5结构面力学效应
岩石力学---第二章 岩体的力学性质
①结构面的接触是点接触，接触点为边长为h的正方形，接触 点有n个； ②每个接触点所受的力是相等的； ③每个接触点的力学特性是相同的。
点接触荷载表面平均位移：
m1 Q 2 m d212
EA
nEh2
弹性位移， 作用于结构面上的均布载荷;
m与接触面形状有关的系数，当接触面为圆形，m0.96
3、充填结构面抗剪强度
当结构面中充填有某种软弱物质时，随着充填厚度的增大， 结构面的抗剪强度显著下降，一旦充填物厚度超过结构面表面 起伏幅值时，则结构面抗剪强度由充填物的厚度缩控制。
第四节 结构面的力学效应
一、单结构面力学效应
1 2121 213co 2 s
1213sin2
结构面抗剪强度符合库仑准则：
描述结构面密集程度的基本概念
裂隙度:沿测线方向单位长度所穿过的结构面数量。
Kn L
dL n
n：节理数；L：测线长度 d ：节理平均间距
当岩体中存在多组节理时，此时裂隙度K为各组节理裂隙度之
和
KK aK b K n
切割度:表示岩体被结构面切割的程度。
Xe
a A
a：结构面面积；A：假想断面面积
当岩体中存在多组结构面时，此时切割度为：
结构面抗剪强度与与结构面位置关系：
1
3
0 j 45 j 90
2
例2-1 某岩石边坡由闪长岩组成，其抗剪强度指标 C40k0g/cm2,
30 , 边坡内有一结构面。结构面强度性质 Cj 20k0 g /cm 2,j 20,
结构面倾角 45,为防止下滑，而采取加固措施，使边坡获得侧 向应力 310k0g/cm2。求边坡极限抗压强度；如果结构面倾角为30 度，求极限抗压强度是增大还是减小？
《岩体力学》第六章岩体的力学性质
图6.1 岩体的压力--变形曲线第六章 岩体的力学性质岩体的力学性质包括岩体的变形性质、强度性质、动力学性质和水力学性质等方面。
岩体在外力作用下的力学属性表现出非均质性、非连续、各向异性和非弹性。
岩体的力学性质取决于两个方面： 1）受力条件；2）岩体的地质特征及其赋存环境条件。
其中地质特征包括岩石材料性质、结构面的发育情况及性质（影响岩体的力学性质不同于岩块的本质原因）；赋存环境条件包括天然应力和地下水。
第一节 岩体的变形性质一、 岩体变形试验及其变形参数确定变形参数包括变形模量和弹性模量。
按静力法得到静E ，动力法得到动E 。
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧法波地震声波法动力法轴压缩试验法双单水压洞室法钻孔变形法扁千斤顶法狭缝法承压板法静力法按原理和方法分原位岩体变形试验)()()( )(1．承压板法刚性承压板法和柔性承压板法 各级压力P －W （岩体变形值）曲线 按布西涅斯克公式计算岩体的变形模量E m （Mpa ）和弹性模量E me （Mpa ）。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=e m mem m W W PD E W W PD E )1()1(22μμ式中：P —承压板单位面积上的压力（Mpa ）； D —承压板的直径或边长（cm ）；W，W e—为相应P下的总变形和弹性变形；ω—与承压板形状、刚度有关系数，圆形板ω=0.785，方形板ω=0.886。
μm—岩体的泊松比。
★定义：岩体变形模量（E m）：岩体在无侧限受压条件下的应力与总应变之比值。
岩体弹性模量（E me）：岩体在无侧限受压条件下的应力与弹性应变之比值。
图6.2 钻孔变形试验装置示意图②可以在地下水位以下笔图6.3 狭缝法试验装置如图6.3所示。
二、岩体变形参数估算现场原位试验费用昂贵，周期长，一般只在重要的或大型工程中进行，因此，岩体变形参数的很多情况下必须进行估算。
两种方法：① 现场地质调查→建立适当的岩体地质力学模型→室内小试件试验资料→进行估算； ② 岩体质量评价和大量试验资料→建立岩体分类指标与变形参数间的经验关系→进行估算。
岩体的基本力学性能
图4－5 节理面的起伏度与粗糙度
A↑和 ↓的节理表面起伏越急峻。
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第二节 结构面的变形特性 法向
切向 一、节理的法向变形 （一）节理弹性变形（齿状接触）
022m d n2(1 hE 2)
按弹性力学
式中:d-为块体的边长; n-为接触面的个数;
Boussinesq公式 计算齿状节理接 触面弹性变形引
A( V )t VmcV
－原位应力 V Vmc A，t－回归参数
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（3）状态方程的 几何表示
A(Vm c VV)t
当t=t A=1时，有
V VmcV MC
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最大闭 合V mc
(4)试验方法（VmC的确定） a.无节理 c.配称接触
步骤：
（1）备制试件；
（2）作σ-ε曲线（a）；
JRC arctan(n)b lg(JCSn)
JRC为节理粗糙系数 JCS为节理壁抗压强度
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3、转动摩擦
（1）基本假设
在张开节理中，经常有块状充填物，或 节理切割成碎块。当剪切时，可使充填物或 碎块发生转动。设转动的碎块为平行六面体， 其模型见图4-15。假设模型受法向力N；剪切 力T。
（2）稳定性分析
4、滚动摩擦
当碎块的翻倒角 减少时，其内摩擦角也将 减小。当碎块剖面为n个边的规则多角形时， 其翻倒角为：
1800
n
当碎块的边数不断增加，则碎块趋向球， 0
对于一个完全圆球质点，其抗翻倒阻力就是 它的滚动摩力，其摩擦系数为
fR
T N
tanR
钢圆柱滚动其摩擦系数为 fR [0 .00,0 .0 40 ]返2回
1 3 m 2 C in f 3 1 f 2 f
工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-1-结构面特征与结构面类型
