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。
岩体力学复习资料
复习资料1.裂隙度:沿着某个取样线方向,单位长度上节理数量。
K=n/l2.结构面法向刚度:结构面产生法向变形所需的力。
法向弹性变形:δ=1.8σd^2/nEh3.岩石耐崩解性指数: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。
(将试块放入带有筛孔的圆筒内,使圆筒在水槽中以20r/min转10分钟,然后将留在圆筒内的岩块取出烘干,反复进行)4.围岩压力:开挖后岩体作用在支护上的压力。
分类:松动压力、形变压力、冲击压力、膨胀压力5.松动压力:松动的岩体或者施工爆破所破坏的岩体等在自重的作用下,掉落在洞室上的压力6.围岩:由人工开挖使岩体的应力状态发生了变化,而这部分被改变了应力状态的岩体。
围岩的二次应力状态就是指经开挖后岩体在无支护条件下,经应力调整后达到新的平衡的应力状态。
7.RQD:以修正的岩芯采取率确定的,采取岩芯采取率总长度与钻孔在岩层中的长度之比。
8.切割度:评价节理分割岩体程度的一个参数。
X=a/A爬坡效应:σ<σT,t=σtan(φ+β) 切齿效应:σ>σT,t=c+σtanφ+β9.边坡岩体的破坏形式:崩塌、滑坡、岩块流动、岩层曲折10.结构面发育的密集程度判断:1.产状2.间距3.延展性(持续性)4.粗糙度和起伏度5.结构面面壁强度6.结构面的开度和充填物 7.结构面的渗透性8.结构面的组数和岩块尺寸11.影响岩体初始应力状态因素:1.地形2.地质构造形态3.岩体力学性质4.水5.温度12.岩石抗拉强度方法:1.直接拉伸法2.抗弯法3.劈裂法4.点荷载试验法13.RMR:岩石抗压强度R1,岩石质量指标R2,节理间距R3,节理状态R4,地下水状态R5,修正系数R614.洞室围岩压力的基本类型:松动压力、形变压力、冲击压力、膨胀压力15.岩体初始铅垂应力计算方法:σz=rH16.岩石在做单向压缩实验的破坏形式:1.圆锥形破坏2.柱状劈裂破坏17.岩石的流变特性:岩石的蠕变、岩石的应力松弛、岩石的长期强度18.平面应力应变问题:一般将受二向应力作用的问题简化为平面应力问题;由于结构的限制,使其在某一方向上的应变为零的状态,简化为平面应变问题。
岩体力学复习重点资料..
岩体⼒学复习重点资料..第⼀章绪论岩体复杂性表现在以下⼏个⽅⾯:(1)不连续性(2)⾮均质性(3)各向异性(4)岩体中存在不同于⾃重应⼒场的天然应⼒场(5)岩体赋存于⼀定地质环境之中,岩体中的⽔、温度、应⼒场,对岩体性质有较⼤的影响。
第⼆章:岩⽯和岩体的地质特征岩⽯:矿物,岩屑的集合体。
是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体。
结构⾯:是指地质发展过程中,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。
岩体: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。
岩⽯风化指标: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。
定量指标:风化孔隙率指标和波速指标等。
风化系数;结构⾯规模:(1)Ⅰ级指⼤断层或区域性断层,⼀般延伸约数公⾥⾄数⼗公⾥以上,破碎带宽约数⽶⾄数⼗⽶乃⾄⼏百⽶以上。
(2)Ⅱ级指延伸长⽽宽度不⼤的区域性地质界⾯,百⽶⾄千⽶单位。
(3)Ⅲ级指长度数⼗⽶⾄数百⽶的断层、区域性节理、延伸较好的层⾯及层间错动等。
(4)Ⅳ级指延伸较差的节理、层⾯、次⽣裂隙、⼩断层及较发育的⽚理、劈理⾯等。
是构成岩块的边界⾯,破坏岩体的完整性,影响岩体的物理⼒学性质及应⼒分布状态。
(数⼗厘⽶-⽶)(5)Ⅴ级⼜称微结构⾯。
常包含在岩块内,主要影响岩块的物理⼒学性质,控制岩块的⼒学性质。
结构⾯线密度和间距: 1、线密度(Kd)是指结构⾯法线⽅向单位测线长度上交切结构⾯的条数(条/m)。
2、间距(d)则是指同⼀组结构⾯法线⽅向上两相邻结构⾯的平均距离。
