高等岩石力学.总结
岩石力学重点总结

岩石岩体区别:岩石可以瞧作就是一种材料,岩体就是岩石与各种不连续面的组合体;岩石可以瞧作就是均质的,岩体就是非均质的(在一定的工程范围内);岩石具有弹、塑、粘弹性,岩体受结构面控制,性质更复杂,强度更低;岩体通常就是指一定工程范围内的地质体,岩石则无此概念。
岩石力学就是一门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,就是力学的一个分支。
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。
它就是一门新兴的,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。
研究对象:对象:岩石—对象—岩石材料—地壳中坚硬的部分;复杂性:地质力学环境的复杂性(地应力、地下水、物理、化学作用等)研究的基本内容:基本理论岩体地应力材料实验——三大部分→岩体的强度工程应用岩体的变形裂隙水力学研究方法: 物理模拟→岩石物理力学性质常规实验,地质力学模型试验;数学模型→如有限元等数值模拟;理论分析→用新的力学分支,理论研究岩石力学问题;由于岩石中存在各种规模的结构面(断裂带、断层、节理、裂隙)→致使岩石的物理力学性质→不连续、不均匀、各向异性→因此,有必要引入刻划不均一程度的参数。
各向异性:指岩石的强度、变形指标(力学性质)随空间方位不同而异的特性。
岩石的基本物理力学性质岩石力学问题的研究首先应从岩石的基本物理力学性质研究入手,1.岩石的容重:指单位体积岩石的重量。
2、比重(Gs)指岩石干重量除以岩石的实体积(不含孔隙体积)的干容重与4?c 水的容重的比值。
3、孔隙率(n%)指岩石内孔隙体积与总体积之比。
4、天然含水量:指天然状态下,岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。
5、吸水率:指岩石在常温条件下浸水48小时后,岩石内的含水量与岩石干容重的比值。
6、饱与含水率:指岩样在强制状态(真空、煮沸或高压)下,岩样最大吸水量与岩石干重量比值。
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抗剪切强度:岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力 三轴抗压强度:岩石在三向压缩荷载作用下,达到破坏时所能承受的最
大压应力 端部效应其消除方法:润滑试件端部(如垫云母片;涂黄油在端部)加长试件 岩石的变形:岩石在外力作用下发生形态(形状、体积)变化。 岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质
煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术 铁路隧道设计和施工技术 水库诱发地 震的预报问题 地震预报中的岩石力学问题 岩体力学的研究对象: 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
岩体力学的发展历程:
20 世纪以前萌芽阶段 宋应星《天工开物》 古德恩维地表移动范围
20 世纪初到 20 世纪 50 年代第二阶段 松散介质学派 卡曼型三轴试验机 三下
②塑性滞回环:则每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。这些塑性滞回环
随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄,并且彼此愈来愈近,岩石愈来愈接近
弹性变形,一直到某次循环没有塑性变形为止,如图中的 HH‘环。
③临界应力:当循环应力峰值小于某一数值时,循环次数即使很多,也不会导
致试件破坏;而超过这一数值岩石将在某次循环中发生破坏(疲劳破坏),这一
6
RMR Ri i 1
岩石分类评价 1. 岩石普氏系数(f=σc/10)分类法
2. 岩石质量指标 RQD
3. RMR(Rock Mass Rating)值分类法 六个参数 完整岩石强度 岩芯质量指标 节理间距