1）产状：结构面的产状常用走向、倾向和倾角三要素 表示。 2）连续性：结构面的连续性反映结构面的贯通程度， 常用线连续性系数、迹长和面连续性系数等表示。 3）密度：结构面的密度反映结构面发育的密集程度， 常用线密度、面密度和间距等指标表示Байду номын сангаас 4）张开度与填充胶结特征：结构面的张开度e是结构 面两壁面间的垂直距离（mm） 5）形态：结构面的形态对岩体的力学性质及水力学性 质存在明显的影响。 6）结构面的组合关系：控制着可能滑岩的岩体的几何 边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型， 它是工程岩体稳定性预测与评价的基础。
1)原生结构面：是岩体在成岩过程中形成的结构面，其特征与 岩体成因密切相关。因此，又可将其分为沉积结构面、岩浆结 构面和变质结构面三类。原生结构面除部分经风化卸荷作用裂 开外，多具有不同程度的连接力和较高的强度。 (1)沉积结构面
沉积岩的层理、层面、沉积间断面及沉积软弱夹层等都属 于沉积结构面。 (2)火成结构面
在岩体的强度性质中，最重要的是抗剪强度。
它是影响工程安全和造价的重要因素，在岩基抗滑稳 定、边坡岩体稳定和地下硐室围岩稳定性分析与近似 中，岩体的抗剪强度参数是必不可少的。
二、岩体的流变特征
蠕变：指在应力一定的条件下,变形随时间的持续而逐 渐增长的现象； 松弛：变形保持一定时，应力随时间的增长而逐渐减 小的现象。 长期强度：出现蠕变破坏的最低应力值
2.结构面的规格和等级 按结构面延伸长度、切割深度、破碎带宽度及其
力学效应，可将结构面划分为如下五级： Ⅰ级：指大断层或区域性断层。 Ⅱ级：指延伸长而宽度不大的区域性地质界面，如较 大的断层、层间错动、不整合面及原生软弱夹层等。 Ⅲ级：指长度为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。 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、剪理面等。其长度一般为数十米至 二三十米，宽度近于零至数厘米不等，是构成岩块的 边界面。 Ⅴ级：又称微结构面，指隐节理、微层面、微裂隙及 不发育的片理、劈理等，其规模小，连续性差，常包 括在岩块内，主要影响沿块的物理力学性质。
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=fσ2,σ3或τ=fσ.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;19、剪胀角：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值;20、岩体基本质量：岩体所固有的影响工程掩体稳定性的最基本属性,岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩石完整程度决定;21、自稳能力：在不支护条件下,地下工程岩体不产生任何形式的能力;22、地应力：自然状态下在原岩岩体中存在的由于岩石自重和构造应力形成的分布应力,也称天然应力23、原岩应力：在工程中指天然存在于岩体中而与任何认为因素无关的应力;24、残余应力：没有外力作用时在岩体内部由于某种原因在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力25、初始地应力：岩体中存在的未受工程扰动的原始应力状态下的应力26、自重应力：由于岩体自重而产生的天然应力27、构造应力：由于地质构造活动在岩体中引起的应力场,这种应力与一定范围地质构造有关,其主要特点是水平应力大于覆岩垂直应力分量;这一作用可以持续到底层深处;28、应力重分布：岩体受到工程活动扰动,引起岩体中初始应力的转移变化形成的新的应力场状态;29、二次应力：相对于初始应力而言,岩体上或岩体内部受到工程活动扰动,引起初始应力自然平衡状态的改变,使一定范围内的原始应力重分布形成的新的应力为二次应力,或称次生应力,直接与工程稳定性有关;30、岩爆：是地下洞室开挖过程中围岩发生突然脆性破坏的现象;一般在地应力较大部位,岩石被挤压超过其弹性限度,聚集的能量会突然释放出来,伴随有声音、碎石飞散、坠落等现象;31、构造线：指区域性挤压应力所形成的构造形迹,也就是指与产生地质构造运动的压应力方向相垂直的平面和地面的交线;32、围岩：指由于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称为围岩;地下工程开挖过程中,在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩;33、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;作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力;34、围岩抗力：在有压洞室中,作用有很高的内水压力,并通过衬砌或洞壁传递给围岩,这时围岩将产生一个反力,称为围岩抗力;35、静水应力状态：在岩石力学中,地下深部岩体在自重作用下,岩体中的水平应力和垂直应力相等的应力状态;36、形变围岩压力：指围岩在二次应力作用下局部进入塑性,缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力,或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力;一般发生在塑性或者流变性较显着的地层中;37、松动围岩压力：指因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力;一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的;38、冲击围岩压力：1是地下洞室开挖过程中,在超过围岩弹性限度的压力作用下,围岩产生内破坏,发生突然脆性破坏并涌向开挖采掘空间的一种动力现象;2强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力;39、膨胀围岩压力：在遇到水分的条件下围岩常常发生不失去整体性的膨胀变形和位移,表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出,并在支护结构上形成形变压力的现象;40、应力集中：受力物体或构件在其形状或尺寸突然改变之处引起