RQD:岩体质量指标RQD:是长度⼤于10cm的岩⼼累计长度与回次进尺的⽐值。
RQD与⽅向有关,按地质分层计算RQD值⼤于20厘⽶为长柱状;10—20厘⽶为短柱状;⼩于1厘⽶为扁柱状;⼤于5厘⽶为块状;2---5厘⽶为碎块状;⼩于2厘⽶为碎屑状、粉末状。
岩体5种结构类型:1.整体状结构 2.块状结构 3.层状结构 4.碎裂状结构 5.散体状结构岩体⼯程分类的⽬的:通过分类,概括地反映各类⼯程岩体的质量好坏,预测可能出现的岩体⼒学问题,为⼯程设计,⽀护衬砌,建筑物选型和施⼯⽅法选择提供参数和依据。
岩体力学重点资料
岩石:是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自型物体。
岩石有其自身的矿物成分、结构与构造,岩石中的矿物成分和性质、结构、构造等的存在和变化,都会对岩石的物理力学性质发生影响。
岩体:是地质体的一部分。
它位于一定的地质环境之中,是在各种宏观地质界面(断层、节理、破碎带、接触带、片理等)分割下形成的有一定结构的地质体。
Ⅰ阶段(o-a段):裂纹压密阶段。
随着裂纹闭合,岩石刚度增大,曲线上凹。
岩石的初始模量反映了张开裂纹的闭合刚度。
Ⅱ阶段(a-b段):岩石线性变形阶段。
曲线呈直线,但加卸载曲线不重合。
除岩石弹性变形外,存在闭合裂纹的滑动。
Ⅲ阶段(b-c段):裂纹稳定扩展的非线性变形阶段。
曲线开始下凹。
岩石中微裂纹开始扩展,并出现新的微裂纹。
岩石体积由压缩变为膨胀,即出现扩容现象。
属破坏的前兆。
Ⅳ阶段(c-d段):裂纹加速扩展至岩石破裂阶段。
曲线进一步下凹。
岩石中微裂纹贯通,并出现宏观裂纹。
逐级循环加载作用下的岩石变形与强度第一次加、卸载变形有3种情况:完全弹性恢复、弹性滞后、残余变形。
●应变强化现象:多次加卸载时,每一次卸载曲线及重新加载曲线的斜率都要比原先的加载曲线的斜率大;●塑性滞环:重新加载曲线与卸载曲线不在一条曲线上,形成一个闭合环;●岩石记忆现象:重新加载时当荷载回升到开始卸载时的荷载时,变形曲线不是按重新加载曲线上升,而是按初次加载曲线上升。
反复循环荷载作用下的岩石变形与强度岩石在循环荷载作用下,会在比峰值应力低的应力水平下破坏,这种现象称为——疲劳破坏;使岩石发生疲劳破坏时循环荷载的应力水平的大小,称为——疲劳强度。
三个特点:●疲劳强度<峰值强度;●疲劳强度不是定值,它与循环荷载持续时间(循环次数)有关,循环次数越多,疲劳强度越小;●存在一个极限应力水平,当循环荷载的应力低于此值时,无论循环荷载持续时间多长,岩石不会发生疲劳破坏。
延性破坏与延性流动:指岩石发生较大的永久变形后导致的破坏,且破坏后应力降很小。
岩体力学复习重点
岩体力学复习重点名词解释:1、软化性:软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。
2、软化系数:是指岩石时间的饱和抗压强度于干燥状态下的抗压强度的比值。
3、形状效应:在岩石试验中,由于岩石试件形状的不同,得到的岩石强度指标也就有所差异。
这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。
4、尺寸效应:岩石试件的尺寸愈大,则强度愈低,反之愈高,这一现象称为“尺寸效应”。
5、延性度:指岩石在达到破坏前的全应变或永久应变。
6、流变性:指在应力不变的情况下,岩石的应变或应力随时间而变化的性质。
7、应力松弛:是指当应力不变时,岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。
8、弹性后效:是指在加荷或卸荷条件下,弹性应变滞后于应力的现象。