节理条件 地下水条件 节理走向或倾向
4. 巴顿岩体质量分类(Q 分类)
5.岩体基本质量分级--计算 BQ 第三章
数值称为临界应力。此时,给定的应力称为疲劳强度。
完整版重庆大学岩石力学总结

重庆大学岩石力学总结第一章1岩石中存在一些如矿物解理,微裂隙,粒间空隙,晶格缺陷,晶格边界等内部缺陷,统称微结构面。
2岩石的基本构成是由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定。
3岩石的结构是指岩石中矿物颗粒相互之间的关系,包括颗粒的大小,形状,排列,结构连接特点及岩石中的微结构面。
其中以结构连接和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。
4岩石中结构连接的类型主要有两种:结晶连接,胶结连接。
5岩石中的微结构面是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。
它包括矿物的解理,晶格缺陷,晶粒边界,粒间空隙,微裂隙等。
6矿物的解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。
7岩石的物理性质是指由岩石固有的物质组成和结构特征所决定的比重,容重,孔隙率,岩石的密度等基本属性。
8岩石的孔隙率是指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值。
9岩石的水理性:岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性。
包括岩石的吸水性,透水性,软化性和抗冻性。
10 岩石的天然含水率wm wm w表示岩石中水的质量,岩石的烘干质量m rdm rd11 岩石在一定条件下吸收水分的性能称为岩石的吸水性。
它取决于岩石孔隙的数量,大小,开闭程度和分布情况。
表征岩石吸水性的指标有吸水率,饱和吸水率和饱水系数。
岩石吸水率w am o m dr.m dr为岩石烘干质量,m o为岩石浸m dr水48 小时后的总质量。
12岩石的饱水率是岩石在强制状态下(高压,真空或煮沸)岩石吸入水的质量与岩石烘干质量的比值。
13岩石的透水性:岩石能被水透过的性能。
可用渗透系数衡量。
主要取决于岩石孔隙的大小,方向及相互连通情况。
q x k dh A K 为岩石的渗透系数,h 为dx水头的高度,A为垂直于X方向的截面面积,qx 为沿X方向水的流量。
透水性物理意义:是介质对某种特定流体的渗透能力,渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特征。
14岩石在反复冻融后强度降低的主要原因:1构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同,当温度变化时,由于矿物的胀缩不均而导致岩石结构的破坏。
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第一章 绪论岩石力学 是一门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。
应用: 水利水电 道路建设 采矿工程 等煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术 铁路隧道设计和施工技术 水库诱发地震的预报问题 地震预报中的岩石力学问题岩体力学的研究对象: 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岩体力学的发展历程:20世纪以前萌芽阶段 宋应星《天工开物》 古德恩维地表移动范围20世纪初到20世纪50年代第二阶段 松散介质学派 卡曼型三轴试验机 三下开采20世纪50年代到现在现代阶段 弹塑性理论 流变理论百花齐放 世界各国成立岩石力学学会 论文的发表 数值模拟方法矿山岩体力学的特点及其研究范围采深大 计算精度低 位置受限 不断移动由于大面积开采还会引起采空区上方大量岩层移动和破坏,研究这些岩层的运动、破坏和平衡规律及其控制方法,是矿山岩石力学的重要课题,这也是区别于其他应用性岩石力学学科的重要内容。