应力在局部范围内显着增大的现象;41、应力集中系数：指岩体中二次应力与原始应力的比值,也可用井巷开挖后围岩中应力与开挖前应力的比值来表示;42、围岩弹性抗力系数：促使隧洞洞壁围岩产生单位径向位移所需要的内水压力值:K=P/Δα,P：隧洞受到来自隧洞内部的压力,洞壁围岩向外产生一定的位移Δα;43、单位抗力系数：在工程上规定洞径为200cm时隧洞围岩的抗力系数定义为单位抗力系数;44、岩体力学研究方法：工程地质研究法,试验法,数学力学分析法,综合分析法45、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体;46、岩块构造：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的方式等反映在岩块构成上的特征;47、粒间连结方式：结晶连结、胶结连结硅质胶结的强度>铁质、钙质>泥质；基底式胶结>孔隙式>接触式;48、岩块构造：矿物集合体间及其与其他组分之间的排列组合方式;49、剪胀效应爬坡效应：当法向应力较小时,在剪切过程中,上盘岩体主要是沿结构面产生滑动破坏;50、啃断效应：当法向应力达到一定值后,破坏沿结构面滑动转化为剪断凸起而破坏;51、法向刚度：在法向应力的作用下,结构面产生单位法向变形所需要的应力;填空：1、影响蠕变性质的因素：岩性、应力、温湿度;2、岩石的块体密度可采用规则试件的量积法 ,不规则试件的蜡封法测定;3、岩石的颗粒密度属于实测指标,常用比重瓶法进行测量;4、岩石的弹性变形特性常用弹性模量和泊松比两个常数来表示;当这两个常数为已知时,就可用三维应力条件下的广义胡克定律计算出给定应力状态下的变形;5、岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为弹性变形和塑性变形两类;6、岩石的破坏是指岩石材料的应力超过了岩石的极限或者变形超过了岩石的使用限制;7、岩石的力学性质可分为变形性质和强度性质两类,变形性质主要通过本构关系来反映,强度性质主要通过强度理论来反映;8、岩石的流变主要包括蠕变、松弛和弹性后效;9、根据变形速率的不同特点,软弱岩石的典型流变曲线可以划分为瞬时蠕变阶段、初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段三个阶段;10、在岩石的流变试验中,可以根据作用在岩石试件上应力或荷载大小的不同,将岩石蠕变曲线分为稳定蠕变曲线和加速发展蠕变曲线两类;11、研究岩石变形的时间效应,一般而言采用两种方法寻找其蠕变规律,即经验方法和蠕变模型方法;12、对于初始蠕变和等速蠕变,目前的经验方程主要有三种,即幂函数、对数函数和指数函数;13、岩石流变的Maxwall模型是由弹性体和粘性体串联而成,其能反应岩石的弹—粘弹性特征;14、对于常见的岩石而言,当围压一定时,随着温度的升高,岩石的延性将增加 ,并且将会出现屈服现象,同时其强度降低 ;15、根据延性度的不同,岩石的破坏可分为脆性破坏、延性破坏和过渡性破坏;16、按照岩石在变形过程中所表现出来的应力—应变—时间关系的不同,可以将岩石的变形划分为弹性变形、塑性变形和粘性变形三种形式各异的基本变性作用;17、大量的实验和观察证明,就破坏形式而言,岩石的破坏主要有脆性破坏、延性破坏和弱面剪性破坏;18、在岩石室内压缩试验中,岩石峰值后的荷载—位移曲线,实质上是岩石的破坏过程曲线;19、目前,实验室抗拉强度的测定常采用劈裂法进行,当用长度为L,直径为D的圆形试件进行试验时,在压力P max作用下,岩石发生了破坏,则此岩石试件的抗拉强度为2P max/πLD；如采用边长为a的立方块,则其抗拉强度为Pt=2P max/πa2 ;20、岩石的室内剪切试验常用的仪器有直剪仪、变角板剪力仪和岩石三轴试验机 ;21、岩体是指经历过多次地质作用,经历过变形,遭受过破坏,形成了一定的岩石成分和结构,赋存于一定地地质环境中的地质体;因此,岩体力学性质与岩体中的结构面、结构体岩块以及赋存条件环境密切相关;22、在工程岩体范围内,结构面按贯通情况可分为贯通性、半贯通性以及非贯通性三种类型;23、岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质;它包括岩体的稳定特征、变性特征和强度特征等;24、岩体结构面的剪切变形与岩石的强度、结构面的粗糙程度和法向应力有关;25、岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌,它的组成要素包括：走向、倾向、连续性、粗糙度以及起伏度和组合关系;26、岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质,也与结构面的空间组合密切相关;27、岩体的强度不仅与组成岩体的岩石的性质有关,而且与岩体内的软弱结构面有关,此外还与岩体所受的应力状态有关;28、岩体中存在各种结构面,结构面的变形大小主要由结构面和结构面填充物控制的;29、大量的岩体实验表明,岩体的压力——变形曲线可以化分为四种类型,即：直线型、上凹型和下凹型、复合型;30、岩体变形的结构效应是指岩体结构对其变形性质的影响与控制作用,包括结构面、结构体以及两者的组合关系三个方面,其结构面对岩体变形的作用效应尤为突出;31、粗糙起伏无充填的规则锯齿状结构面的剪切机制一方面是爬坡摩擦效应；另一方面是凸起体剪切;32、岩体基本质量应由受岩石的坚硬程度和岩石的完整性程度两个因素确定;33、国际工程岩体分级标准规定,对岩石坚硬程度和岩体完整程度应采用定性划分和定量指标两种方法确定;34、当人类还不能对原岩应力进行测量之前,认为原岩应力是由岩土自重引起的,因此把原岩应力单纯的看成自重应力;35、近期地质力学的观点认为,从全球范围来看,构造应力的总规律是以水平应力为主;根据地质构造运动的发展阶段,一般可把构造应力分为以下三种阶段原始构造应力,残余构造应力,现代构造应力;36、影响原岩应力分布的因素有地形,岩体结构面,岩体力学性质,剥蚀作用,37、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;38、岩体天然应力测量方法主要包括：水压致裂法,扁千斤顶法和钻孔套心应力解除法;39、地质构造运动的结果,使构造应力的特点主要表现在具有强烈方向性,数值较大的水平应力,