(完整版)重庆大学岩石力学总结
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。
(完整版),岩石力学总结,推荐文档
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。
岩石力学总结
第一章岩块: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:是指地质历史发展过程中,在岩体内部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。
(结构面根据地质成因不同分为原生,构造和次生结构面)(结构面对工程岩体的完整性、渗透性、物理力学性质及盈利传递等都有显著地影响)岩体:是指在地质历史过程中形成的,由岩石单元体(或称岩块)和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存予一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
第三章渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力,岩石的参透系数表征的就是岩石对水的渗透能力,其取决于岩石的物理性质和结构特征例如岩石中孔隙和裂隙的大小岩石遇水后体积增大的特性成为岩石的膨胀性岩石的膨胀性大小主要通过膨胀力和膨胀率两个指标来体现,测定方法由平衡加压法,压力恢复法和加压膨胀法第四章弹性指物体在外力作用下发生变形,而当撤除外力后能够恢复原状的性质(线性,非线性)塑性是指物体在外力的作用下发生不可逆变形的性质脆性是指物体在力的作用下变形很小时即发生破坏的性质延性是指物体在力的作用下破坏前能够发生大量的应变的性质,其中主要是塑性变形黏性指的是在力的作用下物体能够抑制瞬间变形,使变形因时间效应而滞后的性质岩石单轴压缩试验的目的:通过测定岩石试件在单轴压缩应力条件下的应变值,绘制应力-应变曲线,分析岩石的变形特性,并计算岩石的变形指标岩石的应变可分为三种:轴向应变εa(试样沿压力方向长度的相对变化)、横向应变εc(试样在垂直于压力的方向上长度的相对变化)和体应变εv(试样体积的相对变化)岩石典型的全应力-应力曲线:1.微裂隙闭合阶段(OA段)2.弹性变形至微破裂稳定发展阶段(ABC 段)3.裂隙非稳定发展和破坏阶段(CD段)4.破坏后阶段(D点以后)岩石典型的全应力-应力曲线决定于岩石的矿物质成分和结构特征岩石记忆:逐级一次循环加载条件下,其盈利-应变曲线的外包线与连续加载条件下的曲线基本一致,说明加、卸过程并未改变岩石变形的习性,这种现象成为~回滞环:每次加荷、卸荷曲线都不重合,且围成一环形面积,成为~疲劳强度:岩石的破坏产生在反复加、卸荷曲线与应力-应变全过程交点处。
完整word版,岩石力学总结,推荐文档
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。
重庆大学岩石力学实验报告
1.598
1.727
2
0.919
六、实验结果及分析
图一
图二
图三
附表:
轴向应力σ1 (MPa)
偏差应力σ1-σ3(Mpa)
轴向应变ε1
横向应变ε3
体积应变εv=ε1+2ε3
2.0025315
0.0025315
0
0
0
3.0420135
1.0420135
0.000640496
-3.82E-05
0.000564
45.76
1.187
0.519
2
0.01
42.94
1.189
0.622
2
0.01
40.76
1.189
0.691
2
0.012
37.2
1.21
0.865
2
0.125
31.63
1.245
0.99
2
0.231
29.22
1.234
1.098
2
0.4
27.07
1.214
1.138
2
0.813
25.48
1.222
-0.0078368
-0.00293
11.7247455
9.7247455
0.01321281
-0.0083206
-0.00343
11.3272965
9.3272965
0.013760331
-0.0088554
-0.00395
11.0725215
9.0725215
0.014307851
-0.0093583
0.012747934
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。
岩石力学重要知识点总结,期末考试复习
第一章1.岩石力学:固体力学的分支,研究岩石在不同物理环境的力场中产生力学效应的学科,也称为岩体力学。
研究对象:岩石与岩体2.岩石:地质作用下矿物或岩屑按一定规律聚集形成的自然物体。
可以有微小裂纹、间隙、层理等缺陷,但没有弱面,是较完整的岩块。
3.影响岩石的力学和物理性质的三个重要因素:(1)矿物:构成岩石的自然元素和化合物,如方解石、石英、云母等。
(2)结构:构成岩石的物质成分、颗粒大小和形状、相互结合情况。
(3)构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
4. 岩石按成因分类(1)岩浆岩:岩浆冷凝形成,也称火成岩。
大数由结晶矿物组成,成分和物性均一稳定,强度较高。
代表:玄武岩、花岗岩。
(2)沉积岩:母岩经风化剥蚀、搬运、海湖沉积、硬结成岩,由颗粒和胶结物组成,显著层状特点。
力学特性与矿物、岩屑、胶结物、沉积环境相关。
代表:砾岩、砂岩、石灰岩。
(3)变质岩:地壳中母岩受变质作用(高温、高压及化学流体)形成。
力学性能与母岩性质、变质作用及变质程度有关。
代表:大理岩、石英岩。
注:沉积岩和变质岩的层理构造产生各向异性特征,应注意垂直及平行于层理构造方向工程性质的变化。