矿山岩体力学的研究目的和方法在安全、经济、高强度、高指标的原则下最大限度地开采地下资源。
矿山岩石力学的研究方法是科学实践和理论分析相结合,二者互相联系,互相促进。
岩石的物理性质密度、视密度、孔隙性、碎胀性和压实性、吸水性、透水性、软化性、膨胀性和崩解性 密度是指单位体积的岩石(包括空隙)的质量容重是指单位体积的岩石(包括空隙)的重量 通常,岩石的容重愈大则它的性质就愈好孔隙度是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比,故也称为孔隙率 通常根据岩石的密度和干视密度经计算而求得 碎胀性是岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大的性质吸水性是指遇水不崩解的岩石在一定的试验条件下(规定的试样尺寸和试验压力)吸入水分的能力,通常以岩石的自然吸水率和强制吸水率表示。
岩石学期末总结

岩石学期末总结一、引言岩石学是地质学的重要分支之一,主要研究地壳中岩石的组成、结构、性质及其形成演变规律。
在本学期的学习中,我通过掌握岩石学的基本概念和基本知识,了解了岩石的分类方法、岩石的形成机制以及岩石的应用等方面的内容。
通过实验和实地考察,我对岩石学的理论知识进行了实践操作,提高了自己的科学素养和实践能力。
在本文中,我将总结本学期的岩石学学习内容,并对所学的知识进行深入分析和思考。
二、理论与实践结合岩石学是一门理论与实践相结合的学科,只有通过实践来深化理论,才能真正理解岩石学的本质。
在本学期的学习中,我通过实验和实地考察两方面的实践,进一步了解了岩石学理论的具体应用。
1. 实验实验是岩石学理论的重要实施手段。
通过实验,可以模拟地壳中岩石的形成过程,加深对岩石学理论的理解。
在本学期的实验中,我们使用了各种设备和技术,研究了不同类型的岩石的物理特性、化学成分、结构等。
通过观察实验结果和分析数据,我对岩石的形成机制和演化规律有了更深入的了解。
2. 实地考察实地考察是岩石学学习中不可或缺的环节。
通过实地考察,可以直观地观察、感受岩石的真实存在,了解岩石的分布、形态、组成以及与地质背景的关系。
在本学期的实地考察中,我们前往不同地质地区,利用各种地质仪器和方法,进行了地质剖面的测量和采集,观察了不同类型的岩石,在实地考察中,我对岩石的特征有了更加直观和深入的认识。
三、岩石学基本概念和基本知识在本学期的学习中,我对岩石学的基本概念和基本知识有了全面的了解。
岩石学的基本概念包括岩石的定义、岩石圈的概念、岩石的分类方法等。
岩石学的基本知识包括岩石的组成、结构、性质等方面的内容。
1. 岩石的定义岩石是由矿物质组成的固体地质物质,是地壳的基本组成部分。
岩石可以根据其形成机制和岩石组成的不同,分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。
2. 岩石圈岩石圈是地球上最外层的一个圈层,包括地壳和上部地幔,是地球表面岩石的主要构成部分。
科大岩石力学第一章总结

第一章岩石力学: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。
岩石:是构成岩体的基本组成单元。
岩石结构类型主要有两种分别为结晶连结和胶结连结。
岩石的微结构面:指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。
岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
容重的测量方法:量计法、水中称重法和蜡封法。
岩石的孔隙率n:岩石空隙的体积与岩石总体积的比值。
含水率:岩石孔隙中含水量与固体质量之比的百分数水理性:岩石与水相互作用时所表现的性质。
吸水率:岩石吸入水的质量与固体质量之比吸水性:岩石在一定条件下吸收水分的性能透水性:岩石能被水穿透的性能。
软化性:岩石浸水后强度降低的性能软化系数:岩石饱和水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度的比值岩石的强度:岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。