从而形成构造区域水平应力大于垂直应力的情况;、40、原岩应力主要由自重应力和构造应力组成;41、研究岩石应力状态的目的在于正确认识岩石的力学性能,阐述围岩的破坏机制,充分利用和发挥围岩的自承能力,是工程设计更加合理安全和经济;42、岩体变形的不均匀导致围岩局部破裂的原因是应力分布的不均匀性和强度不均匀性;43、岩石在三轴压缩时,随着侧向应力σ3和σ1—σ3的增加,岩石强度也随之增大：岩石发生破坏后,仍保留一定的承载能力;44、隧洞根据其内部的受力情况可分为有压洞室和无压洞室两大类;45、对于无衬砌有压洞室,洞内水压力P在围岩中所产生的径向和切向应力随隧洞半径r的增大而迅速降低,在6r处该应力基本可以忽略不计,在有些有压隧洞中常见到新形成的,平行于洞轴线的放射状张裂隙,这主要是由于内水压力使围岩产生的应力抵消了围岩的压应力,并超过了岩体的抗拉强度所致;46、围岩在不产生破坏的条件下,当岩石性质由硬岩,中硬岩,到软岩的变化过程中,对于同一种支护形式而言,围岩位移增长会越来越大,相应要求支护结构所承担的压力会越来越大,对于同一种岩石来说,随围岩的不断变化要求支护结构所承担的压力会越来越小;解答：1、在三轴试验中,围压对岩石的力学性质有什么影响1破坏前岩块的总应变随围压增大而增加2随围压增大,岩块的塑性也不断增大,且由脆性破坏逐渐转化为延性破坏3随围压的增大,岩块三轴极限强度明显增大4随围压增大,弹性模量和泊松比不同程度的提高5当围压达到一定值时,出现应变硬化现象2、结构面的成因类型与分类结构面的成因分为两类：地质成因和力学分类：1地质成因类型包括原生结构面沉积结构面、岩浆结构面、变质结构面构造结构面断层、节理、劈理和层间错动面次生结构面卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泄层、泥化夹层2力学成因类型有剪性结构面逆断层、平移断层、多数正断层张性结构面羽状张裂面、纵张及横张破裂面和岩浆岩中的冷凝节理3、结构面的分级：由结构面的伸长度、切割深度、破碎带宽度及其力学效应可分为5级：1级指大断层或区域性断层,延伸数公里至数十公里以上破碎宽约数米至几百米以上；2级指延伸长、宽度不大数百米至数千米,宽数十厘米至数米；3级长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,宽数厘米至一米左右；4级延伸较差的节理、层面等长一般10mm~30mm,宽数厘米；5级微结构面有隐节理、微层面等;规模小、连续性差、常包含在岩块内;4、结构面特征及其影响：产状结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机制与强度、连续性对岩体的变形、变形破坏机理、强度及渗透性都有很大影响、密度控制着岩体的完整性和岩块的块度,密度越大,岩体完整性越差,块度越小,导致岩体力学性质变差,渗透性增强、张开度、形态对岩体的力学性质及水力学性质存在明显影响、充填胶结特征经胶结的结构面力学性质改善,未胶结的力学性质取决于充填物成分、厚度、含水性和壁岩性质等、结构面的组合关系控制着可能滑移岩体的几何边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型;5、岩块的力学属性：弹性、塑性、粘性、脆性、延性;1弹性：在一定应力范围内,物体受外力作用产生全部变形,而去除外力后能立即恢复其原有形状和尺寸大小的性质;2塑性：物体受力后产生变形,外力去除后不能完全恢复的性质;不能恢复的那部分变形称为塑性变形或永久变形或残余变形;3粘性：物体受力后,变形不能瞬时完成,且变形速率随应力增加而增加的性质;4脆性：物体受力后,变形很小时就发生破裂的性质;5延性：物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质;6、单轴压缩应力-应变曲线：εv=εl+εd阶段：Ⅰ：孔隙裂隙压密阶段：原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合,岩石被压密,早期非线性变形,呈上凹形,斜率随应力增大而增大,微裂隙的闭合在开始较快随后逐渐下降;Ⅱ：弹性变形至为微破裂稳定发展阶段：近似直线,开始为直线,应力增加,变为曲线,出现弹性极限,之后为塑性变形,出现新裂隙和微破裂,随着应力发展而发展,达到屈服极限;Ⅲ：非稳定破裂发展阶段：破裂不断发展,薄弱部位首先破坏,应力重分布,次薄弱部位破坏,体积压缩转为扩容,达到峰值强度或单轴抗压强度;Ⅳ：破坏后阶段：裂隙快速发展,交叉且联合成宏观断裂面,岩块沿其滑移,试件承载力迅速下降但不为0;7、变形参数：变形模量弹性模量：单轴压缩条件下,轴向压应力与轴向压应变之比;E=σ/ε初始模量：曲线原点处的切线斜率,Ei=σi/εi切线模量：曲线上任一点处的切线斜率,Et=σ2-σ1/ ε1-ε2割线模量：曲线上某特定点原点连线的斜率,通常取σc/2处的点与原点连线的斜率,Es=σ50/ε50泊松比：单轴压缩条件下,横向应变与轴向应变之比,μ=-εd/εl8、结构面的强度性质分类：平直无充填的结构面、粗糙起伏无充填~、非贯通断续~、有充填的软弱结构面;9、岩体中天然应力的分布特征1重力应力场与构造应力场的分布特点①重力应力场：以垂直应力为主,垂直应力大于水平应力；应力为压应力；应力随深度增加而增加；②构造应力场：应力有压应力,也可有拉应力；以水平应力为主,水平应力大于垂直应力；分布很不均匀,通常以地壳浅部为主;2地壳浅部3km原岩应力的规律：原岩应力是非稳定的应力场,其大小和方向随空间和时间而变化；实测垂直应力基本上等于上覆岩体的重力；水平应力普遍大于垂直应力;10、各类结构围岩的变形破坏特点1整体状和块状岩体围岩：破坏形式主要有岩爆、脆性开裂及块体滑移等;2层状岩体围岩：破坏形式主要有：沿层面张裂、折断塌落、弯折内鼓等;3碎裂状岩体围岩：变形破坏形式常表现为塌方和滑动;4散体状岩体围岩：其变形破坏形式以拱形冒落为主;11、岩爆的产生条件1围岩应力条件;判断岩爆发生的应力条件有两种方法：一是用洞壁的最大环向应力σθ与围岩单轴抗压强度σc之比作为岩爆产生的应力条件；另一种是用天然应力中的最大主应力σ1与岩块单轴抗压强度σc之比进行判断;σθ≤σc时,洞壁不出现岩爆；σc＜σθ≤~σc时,洞壁围岩出现岩射和剥落；σθ＞σc时,洞壁出现岩爆和猛烈岩射;另外,根据我国已产生岩爆的地下洞室资料统计,得出当岩体中最大天然主应力σ1与σc达到σ1≥~σc时,将产生岩爆;2岩性条件;当弹性变形能系数ω＞70%时,会产生岩爆,ω越大发生岩爆的可能性越大;12、影响岩爆的因素1地质构造;岩爆大都发生在褶皱构造中,岩爆与断层、节理构造也有密切的关系;2洞室埋深;随着洞室埋深增加,岩爆次数增多,强度也增大;此外,地下开挖尺寸、开挖方法、爆破震动及天然地震等对围岩也有明显的影响;13、影响岩体边坡变形破坏的因素1岩性;这是决定岩体边坡稳定性的物质基础;一般来说,构成边坡的岩体越坚硬,又不存在产生块体滑移的几何边界条件时,边坡不易破坏,反之则容易破坏而稳定性差; 