9、峰值强度:若岩石应力--应变曲线上出现峰值,峰值最高点的应力称为峰值强度.10、扩容:在岩石的单轴压缩试验中,当压力达到一定程度以后,岩石中的破列或微裂纹继续发生和扩展,岩石的体积应变增量有由压缩转为膨胀的力学过程,称之为扩容.11、应变硬化:在屈服点以后(在塑性变形区),岩石(材料)的应力—应变曲线呈上升直线,如果要使之继续变形,需要相应的增加应力,这种现象称之为应变硬化.12、延性流动:是指当应力增大到一定程度后,应力增大很小或保持不变时,应变持续增长而不出现破裂,也即是有屈服而无破裂的延性流动.13、强度准则:表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系,一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程: σ1=f(σ2,σ3)或τ=f(σ). 14、结构面: ①指在地质历史发展过程中,岩体内形成的具有一定得延伸方向和长度,厚度相对较小的宏观地质界面或带. ②又称若面或地质界面,是指存在于岩体内部的各种地质界面,包括物质分异面和不连续面,如假整合,不整合,褶皱,断层,层面,节理和片理等.15、原生结构面:在成岩阶段形成的结构面.16、次生结构面:指在地表条件下,由于外力的作用而形成的各种界面.17、结构体:结构面依其本身的产状,彼此组合将岩体切割成形态不一,大小不等以及成分各异的岩石块体,被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体.18、结构效应:岩体中结构的方向性质密度和组合方式对岩体变形的影响。
岩石力学知识点总结归纳
岩石力学知识点总结归纳一、岩石力学的基本概念岩石力学是研究岩石在受力作用下的物理性质及其变化规律的一门学科。
岩石在地质作用过程中经历了变形、破裂、流动等多种力学过程,岩石力学的研究内容主要包括以下几个方面:1. 岩石的力学性质:包括岩石的强度、变形特性、破裂特性等。
2. 岩石的应力状态:描述了岩石在外力作用下的应力分布情况,可以通过数学模型和实验方法进行研究。
3. 岩石的变形特征:描述了岩石在受力条件下的变形形态、速率和规律。
4. 岩石的破裂特征:描述了岩石在受力作用下发生破裂的条件、形态和机制。
二、岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法主要包括实验方法、数值模拟和野外观测等多种手段。
1. 实验方法:可以通过室内试验和野外试验进行岩石的强度、变形、破裂等力学性质的研究。
室内试验主要包括拉压试验、剪切试验、压缩试验等,野外试验主要包括岩石体应力测试、岩体位移观测等。
2. 数值模拟:通过数学模型和计算机仿真手段,可以对岩石的应力状态、变形特征、破裂机制等进行模拟分析。
数值模拟方法可以有效地预测岩石的力学性质和岩体工程行为。
3. 野外观测:通过野外实际观测手段,可以对岩石的受力状态和破裂特征进行直接观测和记录,为岩石力学研究提供实际数据支持。
三、岩石力学的应用领域岩石力学作为一个重要的地质力学分支学科,在岩石工程、地质灾害防治、地下岩体开采和地质资源勘探等方面有着广泛的应用。
1. 岩石工程:岩石力学的研究成果为岩石工程设计和施工提供了理论指导和技术支持,如岩体边坡稳定分析、地下隧道开挖设计等。
2. 地质灾害防治:岩石力学可以帮助预测和评估地质灾害的危险性,如地质滑坡、岩爆等,为防治工作提供依据。
3. 地下岩体开采:岩石力学研究对于矿山开采、煤矿支护、油田注水等地下工程具有重要的指导意义。
4. 地质资源勘探:岩石力学可以帮助评价和预测地质资源的分布、产量和利用价值,为资源勘探提供依据。
综上所述,岩石力学作为地质力学的一门重要分支学科,对于岩石工程、地质灾害防治、地下岩体开采和地质资源勘探等领域具有重要的理论和实践价值。
岩体力学 复习资料
第二章1、颗粒密度(ρs)ρs= ms/Vs2、块体密度(ρ)ρ=m/V注意:(1)ρs 与ρ的区别 (ρs>ρ)(2)ρs 与ρ的单位 (g/cm3 kg/m3)(3)测试方法(ρs---比重瓶法;ρ--量积法或蜡封法)干密度 饱和密度 6、水理性质1.吸水率(Wa):岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量(mw1)与岩样干质量(ms)之比,用百分数表示2.饱和吸水率Wp是指岩石试件在高压(一般压力为15MPa)或真空条件下吸入水的质量(mw2)与岩样干质量(ms)之比,用百分数表示,即 反映岩石总开空隙的发育程度。
