结构面相互切割而形成的、大小不一、形态各异的岩石块体。
2.3、结构面的类型:按成因可分为原生结构面、构造结构面、次生结构面。
2.4、岩层产状三要素:走向、倾向、倾角。
2.5、RQD概念:用来表示岩体良好度的一种方法。
根据修正的岩芯采取率来决定的。
2.6、RMR法评价岩体的方法:该分类系统由完整岩石强度、RQD值、节理间距、节理状态及地下水状况5类指标组成。
具体做法为:(1)根据各类指标的数值,逐次计分,求和得总分RMR值(P27页表2-10);(2)根据节理、裂隙的产状变化对RMR的初值加以修正(P27页表2-11),以强调节理、裂隙对岩体稳定产生的不利影响。
3.1、脆性破坏、塑性(延性)破坏、弱面剪切破坏的基本概念;脆性破坏:岩石发生破坏时,无显著变形,声响明显,一般发生在单轴或低围压坚硬岩石(岩爆)。
塑形破坏:岩石发生破坏时,变形较大,有明显的“剪胀”效应,一般发生在较软弱岩石或高围压坚硬岩石。
沿软弱结构面(原生)剪切破坏:由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱结构面,岩层整体性受到破坏;在外荷载作用下,当结构面上的剪应力大于该面上的强度时,岩体发生沿弱面的剪切破坏。
3.2、影响岩石抗压强度的因素;矿物成分、结晶程度和颗粒大小、胶结情况、生成条件、风化作用、密度、水的作用、试件形状和尺寸、加载速率。
3.3、形态效应和尺寸效应的含义;因应力集中,通常圆柱形试件的强度高于棱柱形试件的强度。
对于棱柱形试件,截面边长越多,其强度越高,这种影响称为形态效应。
岩石试件的尺寸越大,其强度越低,这一现象称为尺寸效应。
岩石力学知识点总结

岩石力学知识点总结一、岩石的力学性质岩石的力学性质是指岩石在外力作用下的响应和变形规律,包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等。
这些性质对于工程设计和地质灾害的防治非常重要。
岩石的力学性质受到多种因素的影响,包括岩石的成分、结构、孔隙度、水分含量等。
1. 抗压强度抗压强度是指岩石在受到垂直方向外力作用下的抵抗能力。
岩石的抗压强度可以通过实验或者间接方法来进行测定,通常以MPa为单位。
抗压强度受到岩石成分和密度的影响,通常晶体颗粒越大、结晶度越高的岩石其抗压强度越高。
2. 抗拉强度抗拉强度是指岩石在受到拉伸力作用下的抵抗能力。
通常岩石的抗拉强度远远低于其抗压强度,因为岩石在自然界中很少受到拉力的作用。
抗拉强度常常通过实验来进行测定,其数值对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要意义。
3. 抗剪强度抗剪强度是指岩石在受到切割或者剪切力作用下的抵抗能力。
岩石的抗剪强度与其结构和组成有关,一般来说,岩石中存在着一定的位移面和剪切面,这些面的摩擦和滑移对于岩石的抗剪强度产生了重要的影响。
4. 弹性模量弹性模量是指岩石在受到外力作用下的弹性变形能力。
弹性模量也叫做“模量”,其数值越高,说明岩石在受到外力作用下的变形越小。
弹性模量对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要的意义。
二、岩石的变形和破坏规律岩石在受到外力作用下会发生变形和破坏,其变形和破坏规律对于地质工程的设计和地质灾害的防治具有重要的意义。
岩石的变形和破坏规律受到多种因素的影响,包括岩石的力学性质、结构、孔隙度、水分含量等。
1. 岩石的变形规律岩石在受到外力作用下会发生变形,其变形规律通常表现为弹性变形、塑性变形和破坏。
弹性变形是指岩石在受到外力作用后能够恢复原状的变形,塑性变形是指岩石在受到外力作用后不能够恢复原状的变形,破坏是指岩石在受到外力作用后达到极限状态,无法继续承受力的作用。
2. 岩石的破坏规律岩石在受到外力作用下会发生破坏,其破坏规律通常表现为压缩破坏、拉伸破坏和剪切破坏。
岩体力学复习知识点

岩体力学复习知识点1.岩石:是组成地壳的基本物质,它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。
一般认为它是均质的和连续的。
岩体:是地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的具有一定结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
(区别是岩体包含若干不连续面。