2岩体结构;岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破坏的控制因素;首先,岩体结构控制边坡的破坏形式及其稳定程度,其次,结构面的发育程度及其组合关系往往是边坡块体滑移破坏的几何边界条件;3水的作用;水的渗入使岩土的质量增大,进而使滑动面的滑动力增大；其次,在水的作用下岩土被软化而抗剪强度降低；另外,地下水的渗入对岩体产生动水压力和静水压力,这些都对岩体边坡的稳定性产生不利影响;4风化作用;风化作用使岩体内裂隙增多、扩大,透水性增强,抗剪强度降低;5地形地貌;边坡的坡形、坡高及坡度直接影响边坡内的应力分布特征,进而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性;6地震;因地震波的传播而产生的地震惯性力直接作用于边坡岩体,加速边坡破坏;7天然应力;影响边坡拉应力及剪应力的分布范围与大小;在天然应力大的地区开挖边坡时,由于拉应力及剪应力的作用,常直接引起边坡变形破坏;8人为因素;边坡的不合理设计、爆破、开挖和加载,大量生产生活用水的渗入等都造成边坡变形破坏,甚至整体失稳;。
岩石力学名词解释
一.岩石的物理力学性质1.岩体：位于一定地质环境中，在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带等）分割下形成的有一定结构的地质体。
由结构面与结构体组成的地质体。
2.岩石：是经过地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体。
具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
3.岩（体）石力学：是力学的一个分支学科，是研究岩（体）石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一门基础学科。
4.结构面：指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。
5.岩石质量指标（RQD）：指大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。
6.空隙指数：指在0.1MPa压力条件下，干燥岩石吸入水的重量与岩石干重量的比值。
7.软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。
8.软化系数：指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值。
9.膨胀性：是指岩石浸水后体积增大的性质。
10.单轴抗压强度：是指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值。
，11.抗拉强度：是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。
12.抗剪强度：指岩石抵抗剪切破坏的能力。
13.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”。
14.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”。
引起结构面尺寸效应的基本因素：结构面的强度与峰值剪胀角。
15.延性度：指岩石在达到破坏前的全应变或永久应变。
16.流变性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。
17.蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。
18.应力松弛：是指当应变不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。
19.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。
20.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。
岩体力学习题及答案
习题一绪论1.1 选择题1.1.1 岩石与岩体的关系是（）。
（A）岩石就是岩体（B）岩体是由岩石和结构面组成的（C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分1.1.2 大部分岩体属于（）。
（A）均质连续材料（B）非均质材料（C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料1.2 简答题1.2.1 岩石力学的基本研究内容和研究方法？1.2.2 常见岩石的结构连结类型有哪几种？1.2.3 影响岩石力学性质的主要因素有哪些，如何影响的？1.2.4 岩石与岩体的关系是什么？1.2.5 岩石与岩体的地质特征的区别与联系？习题二第一章岩石物理力学性质2.1 选择题2.1.1 已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.82，则该岩石（）（A）软化性强，工程地质性质不良（B）软化性强，工程地质性质较好（C）软化性弱，工程地质性质较好（D）软化性弱，工程地质性质不良2.1.2 当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（）（A）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体2.1.3 在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（）（A）增大（B）减小（C）不变（D）无法判断2.1.4 在岩石的含水率试验中，试件烘干时应将温度控制在（）（A）95~105℃（B）100~105℃（C）100~110℃（D）105~110℃2.1.5 按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（）（A）受拉破坏（B）受压破坏（C）弯曲破坏（D）剪切破坏2.1.6在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（）（A）1/2~1/5（B）1/10~1/50（C）2~5倍（D）10~50倍2.1.7岩石的弹性模量一般指（）。