可间接判定岩石的抗风化能力和抗冻性饱水系数岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比,称为饱水系数。
它反映了岩石中大、小开gργ=V m s d =ρ(108℃烘24h ) V V m v s s at ωρρ+=(浸水48h ) %1001⨯=sw a m m W %1002⨯=s w p m m W %100d d 00W p W V V n w p V ρρρ==⨯= %100d d a w a Vb b W W V V n ρρρ==⨯=饱水系数越大,说明常压下吸水后余留的空隙越少,岩石越易被冻胀破坏,抗冻性差4.软化系数(KR)为岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗压强度(σc)的比值岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物,大开空隙较多,岩石的软化性较强,软化系数较小。
KR >0.75,岩石的软化性弱,工程地质性质较好KR <0.75,岩石软化性较强,工程地质性质较差 抗冻系数(Rd):反复冻融后与冻融前干抗压强度之比,用百分数表示 质量损失率(Km):冻融试验前后干质量之差(ms1-ms2)与试验前干质量(ms1)之比,以百分数表示 Rd >75%,Km <2%,抗冻性高吸水率Wa <5%、软化系数KR >0.75,饱水系数小于0.8的岩石,抗冻性高。
7.岩石的透水性:在一定的水力梯度或压力差作用下,岩石能被水透过的性质,称为透水性。
岩体力学复习
岩体力学复习 2.0(总9页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-1、基本概念岩体力学: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学科。
岩体:在地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网组成的,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。
结构面: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。
结构体:被结构面切割围限的岩石块体。
岩块:不含显着结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元。
硬性结构面:岩块间呈刚性接触的无任何充填的结构面(百度的)软弱结构面: 力学强度明显低于围岩,一般填充有一定厚度软弱物质的结构。
吸水率:岩石试件在大气压力和温室条件下自由吸入水的质量m w l与岩样干质量m s之比。
饱和吸水率:岩石的饱和吸水率Wp指岩石试件在高压或者真空条件下吸入水的质量m w2与岩样干质量m s之比饱水系数:岩石的吸水率Wa与饱和吸水率Wp之比。
软化系数:岩石浸水饱和后强度降低的性质,用Kp表示。
质量损失率:冻融试验前后干质量之差与试验前干质量之比。
渗透系数: 表征岩石透水性的重要指标,其大小取决于岩石中空隙的数量、规模及连通情况。
自由膨胀率:岩石试件在无任何约束的条件下浸入水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。
侧向约束膨胀率:将具有侧向约束的试件浸入水中,使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得的膨胀率。
膨胀压力:岩石试件浸水后,使试件保持原有体积所施加的最大压力。
流变:在外部条件不变的情况下,岩石的变形或应力随时间而变化的现象。
蠕变:岩石在恒定的荷载作用下,其变形随时间而逐渐增大的性质。
松弛:当应变不变时,应力随时间增加而减小的现象弹性后效:加载或卸载时,弹性应变滞后于应力的现象。
单轴抗压强度:在单向压缩条件下,岩块能承受的最大压力称为单轴抗压强度。
三轴压缩强度:试件在三向压应力作用下能抵抗的最大轴向应力称为三轴压缩强度。
岩体力学第2章
假三轴
一 岩石的单轴抗压强度
1.定义:指岩石试件在无侧限的条件下,受轴向压力作 用破坏时单位面积上承受的荷载。