岩石的变形:岩石在外力作用下发生形态(形状、体积)变化。
岩石强度指标受到的影响因素:试件尺寸、试件形状、试件三维尺寸比例、加载速率、湿度。
岩石的破坏有几种形式?对各种破坏的原因作出解释。
答:岩石的破坏有4种破坏形式:1.X状共轭斜面剪切破坏,是最常见的破坏形式。
2.单斜面剪切破坏,这种破坏也是剪切破坏。
3.塑性流动变形,线应变≥10%。
4.拉伸破坏,在轴向压应力作用下,在横向将产生拉应力。
这是泊松效应的结果。
这种类型的破坏就是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。
端部效应消除方法:①润滑试件端部(如垫云母片;涂黄油在端部)②加长试件.什么是莫尔强度包络线?如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线?答:莫尔强度包络线:对同一种岩石对各种应力状态下破坏莫尔应力圆的外公切线。
绘制莫尔强度包络线有两种方法:1、须对该岩石的5~6个试件做三轴压缩试验,每次试验的围压值不等,由小到大,得出每次试件破坏时的应力莫尔圆。
2、将破坏时的剪应力和正应力标注到σ-τ应力平面上就是一个点,不同的正、剪应力组合就是不同的点。
将所有点连接起来就获得了莫尔强度包络线。
高等岩石力学读书报告

高等岩石力学读书报告学院:国土资源工程学院专业:地质工程姓名:曾敏学号: 2006201071高等岩石力学读书报告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,它是力学的一个分支。
研究的目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。
它是近代发展起来的一门新兴学科,是一门应用性的基础学科。
对于岩石力学的定义有很多种说法,这里推荐一种较广义、较严格的定义:“岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论科学,同时也是应用科学;它是力学的一个分支,研究岩石对于各种物理环境的力场所产生的效应。
”这个定义既概括了岩石力学所研究的破碎与稳定两个主要方面的内容,也概括了岩石受到一切力场作用所引起的各种力学效应。
岩石力学的理论基础相当广泛,涉及固体力学、流体力学、计算数学、弹塑性理论、工程地质和地球物理学等学科,并与这些学科相互渗透。
一、岩石力学主要理论基础及与其他学科的结合岩石力学是一门应用性的基础学科。
它的理论基础相当广泛,涉及到很多基础及应用学科。
1.1岩石力学的力学分支基础1、固体力学固体力学是力学中形成较早、理论性较强、应用较广的一个分支,它主要研究可变形固体在外界因素(如载荷、温度、湿度等)作用下,其内部各个质点所产生的位移、运动、应力、应变以及破坏等的规律。
在采矿工程中用到的固体力学主要有:材料力学,结构力学,弹、塑性力学,复合材料力学,断裂力学和损伤力学。
如把采场上覆岩层看作是梁或板结构用的就是结构力学理论;采用弹性力学研究巷道周围的应力分布。
2、流体力学流体力学主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。
流体力学中研究得最多的流体是水和空气。
对于地下采矿工程来说,其研究对象就是地下水与瓦斯等矿井气体。
3、爆炸力学爆炸力学主要研究爆炸的发生和发展规律,以及爆炸的力学效应的利用和防护。
岩石力学总结

1.试述库仑准则和莫尔假定的基本内容,并说明对其研究的工程实际意义。
(补:莫尔假定的优缺点)该准则是1773年由库仑引入的,他认为趋于使一平面产生破坏的剪应力受到材料的内聚力和乘以常数的平面的法应力的抵抗,即|τ| = S 0 + μσ其中,σ和τ是该破坏平面的法向应力和剪应力,S 0可以看作是材料的固有剪切强度的常数,μ是材料的内摩擦系数的常数。
根据该理论可以推论出,当岩石发生破坏时所产生的破裂面将有两个可能的共轭破裂面,且均通过中间主应力的方向,并与最大主应力方向成夹角(φπ2141-),这里的内摩擦角μφ1tan -=。