（A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量（C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种2.1.8某岩石试件相对密度d s=2.60，孔隙比e=0.05，则该岩石的干密度ρd为（）（A）2.45（B）2.46（C）2.47（D）2.482.1.9下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文模型？（）（A）弹簧模型（B）缓冲模型（C）弹簧与缓冲器并联（D）弹簧与缓冲器串联2.2简答题2.2.1 何谓岩石中的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？2.2.2 常见岩石的结构连结类型有哪几种？2.2.3 影响岩石力学性质的主要因素有哪些，如何影响的？2.2.4 什么是全应力应变曲线?为什么普通材料试验机得不出全应力应变曲线?2.2.5 在三轴压缩试验条件下,岩石的力学性质会发生哪些变化?2.2.6 什么是莫尔强度包络线？如何根据实验结果绘制莫尔强度包络线？2.2.7 表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？2.2.8 岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。
第四章岩体的基本力学性质
结构面的状态对岩体的工程性质的影响是指结构面的产状、形 态、延展尺度、发育程度、密集程度。 结构面的产状：结构面的产状对岩体是否沿某一结构面滑动起控 制作用。 结构面的形态：结构面的形态决定结构面抗滑力的大小，当结构 面的起伏程度较大，粗糙度高时，其抗滑力就大。 结构面的延展尺度：在工程岩体范围内，延展尺度大的结构面， 完全控制岩体的强度。 结构面的密集程度：以岩体的裂隙度和切割度表征岩体结构面的 密集程度。
又A=h2，节理面的法向弹性变形量δ0=2δ，代入Boussnisq解，得 接触面为方形时，m=0.95，μ≅0.25，则上式变为
（二）节理的闭合变形 含啮合变形（配称实验）和压碎变形（非配称实验）。 下面介绍Goodman方法：
（1）结构面闭合试验（VmC的确定） 步骤： 1）备制试件； 2）作ζ-ε曲线（a）； 3）将试件切开，并配 称接触再作曲线（b）； 4）非配称接触，作曲线（c）; 5）两种节理的可压缩性法向 Nhomakorabea切向
（1）有n个点接触,每个接触 面边长为h
（2）每个接触面受力相同
（3）每个接触面力学特性 相同
2、计算公式 半无限体上作用一个集中力的布辛涅斯克（Boussnisq）解
δ－变形量；Q－荷载；A－荷载作用面积；E、μ－弹性模量、泊 松比；m－与荷载面积形状因素有关的系数，方形面积m=0.95 设节理面的边长为d，作用于节理面上的应力为ζ，则作用 在每一个接触面上的荷载
统计结构面 实测结构面
V 级结构面--细小的结构面
• Ⅰ级 指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳 定性，直接影响工程岩体稳定性；
• Ⅱ级 指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。 • 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。 Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学作用的边界条件 和破坏方式，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面 ，直接威胁工程安全稳定性
结构面的变形与强度性质.
• 一、平直无充填的结构面 • 平直无充填的结构面包括剪应力作用下形 成的剪性破裂面，如剪节理、剪裂隙等， 发育较好的层理面与片理面。其特点是面 平直、光滑，只具微弱的风化蚀变。坚硬 岩体中的剪破裂面还发育有镜面、擦痕及 应力矿物薄膜等。这类结构面的抗剪强度 大致与人工磨制面的摩擦强度接近，即： •
• (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-ΔVj 曲线均呈上凹型。当 σn 增到一定值时， σnΔVt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Vm。 • (2)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。 • 结构面加载、卸载的应力-变形关系曲线如下图。
第一节 概述
• 在工程荷载范围内(一般小于10MPa)，工程 岩体常常是沿软弱结构面失稳破坏。这方面 的工程实例很多。
• 在工程荷载作用下，结构面及其充填物的变形是岩 体变形的主要组分，控制着工程岩体的变形特性。 • 结构面是岩体渗透水流的主要通道。在、 应力分布及其强度。因此，预测工程荷载作用下岩 体渗透性的变化，必须研究结构面的变形性质及其 本构关系。 • 工程荷载作用下，岩体中应力分布受结构面及其力 学性质的影响。
• 巴顿（Barton）对8种不同粗糙起伏的结构面 进行了试验研究，提出了剪胀角的概念并用 以代替起伏角，剪胀角 αd 的定义为剪切时剪 切位移的轨迹线与水平线的夹角，即：
岩体力学--岩体结构面性质