)结构面:岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面,包括物质的分界面和不连续面,它是在地质发展历史中,尤其是在地质构造变形过程中形成的。
结构体:被结构面分割而形成的岩块,四周均被结构面所包围,这种由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体成为结构体。
2.岩体结构分为六类:块状结构、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构3.风化作用:岩石长期暴露在地表之后,经受太阳辐射热、大气、水及生物等作用,使岩石结构逐渐破碎、疏松,或矿物成分发生次生变化,称为风化。
衡量岩石(块)风化程度的指标:(1)定性指标:颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。
(2)定量指标:风化空隙率指标Iw、波速比指标kv和风化系数kfδ等。
岩石风化分级:未微中等强全4.相对密度G s:岩石的干重量W s(KN)除以岩石的实体积V s(m3)(不包括岩石中孔隙体积)所得的量与1个大气压下4℃时纯水的重度(γw)的比值。
G s=W s / (V sγw)。
相对相对密度是一个无量纲量,其值可用比重瓶法测定,试验时先将岩石研磨成粉末并烘干;然后用量杯量取相同体积的纯水和岩石粉末并分别称重,其比值即为岩石的相对密度。
岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度,岩石中重矿物含量越多其相对密度越大,大部分岩石的相对密度介于2.50~2.80之间。
5.孔隙率n:岩石试样中孔隙体积Vv与岩样总体积V之比。
孔隙比e:指孔隙的体积VV与固体的体积Vs的比值。
6.含水率w:天然状态下岩石中水的重量W w与岩石烘干重量W s的百分比。
w=W W / W s ×100%吸水率W a:指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量W w与岩样干重量W s的百分率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1.岩体力学:是力学的一个分支学科,是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。
2.岩体力学的研究方法:工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法3.岩体:是指在地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
4.结构面:指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带。
5.岩块的结构:岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。
6.岩块的构造:是指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排列组合方式。
7.结构面迹长:是指结构面与露头面交线的长度。
8.岩体质量指标RQD:长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。
9.岩石的吸水性:岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力,称为岩石的吸水性。
10.岩石的软化性:岩石浸水饱和后强度降低的性质,称为软化性11.蠕变:是指岩石在恒定的荷载作用下,变形随时间逐渐增大的性质。
12.影响单轴抗压强度的因素:岩块的抗压强度受一系列因素影响和控制,主要包括两个方面:一是岩石本身性质方面的因素,如矿物组成、结构构造(颗粒大小、连结及微结构发育特征等)、密度及风化程度等等;二是试验条件方面的因素(试件的几何形状及加工精度、加载速率、端面条件、湿度和温度、层理结构)13.剪切强度:在剪切荷载作用下,岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力,称为剪切强度14.岩石的破坏判据:一、库仑--纳维尔判据适用条件:低应力或坚硬、较坚硬的岩石的剪切破坏.二、莫尔判据1. 斜直线型:同库仑--纳维尔判据2. 二次抛物线型:适用条件:高应力或软弱、较软弱岩石的剪切破坏3. 双曲线型:适用条件:中等应力或较坚硬岩的剪切破坏。