莫尔假定是莫尔于1900年提出的一种剪切破坏理论,该理论认为岩石受压后产生的破坏主要是由于岩石中出现的最大有效剪应力所引起,并提出当剪切破坏在一平面上发生时,该破坏平面上的法向应力σ和剪应力τ由材料的函数特征关系式联系:|τ| = f (σ)按莫尔假定可以看出:①岩石的破坏强度是随其受力条件而变化的,周向应力越高破坏强度越大;②岩石在三向受压时的破坏强度仅与最大和最小主应力有关,而与中间主应力无关;③三向等压条件下,莫尔应力圆是法向应力σ轴上的一个点圆,不可能与莫尔包络线相切,因而岩石也不可能破坏;④岩石的破裂面并不与岩石中的最大剪应力面相重合,而是取决于其极限莫尔应力圆与莫尔包络线相切处切点的位置,这也说明岩石的破裂不仅与破裂面上的剪应力有关,也与破裂面上出现的法向正应力和表征岩性的内聚力和内摩擦角有关。
总之,莫尔假定考虑了岩石的受力状态、周向应力约束的影响和岩石的本身性能,能较全面的反映岩石的破坏强度特征,但该假定忽视了中间主应力对岩石破坏强度的影响,而事实证明中间主应力对其破坏强度是有一定程度影响的。
补:摩尔判据的优点是:①在判断复杂应力状态下岩石是否发生破坏以及破坏面的方向时,很简单,也很方便;②能比较真实地反映岩石的抗剪特性;③可以解释为什么在三向等拉时会发生破坏,而在三向等压时不会发生破坏。
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岩石(体)力学特性专题第一节刚性压力机的作用原理及在试验中岩石变形破裂机理一、岩石在普通试验机中进行单向压缩试验时的变形特性岩石的变形特性通常可从试验时所记录下来的应力-应变曲线中获得。
岩石的应力-应变曲线反映了各种不同应力水平下所对应的应变(变形)规律。
以下介绍具有代表性的典型的应力-应变曲线。
1.典型的岩石应力-应变曲线分析图1例示了典型的应力-应变曲线。
根据应力-应变曲线的形态变化c可将其分成OA,AB,BC三个阶段。
三个阶段各自显示了不同的变形特性。
(1)0A阶段,通常被称为压密阶段。
其特征是应力-应变曲线呈上凹型,即应变随应力的增加而减少,形成这一特性的主要原因是:存在于岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合所致。
(2)AB阶段,也就是弹性阶段c从图1可知,这一阶段的应力-应变曲线基本呈直线。
若在这一阶段卸荷的话其应变可以恢复,由此而称为弹性阶段。
这一阶段常用两个弹性常数来描述其变形特性。
即弹性模量E和泊松比μ。
所谓弹性模量,是指应力-应变曲线中呈直线阶段的应力与应变之比值(或者是该曲线在直线段的斜率)被称作平均模量。
就模量的概念而言,岩石的模量还有初始模量、切线模量、割线模量等。
在岩石力学中比较常用的是平均弹性模量和割线模量。
割线模量是指岩石峰值应力一半的应力、应变之比值。
其实质代表了岩石的变形模量。
所谓泊松比μ,是指在弹性阶段中,岩石的横向应变与纵向应变之比值。
这是描述岩石侧向变形特性的一个参数。
最近几年来,经过大量的试验发现,在AB阶段,由于受荷后不断地出现裂纹扩展,岩石将产生一些不可逆的变形。
因此从某种意义上来说,它并不属于真正的弹性特性,只能是一种近似的弹性介质。
B点是该岩石的屈服点,当应力超过B点,则将进入第三阶段。
(3)BC阶段,也被称作塑性阶段。
当应力值超出屈服应力之后,随着应力的增大曲线呈下凹状,明显地表现出应变增大(软化)的现象。
进人了塑性阶段,岩石将产生不可逆的塑性变形。
同时应变速率将同时增大,但最小主应变的应变速率的增大表现得更明显。
应该指出,对于坚硬的岩石来说,这一塑性阶段很短,有的几乎不存在,它所表现的是脆性破坏的特征。
所谓脆性,是指应力超出了屈服应力却并不表现出明显的塑性变形的特性,而因此达到破坏,即为脆性破坏。
二、刚性压力机的作用原理及在试验中岩石变形破裂机理上面介绍了岩石在普通试验中进行单向压缩试验时所得到的变形特性。
这些变形特性反映了岩石“破坏”前的力学特性。
绝大多数岩石的变形属脆性,使得“破坏”无明显前兆, 不出现明显的塑性变形,岩石试件突然崩溃,无法记录下崩溃后的应力-应变曲线。