③ 古德曼经验公式（4-7）式
法向应力与结构面闭合量的关系式。
n
n
σn
σn
t
n 0 0
s
m
ax
n
n
o (a)
图4-5 结构面法向变形
啮
非
合
啮
结
合
构
结
面
构
面
Kn 1
o
δm'ax
δmax
n
(a)
(b)
图4-5 结构面法向变形曲线
15/38
σn
σn
啮 合
结
构
面
δn
δn
σn
2
Kn
K n0
K n0 max n K n0 max
节理、泥化夹层和夹泥层
Ks
等软弱结构面。
1
o
δt
特点： (a)
(b)
曲线无明显的峰图值4强-6度结和构应面力的降剪。切变形曲线
峰值强度与残余强度相差很小。
曲线的斜率是连续变化的，且具流变性。
20/38
③结构面的剪切变形不可恢复
常伴随有微凸体的弹性变形、劈裂、磨粒的产生与迁 移、结构面的相对错动等多种力学过程。
n
(a)
(b)
图4-5 结构面法向变形曲线
2．结构面的剪切变形
结构面剪切变形与结构面表面形态、结构体与填充物
质特征密切相关。
τ
σn δt
τ
A
B Ks
1
o
δt
(a)
(b)
图4-6 结构面的剪切变形曲线
18/38
τ
①脆性变形型：σA n δt
无充填τ粗糙硬性结构面
节理面的力学性质
21
16
岩石力学
三、抗剪强度
ntg[ JRCl g(
JCS
n
) b ]
式中，JCS是结构面的抗压强度，φ b是岩石 表面的基本摩擦角，JRC为结构面粗糙性系 数，根据10种典型剖面对比确定，目前可根 据分形几何理论定量确定。
17
岩石力学
三、抗剪强度
JRC值根据结构 面的粗糙性在 0～20间变化， 平坦近平滑结 构面为5，平坦 起伏结构面为 10。粗糙起伏 结构面为20
20
岩石力学
三、抗剪强度
5、结构面充填物的影响 结构面内充填物的厚度小于主力凸台高度 时，结构面的抗剪性能与非充填时的力学特 性相类似； 结构面充填厚度大于主力凸台高度时，结 构面的抗剪强度取决于充填材料，充填物的 厚度、颗粒大小与级配、矿物组分和含水程 度都会对充填结构面的力学性质有不同程度 的影响。
19
岩石力学
三、抗剪强度
4、变形历史的影响 第一次进行新鲜结构面剪切试验时，试样具 有很高的抗剪强度，沿同一方向重复进行到第7 次剪切试验时，试样还保留峰值与残余值的区 别，当进行到第15次时，已看不出峰值与残余 值的区别，说明在重复剪切过程中结构面上凸 台被剪断、磨损，岩粒、碎屑的产生与迁移， 使结构面的抗剪力学行为逐渐由凸台粗糙度和 起伏度控制转化为由结构面上碎岩屑的力学性 质所控制。
岩石力学
18
三、抗剪强度
3、结构面力学性质的尺寸效应 Barton等(1982)用不同尺寸的结构面的试验 结果表明，当结构面的试块长度从5～6cm增加 到36～40cm时，平均峰值摩擦角降低8～12°。 随试块面积增加，平均峰值剪切应力呈减少趋 势。尺寸效应还体现在以下几个方面：①随结 构面尺寸增大，达到峰值强度时的位移量增大 ②由于尺寸增加，剪切破坏形式由脆性破坏向 延性转化；③随尺寸加大，峰值剪胀角减小； ④随结构面粗糙度减小，尺寸效应也在减小。
5 岩体结构特征(3-2)
岩体结构(rock mass structure) = 结构面 (structural plane) +结构体 (structural element)
3/49
一、结构面： 存在于岩体中的各种地质界面。分为：
4/49
岩体中的软弱夹层
5/49
结构面特征
形态：方位（产状）、间距（结构面间） 平整光滑度：影响力学性质.分阶坎状、波状和平直状。 张开度：结构面两壁间的垂直距离 充填程度：充填物的结构、成分和厚度 连通性 ：渗流 密集程度： 产状和组数：方位相近的归为一组。
力学属性
1.属于软弱结构面 2.构成独立的力学模
型－软弱夹层
地质构造特征 较大的断层
属于软弱结构面
小断层 层间错动面
Ⅲ级 Ⅳ级
延展长度短，从十几米 到几十米，无破碎 带，面内不夹泥， 有的具有泥膜
延展短、未错动、不夹 泥，有的呈弱结合 状态
1.参与块裂岩体切割 2.划分Ⅱ级岩体结构类型的重要依
据 3.构成次级地应力场边界
III 1镶嵌结构
III .碎裂结构 III 2 层状碎裂结构
III
3
碎裂结构
IV .散体结构
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二、岩体的工程地质性质 不同结构类型岩体的工程地质性质：
1.整体、块状结构岩体
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Ⅰ1型（整体）：岩性单一，结构面不发育，岩
体呈完整或基本完整状态；结构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ少，面间距
大于1m；完整性指数大于0.75；力学模型：连
规模 ：
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结构面分级及其特征
级序
分级依据
力学效应
Ⅰ级 Ⅱ级
结构面延展长，几公里 至几十公里以上， 贯通岩体，破碎带 宽度达数米至数十 米
结构面的力学效应
结构面的力学效应
图解法，利用正玄定理 (见图）
结构面的力学效应
结构面的力学效应
由图可见，当β1<β<β2时，岩体沿弱面
滑动破坏，而且当
450 s
2
时，岩体的
强度最低，单轴压力强度等于σs1时，
岩体就破坏，弱面的抗剪强度为τs1。
如果β增大或减小，岩体的强度都提高。
当β1>β或β >β2时，岩体就不沿弱面
1
3
=ntg+c
=ntgj+cj
3
1
三、单结构面强度效应
（2） 12时 沿结构面破坏；
（3）<1或>2 时，既不沿结构 面破坏，也不切 岩石破坏。
1 3
=ntg+c
=ntgj+cj
2 1 21
3
1
三、单结构面强度效应
（4）、<1或
>2时剪切岩石
破坏。
（5）＝ 1或 ＝2时沿结构面 与岩石同时破坏；
岩体单轴抗压强度：
m cm in((1f0ctg 2 C 0 0 )sin2 0， 1fJct2 g C Jsin2 )
29
岩石力学
若沿结构面破坏，应满足下列条件：
则有，
由上式可知：
（1）岩体的强度(σ1-σ3)随结构面倾角β的变
化而变化，见图。
结构面的力学效应
（2）当β→φj或β→90°时，岩体不可能沿结构面破
独存在时的强度包络线和应力莫尔圆，