Rc P / A
式中:P——无侧限的条件下的轴向破坏荷载 A——试件截面积
2.试件标准:
圆柱形试件:Φ4.8-5.4cm ,高H=(2-2.5) Φ
长方体试件:边长 L= 4.8-5.4cm , 高H=(2-2.5)L
原因分析:各种矿物膨胀系数的差异;孔隙 水结冰体积增大对岩石结构的破坏。
第二节
岩石的强度特性
工程师对材料提出两个问题 1 最大承载力——容许应力[ ] ? 2 最大允许变形--容许应变[ ]? 本节讨论[ ]问题 强度:材料受力时抵抗破坏的能力。 单向抗压强度 强度 单向抗拉强度 剪切强度 三轴压缩 真三轴
(m3/s)
——水头变化率;
qx——沿x方向水的流量;h——水头高度; A——垂直x方向的截面面积;k——渗透系数。
达西实验
四、岩石的抗风化指标(3类)
(1)软化系数(表示抗风化能力的指标) Rcd——干燥单轴抗压强度、 Rcc
R / R cc cd ——饱和单轴抗压强度;
( 1 )越小,表示 岩石受水的影响越大。
H HP 100 % H
③、膨胀压力:岩石试件浸水后,使试件保
持原有体积所施加的最大压力。
实验方法:预先施加0.01MPa,变形浸水 膨胀0.001mm时,恢复原有体积需要的压力。
五、岩石的其它特性
岩石的抗冻性:岩石在多次冻融条件下力学 特性。
Kf
Rf RS
实验在±25摄氏度的温度区间内,反复冻融 试件多次后,测量其单轴抗压强度剩余值。
式中 tanφ-岩石抗剪切内摩擦系数
岩体力学复习讲解
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。
岩体力学复习资料
岩体⼒学复习资料1.孔隙⽐:空隙的体积与固体的体积的⽐值2.孔隙率:岩⽯试样中孔隙体积与岩⽯试样总体积的百分⽐3.吸⽔率:⼲燥岩⽯试样在⼀个⼤⽓压和室温条件下吸⼊⽔的重量与岩⽯⼲重量之⽐的百分率4.渗透性:指在⽔压⼒作⽤下,岩⽯的孔隙和裂隙透过⽔的能⼒5.抗冻性:岩⽯抵抗冻融破坏的性能6.扩容:岩⽯在荷载作⽤下在其破坏之前产⽣的⼀种明显的⾮弹性体积变化7.流变:岩⽯在⼒的作⽤下发⽣与时间相关的变形的性质8.蠕变:在应⼒为恒定的情况下,岩⽯变形随时间发展的现象9.松弛:在应变保持恒定的情况下,岩⽯的应⼒随时间⽽减少的现象10. 弹性后效:在卸载过程中弹性应变滞后与应⼒的现象11. 长期强度:岩⽯的强度随外荷载作⽤时间的延长⽽降低,通常把作⽤时间t→∞的强12.度称为岩⽯的长期强度.13. 岩⽯的三向抗压强度: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14. 影响岩⽯强度的主要试验因素:端部效应,试件的形状尺⼨,加载速度15. 什么是岩⽯的全应⼒—应变曲线?什么是刚性试验机?为什么普通材料试验机不能得出岩⽯的全应⼒—应变曲线?全应⼒—应变曲线分为四个阶段即Ⅰ曲线稍微向上弯曲,属于压密阶段,这期间岩⽯中初始的微裂隙受压闭合;Ⅱ接近于直线,近似于线弹性⼯作阶段;Ⅲ曲线向下弯曲,属于⾮弹性阶段,主要是在平⾏于荷载⽅向开始逐渐⽣成新的微裂隙以及裂隙的不稳定;Ⅳ应变软化阶段5默察阶段符合压⼒机刚度⼤于试件刚度的压⼒试验机称为刚性压⼒机试验。
压⼒机的特性对岩⽯破坏过程有很⼤影响,压⼒机在对试件加压的同时本⾝变形也相当⼤,⽽当试件破坏来临时,积蓄在压⼒机内的能量突然释放出来,从⽽引起试验系统集聚变形,试件碎⽚猛烈飞溅。
16. 简要叙述库伦、莫尔和格⾥菲斯岩⽯强度准则的基本原理及其之间的关系?库伦:若⽤σ和τ代表受⼒单元体某⼀平⾯上的正应⼒和剪应⼒,则这条准则规定:当τ达到如下⼤⼩时,该单元就会沿此平⾯发⽣剪切破坏,即▏τ▕=fσ+c莫尔:在极限时滑动⾯上的剪应⼒达到最⼤值τf ,并取决于法向压⼒和材料的特性τf =f(σ)格⾥菲斯:假定材料中存在许多随机分布的微⼩裂隙,材料在荷载作⽤下,裂隙尖端产⽣⾼度的集中应⼒。
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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。