那么有人提出了这样的问题:岩石在试验过程中发生崩溃现象是否是岩石所固有的特性?岩石达到“破坏”后的性态是怎样的?经过大量的试验研究发现:达到“破坏”的瞬间,试验机给予岩石试件的附加应力是加剧岩石试件崩溃的主要原因。
1970年,沙拉蒙首先全面论述了由于试验机的刚度不同对岩石变形特性的影响,提出了用刚度较大的试验机来减少作用于岩石的附加应力,进而可求得峰值应力后的应力-应变曲线C 以后,这一观点被从事岩石力学工作的研究人员和工程技术人员所接受。
刚性试验机和应力-应变全过裎曲线这两个全新的概念进人了岩石力学领域。
(1)刚性试验机工作原理简介试验机主要是由出力系统和金属框架组成。
当进行岩石压缩试验时,试验机的金属框架则承受了与出力系统大小相同的拉力。
此时,框架中将贮存着一定数量的弹性应变能。
当岩石达到峰值应力时,由于已超出岩石所能承受的极限应力,将产生一个较大量级的应变。
正是因为这一应变的产生促使试验机框架向岩石释放出贮存在机内的弹性应变能。
显然,岩石的突然崩溃是由于这附加的能量所致。
图2是分析试验机刚度大小给予试验结果影响的示意图。
假设:岩石的刚度用S K 表示,并在达峰值应力后仍具有一定的承载能力,且用 'S K 表示.试验机的刚度用m K 和'm K 表示且'm K <m K 。
前者代表小刚度的试验机,后者代表大刚度的试验机。
当试验机加载至岩石的峰值应力之后,若产生一个微小量的应变,则其应力- 应变曲线应沿着AA'移动。
这时岩石所能承受的能量为12'O O AA 围成的而积。
当试验机为柔性机('m K )即试验机的刚度小于岩石的刚度。
由于加载作用,贮存在试验机内的弹性能为12O ABO 所围成的面积。
当应力加至峰值应力时,岩石会突然出现一微小的应变ε∆。
与此同时,试验机也将恢复部分能量,并将其作用在岩石上。
此时,岩石所能承受的能量比试验机释放的能量小,其大小如图2中所示的由A B A'所围成的面积c 因此,由于附加能量的作用,使岩石的裂纹扩展加剧,并发生崩溃的现象。
与此相反,当试验机的刚度大于岩石的刚度,则在相同的条件下,试验机附加给岩石的能量为12O ACO 所围成的面积,比岩石所能承受的能量小AA'C 。
要岩石继续产生应变必须依靠外荷载的加载才能实现。
因此,当试验机的刚度大于岩石的刚度时,才有可能记录下岩石峰值应力区的应力-应变曲线。
这就是刚度试验机的工作原理。
(2)应力-应变全过程曲线形态由上述可知,所谓应力-应变全过程曲线,是指在刚性试验上进行试验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力-应变曲线。
由图3可知,除了上面已介绍的曲线可分成0A ,AB ,BC 三个阶段之外,当应力值过C 点之后还存在着另外两个阶段。
CD 阶段,又被称作应变软化阶段。
虽然此时已超出了峰值应力,但岩石仍具有一定的承载能力,而这一承载力将随着应变的增大而逐渐减小,表现出明显的软化现象。
D 点以后为摩擦阶段。
它仅表现了岩石产生宏观的断裂面之后,断裂面的摩擦所具有 的抵抗外力的能力。
(3)达到峰值应力后,应力-应变曲线所具有的特征及其类型a)岩石达到峰值应力之后,仍然具有一定的承载能力,而岩石突然的“崩溃”是一种假象。
因此,以前将应力达峰值应力时,称作岩石“破坏”是不够严密的。
其实质并非完全破坏,仅仅表现为承载能力的降低。
b)在反复加-卸载的情况下,曲线也会形成塑性滞环,而且塑性滞环的平均斜率是在逐渐降低,表现出应变软化的特征。
此外,曲线仍具有记忆能力,反复加-卸载试验对岩体的变形特性并无多大的影响。
岩石在刚性试验机上进行试验其曲线类型根据岩性的不同可以分成两种类型。
第一种类型为稳定型。
当试件所受的荷载超过其峰值应力后,只有在外力继续作功的情况下,才能使其破损进一步发展。
如图3中的类型I 。
第二种类型为图中的类型II 。
该类试件将出现不稳定的裂纹扩展,试件无需外力继续作功破裂会持续发展,直至丧失承载能力。
这类曲线被称作非稳定型曲线。