岩体到底沿哪组结构面破坏，由σ1与 各组结构面的夹角所决定。
2
0
Hale Waihona Puke (0=4
+
结构面的力学性质PPT课件
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剪胀现象与剪断现象
①岩石强度↑，爬坡角i↓，法向力N↓，发生剪胀现象(b) ②岩石强度↓，爬坡角i↑，法向力N↑，发生剪断现象(c)
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如图为结构面有凸台的模型的剪应力与法向应力的关系曲 线，它近似呈双直线的特．结构面受剪初期，剪切力上升较快； 随着剪力和剪切变形增加，结构面上部分凸台被剪断，此后剪 切力上升，梯度变小，直至达到峰值抗剪强度．
（2）切割度Xe——指岩体被节理分割的程度。 假设岩体仅有一个结构面，可沿结构面在岩体中取一个贯
通性的假想平直断面，则结构面面积a与该断面面积A之比，
即为该岩体的切割度。
a Xe A
可见,当: 0<Xe<1, 岩体部分切割； Xe＝1, 岩体被整个切割； Xe＝0, 即岩体为完整连续体。
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d 1 l Kn
式中：n为长度l内的节理数量. 当取样线垂直节理的走向时，d为节理走向 的垂直间距。按节理的垂直间距d将岩体分为： d > 180cm 整体结构； d =30～80cm 块状结构 d < 30cm 碎裂状结构； d < 6.5cm 极破碎结构
当岩体中有几组不同方向的节理时，
岩土力学知识
第三节岩体结构及其工程性质一.大体概念:1.结构面:指发育于岩体中，具有必然方向和延伸性,有必然厚度的备种地质界面,如断层、节理、层理及不整合面等.由于这种界面中断了岩体的持续性，故又称不持续面。
2.结构体:结构面在空间的散布和组合可将岩体切割成形状、大小不同的块体,称结构体.3.岩体:通常把在地质历史进程中形成的,具有必然的岩石成份和必然结构,并赋存于必然地应力状态的地质环境中的地质体。
4.岩体结构:结构面和结构体的排列与组合形成。
包括结构面和结构体两个要素。
二.岩体结构特点:1.结构面的特点及性质(1)类型（2）特征:结构面的产状与最大主应力作用线方向之间的关系控制着岩体的破坏机理，进而控制着岩体的强度。
琴料诵产状对很坏机理的卷响如图B-结构面与最大主应力的夹角(a)B为锐角，岩体将沿结构面产生滑动破坏(b)B为直角，表现为切过结构面，产生剪断、岩体破坏(c)B为0度，平行结构而的劈裂拉张破坏连续性反映结构面的贯通程度.常用线连续性系数和面连续性系数表示线连续系数(K)：k="小£a各结构面长度之和；&b完整岩石各段长度之和；K转变在0—1之间.K值愈大，说明结构而持续性愈好；当K=1时.说明结构面完全贯通.密度反映结构面发育的密集程度.经常使用间距、线密度等指标表示。
线密度K)是指结构面法线方向上单位测线长度交切结构面的条数(条/m)；间距(d)那么是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面之间的平均距离。
二者互为倒数关系。
即：K d=l/d结构面的密度决定了岩体的完整性和岩块的块度。
一样来讲。
结构面发育愈密集，岩体的完整性愈差，岩块块度愈小。
进而致使岩体的力学性质变差，渗透性增强。
结构面的形态可从侧壁的起伏形态和粗糙度两方面来进行研究结构面侧壁的起伏形态可分为：平直的、波状的、锯齿状的、台阶状的和不规那么状的几种，见以下图。
而侧壁的起伏程度那么可用起伏角(i)表示如下：i=arctg(2a/L)7777幻77777”777777777“结脚而的起伏形态®平医前必一台阶狀的得「逞齿状的i结构面的起伏角虫一枝状的注一不無趾状的结构面的粗糙度可用粗糙度系数(JRC)表示它能够增加结构面的摩擦角.进而提高了岩体的强度。
课后习题及答案
8、按岩体力学的观点，岩体具有什么样 的力学特征？ 答：非均质、非连续、各向异性。
第2章 习题 解释下例名词术语 1、岩石的水理性质 2、岩石的空隙度 3、岩石的空隙比
4、岩石的吸水：
5、岩石的饱水率 6、岩石的饱水系数 7、岩石的软化系数 8、岩石的抗冻系数
第2章 习题 1、岩石的水理性质：岩石在水溶液作 用下表现出来的性质，称为水理性质 ，主要有吸水性、软化性、抗冻性及 渗透性等。 2、岩石的空隙度：指岩石的裂隙和孔 隙发育程度，其衡量指标为空隙率(n) 。3、岩石的空隙率：岩石试件内空隙 的体积（VV)占试件总体积(V)的百分比 。
第1章 习题
解释下例名词术语
9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 10、岩体：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，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。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块 体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组 合特征。 13、岩体完整性系数Kv：其是指岩体纵波速度和 岩块纵波速度之比的平方。 14、岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计 长度与钻孔进尺长度之比的百分数。
9、岩石的记忆：每次卸载后再加载到原来的应力 后继续增加荷载，即逐级循环加载，则新的加载曲线 段将沿着卸载前的加载曲线方向上升的形象。 10、反复循环：在低于弹性极限的恒定应力下反 复加载、卸载。 11、逐级循环：每次卸载后再加载到原来的应力 后继续增加荷载。 12、疲劳强度：岩块在高于弹性极限的某一应力 下反复加载、卸载时将导致试件进一步的变形，发生 破坏时的应力低于单轴抗压强度，这一应力称为疲劳 强度。 13、岩石的流变性：岩石的变形和应力受时间因 素的影响，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叫流变。 14、蠕变：岩石在恒定的荷载作用下，变形随时 间逐渐增大的性质。