三、格里菲斯判据适用条件:非常适用于脆性岩石的拉破坏。
四、八面体强度判据该判据适用于以延性破坏为主的岩石。
15.应力-变形关系曲线特征①开始时随着法向应力增加,结构面闭合变形迅速增长,σn-ΔV及σn-ΔV j曲线均呈上凹型。
当σn增到一定值时,σn-ΔVt曲线变陡,并与σn-ΔVr曲线大致平行。
说明结构面已基本上完全闭合,其变形主要是岩块变形贡献的。
这时ΔVj则趋于结构面最大闭合量Vm②初始压缩阶段,含结构面的岩块变形ΔVt主要是由结构面的闭合造成的。
试验表明,当σn=1MPa时,ΔVt/ΔVr可达5~30,说明ΔVt占了很大一部分。
③法向应力σn大约从σc/3处开始,含结构面的岩块变形由以结构面的闭合为主转为以岩块的弹性变形为主。
④结构面的σn- ΔVj曲线大致为以ΔVj=Vm为渐近线的非线性曲线。
可用初始法向刚度及最大闭合量来确定,与结构面的类型及壁岩性质无关。
⑤结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度(e)。
这是因为结构面是凹凸不平的,两壁面间无论如何也不可能达到100%的接触。
结构面的初始法向刚度是一个与结构面在地质历史时期的受力历史及初始应力(σi)有关的量,其定义为σn-Vj曲线原点处的切线斜率,即:16.法向刚度:是指在法向应力作用下,结构面产生单位法向变形所需要的应力,在数值上等于σn- Vj曲线上一点的切线斜率。
17.剪切刚度KS:是反映结构面剪切变形性质的重要参数,其数值等于峰值前τ-u曲线上任一点的切线斜率18.原位岩体变形试验方法及其原理静力法的基本原理:在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载,并测定其岩体的变形值;然后绘制出压力-变形关系曲线,计算出岩体的变形参数。
动力法的基本原理:用人工方法对岩体发射(或激发)弹性波(声波或地震波),并测定其在岩体中的传播速度,然后根据波动理论求岩体的变形参数。
19.法向变形曲线(1)直线型(2)上凹型(3)上凸型(4)复合型20.影响弹性波在岩体中的传播速度的因素:①不同岩性岩体中弹性波速度不同,岩体愈致密坚硬,波速愈大,反之,则愈小。
沿结构面传播的速度大于垂直结构面传播的速度。
②在压应力作用下,波速随应力增加而增加,波幅衰减少;反之,在拉应力作用下,则波速降低,衰减增大。
③随岩体中含水量的增加导致弹性波速增加。
④岩体处于正温时,波速随温度增高而降低,处于负温时则相反。
21.岩体与岩块本质的区别是什么?①岩体中存在有各种各样的结构面;②不同于自重应力(场)的天然应力场和地下水。
22.岩石和岩体区别岩石岩体--无结构面 --有结构面--强度较大 --强度较小--连续介质 --非连续介质--室内试验 --现场试验--各向同性 --各向异性岩石与岩体的重要区别就是岩体包含若干不连续面。
由于不连续面的存在,岩体的强度远低于岩石强度。
联系广义的岩石即为岩体,岩石是构成岩体的基本组成单元,都是岩石力学的基本研究对象。
23.结构面成因类型一)地质成因类型原生结构面构造结构面次生结构面(二)力学成因类型张性结构面剪性结构面24.单轴压缩条件下的岩块变形孔隙裂隙压密阶段(OA)弹性变形阶段(AB)B点:弹性极限微裂隙稳定发展阶段(BC)C点:屈服强度非稳定破裂发展阶段(CD)D点:峰值强度破坏后阶段(DE)全过程曲线前过程曲线25.岩石蠕变曲线的特征(1) AB段-初始蠕变阶段或称减速蠕变阶段。
本阶段内,曲线呈下凹型,特点是应变最初随时间增大较快,但其应变率随时间迅速递减,到B点达到最小值。
若在本阶段中某一点P卸载,则应变沿PQR下降至零。
其中PQ段为瞬时应变的恢复曲线,而QR段表示应变随时间逐渐恢复至零。
由于卸荷后应力立即消失,而应变则随时间逐渐恢复,二者恢复不同步。
应变恢复总是落后于应力,这种现象称为弹性后效(2) BC段-等速蠕变阶段或称稳定蠕变阶段。
本阶段内,曲线呈近似直线,即应变随时间近似等速增加,直到C点。
若在本阶段内某点T卸载,则应变将沿TUV线恢复,最后保留一永久应变εp(3) CD段-加速蠕变阶段。
曲线呈上凹型,应变率随时间迅速增加,应变随时间增长越来越大,其蠕变加速发展直至岩块破坏(D点)。
26.工程岩体分类一般遵循如下步骤: ①确定岩体分类系统的最终目的;②确定所用参数的范围与标准;③确定岩体指标所用的数学方法;④为最终的目的校核岩体指标值。