第二节 水对岩石(体)力学特性的影响(―)岩石的含水性质1.岩石的含水量(w )岩石的含水量是指岩石孔隙中含水的质量w C 与固体质量1C 之比的百分数:1C C w w 根据试件含水量状态的不同,可分成岩石在天然状态下的含水量和饱和状态下的含水量。
其试验方法类似于密度试验的方法。
其差别在于必须求出含水的质量。
岩石的含水量对于软岩来说是一个比较重要的参数。
组成软岩的矿物成分中往往含有较多的粘土矿物,而这些粘土矿物遇水软化的特性,将对岩石的变形、强度有很大的影响。
对于中等坚硬以上的岩石而言,其影响就显得并不重要。
2.岩石的吸水率(d w )岩石的吸水率是指岩石吸人水的质量与试件固体的质量之比:()c d d w γγγ/-=岩石吸水率的试验方法类似于饱和密度的试验方法。
可通过饱和密度的试验,得到岩 石的吸水率。
吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标,与岩石的含水量一样,对于软岩它是一个比较重要的参数。
(二)岩石的渗透性岩石的渗透性是指岩石在一定的水压力作用下,水穿透岩石的能力。
它反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。
大多数岩石的渗透性可用达西定律来描述:A dxdh K q x = 式中x q ——沿x 方向水的流量;h ——水头的髙度;A ——垂直于x 方向的截面面积;K ——岩石的渗透系数。
就一般工程而言,所关心的是渗透系数K 的大小。
通常,渗透系数K 是利用径向渗透试验而得到。
所谓径向渗透试验,是采用钻有一同轴孔的岩芯,使这空心圆柱体试样能够产生径向流动。
当液体表面作用着恒定的压力时,使液体沿着岩石内的裂隙网流动,测得各系数,进而求得岩石的渗透系数。
岩石的渗透性对于解决一些实际问题具有直接的意义,例如:将水、油或者气体泵入多孔隙的岩体中;为了能量转换而在地下洞室中贮存液体;评价水库的不透水性;排除深埋洞室的渗水等等。
但是,就渗透性而言,岩体的渗透特性远远比岩石的渗透性来得重要。
其原因是岩体中存在着的不连续面,使其渗透系数要比岩石的大得多而引人注。
目前,国外已有人正在进行现场岩体的渗透性试验研究,看来这才是研究岩石渗透性的最佳方向。
(三)软化系数(η)软化系数是指岩石于燥状态下的单轴抗压强度和饱和单轴抗压强度的比值。
它 是表示岩石抗风化能力的一个指标:cdcc R R =η 软化系数卩是一个小于或等于1的系数,该值越小,则表示岩石受水的影响越大。
(四)岩石耐崩解性指数(d I )耐崩解性指数是通过对岩石试件进行烘干,浸水循环试验所得的指数。
它直接反映了岩石在浸水和温度变化的环境下抵抗风化作用的能力。
耐崩解性指数的试验是将经过烘干的试块(约重500g ,且分成十块左右),放人一个带有筛孔的圆筒内,使该圆筒在水槽中以 20r/min 的速度,连续旋转l0min ,然后将留在圆筒内的岩块取出再次烘干称重。
如此反复进行两次后,按下式求得耐崩解性指数:sr d m m I =2 式中2d I ——表示经两次循环试验而求得的耐崩解性指数,该指数在0~ 100%内变化; s m ——试验前试块的烘干质量;r m ——残留在圆筒内试块的烘干质量。
甘布尔认为:耐崩解性指数与岩石成岩的地质年代无明显的关系,而与岩石的密度成正比,与岩石的含水量成反比。
并列出了表2-1的分类,对岩石的耐崩解性进行评价。
(五)岩石的膨胀性含有粘土矿物的岩石,遇水后会发生膨胀现象。
这是因为粘土矿物遇水促使其颗粒间的水膜增厚所致,因此,对于含有粘土矿物的岩石,掌握经开挖后遇水膨胀的特性是十分必要的。
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、膨胀压力等来表述。
1.岩石的自由膨胀率岩石的自由膨胀率是指岩石试件在无任何约束的条件下浸水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。
常用的有岩石的径向自由膨胀率(D V )和轴向自由膨胀率(H V )。
这一参数适用于不易崩解的岩石:HH V H ∆= D D V D ∆= 式中D H ∆∆,——分别是浸水后岩石试件轴向、径向膨胀变形量;H ,D ——分别是岩石试件试验前的髙度、直径。