27.隧道围岩分类指标:岩体结构、结构面发育特征、岩石强度、岩体声波速度指标及岩体强度应力比28.天然应力:人类工程活动之前存在于岩体中的应力,称为天然应力或地应力29.重分布应力:人类在岩体表面或岩体中进行工程活动的结果,必将引起一定范围内岩体中天然应力的改变。
岩体中这种由于工程活动改变后的应力,称为重分布应力30.天然应力的测量方法:应力恢复法、水压致裂法、套芯应力解除法31.应力恢复法是用扁千斤顶使已解除了应力的岩石恢复到初始应力状态。
具体步骤是:①在地下巷道洞壁上布置一对或若干对测点,每对测点间的距离d0视所采用的引伸仪尺寸而定。
一般d0≈15cm;②在两测点之间的中线处,用金钢石锯切割一道狭缝槽。
由于洞壁岩体受到环向压应力σθ的作用,所以,在狭缝槽切割后,两测点间的距离就会从初始值d0减小到d,即两点间距产生相对缩短位移;③把扁千斤顶塞入狭缝槽内,并用混凝土充填狭缝槽,使扁千斤顶与洞壁岩体紧密胶结在一起;④对扁千斤顶泵入高压油,通过扁千斤顶对狭缝两壁岩体加压。
使岩壁上两测点的间距缓缓地由d恢复到d0。
这时扁千斤顶对岩壁施加的压力Pc,即为所要测定的洞壁岩体的环应力值σθ;32.地区高天然应力常与如下现象相关联:(1)岩芯饼化现象饼状岩芯即钻探时取得的岩芯呈压缩饼干状,一片片地破坏。
一般来说,岩芯饼化主要与地应力差有关,垂直于钻进方向的应力差越大,饼化就越严重。
(2)地下硐室施工过程中出现岩爆,剥离由于高地应力的存在,在地下硐室开挖过程中,会出现岩石的脆性破裂。
积聚在岩石中的应变能由于突然释放而产生岩爆或剥离,特别是垂直最大水平主应力开挖的硐室,更容易产生岩爆现象。
(3)隧洞、巷道、钻孔的缩颈现象该现象是洞(孔)壁应力超过岩石强度所致,是软岩产生流变或柔性剪切破坏的结果。
(4)边坡上出现错动台阶葛洲坝厂房基坑开挖时,软弱层上面的岩层出现回弹3~6 cm(图6-14),这是由于地应力卸载后,发生沿软弱面的岩层错动,如果地应力卸载出现的回弹变形是连续的,如图6-15所示,则人们不宜觉察与观测到。
33.边坡应力分布特征:(1) 边坡面附近的主应力迹线发生偏转。
最大主应力与坡面近于平行,最小主应力与坡面近于正交,向坡体内逐渐恢复初始应力状态。
(2) 坡面上径向应力为零,为双向应力状态,向坡内逐渐转为三向应力状态。
(3) 由于应力的重分布,坡面附近产生应力集中带。
在坡脚附近,最大剪应力增高,最易发生剪切破坏。
在坡肩附近,常形成拉应力带。
边坡愈陡,则此带范围愈大,因此,坡肩附近最易拉裂破坏。
(4) 由于主应力偏转,最大剪应力迹线由原来的直线变为凹向坡面的弧线。
34.块体极限平衡法步骤:①可能滑动岩体几何边界条件的分析②受力条件分析③确定计算参数④计算稳定性系数⑤确定安全系数⑥进行稳定性评价35.不同形状洞室洞壁上的重分布应力特点:①椭圆形洞室长轴两端点应力集中最大,易引起压碎破坏;短轴两端易拉应力集中,不利于围岩稳定②各种形状洞室的角点或急拐弯处应力集中最大,如正方形或矩形洞室角点等。
③长方形短边中点应力集中大于长边中点,而角点处应力集中最大,围岩最易失稳。
④当岩体中天然应力σh和σv相差不大时,以圆形洞室围岩应力分布最均匀,围岩稳定性最好。
⑤当岩体中天然应力σh和σv相差较大时,则应尽量使洞室长轴平行于最大天然应力的作用方向。
⑥在天然应力很大的岩体中,洞室断面应尽量采用曲线形,以避免角点上过大的应力集中。
36.围岩压力:地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏,进而引起施加于支护衬砌上的压力,称为围岩压力37:岩爆:围岩处于高应力场条件下所产生的岩片(块)飞射抛撒,以及洞壁片状剥落等现象。
它是岩石被挤压到弹性限度,岩体内积聚的能量突然释放所造成的一种岩石破坏现象。
38:围岩抗力系数:是表征围岩抵抗衬砌向围岩方向变形能力的指标,定义为使洞壁围岩产生一个单位径向变形所需要的内水压力。
【习题】某岩体边坡中存在一组与坡面倾向相同,倾角为30°的结构面,结构面的剪切强度:Cj=0.1MPa,φj=28°,边坡倾角为60°,岩体平均密度ρ=2.5g/cm3,求该边坡的极限坡高某岩体,在深度100m内,密度为 2.54g/cm3,在深度100~200m内,密度为2.71g/cm3,天然应力比值系数为1.89,试按自重应力理论计算深度50m、150m 处的天然应力大小?将某一岩石试件进行单轴压缩实验,其压应力达到28.0MPa时发生破坏。