5. 岩体:在地质环境中经受变形、破坏,具有一定结构的地质体。
包括岩石结构体和一定的结构面(地质构造形迹),强度远小于岩石。
6.岩体结构要素:结构面和结构体(1)结构面: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,如断层、节理、层理、片理、裂隙等。
结构面产状、切割密度、粗糙度和黏结力、填充物性质等是评定岩体强度和稳定性能的重要依据。
(2)结构体:四周被不同产状结构面分割包围的岩块。
常见的结构体形式:块状、柱状、板状、菱形、楔形等。
7. 岩体结构类型及特征8.岩体特征(1)岩体是非均质各向异性材料;(2)岩体内存在着原始应力场。
主要包括重力和地质构造力,重力应力场以铅垂应力为主,构造应力场是以水平应力为主。
(3)岩体内存在着一个裂隙系统。
岩石力学期末复习总结
岩石力学期末复习总结岩石力学期末复习一、知识点部分1.线密度K":指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数2.粗糙度:可用粗糙系数JRC表示,随粗糙度的增大,结构面的摩擦角也增大3.结构面填充分类:薄膜填充、断续填充、连续填充、层厚填充4.疲劳强度:疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力,称为疲劳强度或疲劳极限。
5.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6.弹性后效:弹性后效指的是材料在弹性范围内受某一不变载荷作用,其弹性变形随时间缓缓增长的现象。
在去除载荷后,不能立即恢复而需要经过一段足够时间之后才能逐渐恢复原状,应变恢复总是落后于应力7.三轴压缩强度:试件在三向应力作用下能抵抗的最大轴向应力i.σ$%=$'()*?$,()*?σ-+2C$'()*?$,()*?ii.σ$%=σ-tan445°+?4+2C tan(45°+?4)8.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.本构关系(名词解释):指岩体在外力作用下,应力或应力速率与其应变或应变速率的关系10.强度理论:采用判断推理的方法,推测材料在复杂应力状态下破坏原因,从而建立强度准则的假说11.典型岩体变形的本构规律1)弹性均质完整结构岩体变形本构规律2)弹性均质断续结构和碎裂结构岩体变形本构规律3)黏弹性材料块状或平卧层状完整结构岩体变形本构规律12.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13.形变围岩压力:由于围岩塑性变形,如塑性挤入、膨胀内鼓、弯折内鼓等形成的挤压力14.松动围岩压力:由于围岩拉裂塌落、块体滑移及重力坍塌等破坏引起的压力15.冲击围岩压力:由岩爆形成的一种特殊围岩压力16.岩爆:在具有高天然应力的弹脆性岩体中,进行各种有目的的地下开挖工程时,由开挖卸载及特殊地质构造作用引起开挖周边岩体中应力高度集中,岩体中积聚了很高的弹性应变能。
重庆大学采矿考研岩石力学复习重点
P5 岩石力学的基本研究内容和方法
P13 岩石(名词)
P24 岩石的物理性质(问答题,P24--P30页)
P31 岩石的强度(名词)
P32单轴抗压强度(名词)和三种破坏形式(问答)
P43抗剪切强度(名词)
P50全应力应变曲线的三个用途(答三点,叙述)
P53 单轴压缩条件下掩饰的变性人特征(问答,4点)
P60泊松比P61岩石的扩容(名词)
p68影响岩石力学性质的主要因素(问答5点)
p75结构面、岩体、岩体力学性质(名词)
p77岩体结构分类依据(问答)
p82结构面p83构造结构面p88岩体的裂隙度和切割度p90尺寸效应p101岩体强度p110岩体完整性系数(名词)
p90结构面的力学性质(问答,共三点)
p119岩体质量分类的意义(问答)岩体质量指标RQD
p120岩体质量分级(问答)
p129原岩应力(名词)
p131地应力成因p133地应力分布的规律p138地应力测量的方法p146声发射发原理(问答)
p198岩石流变的概念(问答,全答,画图)p200基本元件(考过粘性元件,问答)
p217岩石的长期强度(名词)
p219岩石强度理论(库伦准则,摩尔强度理论,画图记公式背诵)p372边坡的破坏形式及其影响因素(问答)
主要内容就这么多,后边可能还会涉及几个名词解释,自己在看看课本。
这些题都没有给答案,答案你自己总结,总之答的多了没有坏处。
岩石力学知识点整理
岩石主要物质成分正长石,斜长石,石英,黑云母,白云母,辉石,橄榄石角闪石,方解石,白云石,高岭石,赤铁矿基性岩与超基性岩易风化是由于它们主要由易风化的辉石,橄榄石和基性斜长石组成岩石结构连结类型结晶连结,岩石中的矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起胶结连结,岩石中的矿物颗粒通过胶结物连结在一起微结构面,是存在于矿物颗粒内部及矿物颗粒与矿物集合体之间微小的弱面或空隙包括矿物的解理面,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晶粒边界,矿物晶体内各粒子之间由离子键,原子键,分子键等相连接,由于矿物表面晶粒电价不平衡而使矿物表面产生一定的粘结力,而这种粘结力比起矿物内部的键要小很多,因此晶粒边界相对软弱微裂隙,矿物颗粒内及颗粒之间多呈闭合状态的破裂迹线,又称显微裂隙晶格缺陷,有由于晶体外原子入侵引起的化学上的缺陷,也有由于化学比例或原子重新排列的毛病引起的物理上的缺陷,与岩石的塑性变形有关粒间空隙,多在成岩过程中形成,如结晶石晶粒之间的小空隙,碎屑岩中由于胶结物填充不完全而留下的空隙,对岩石的透水性和压缩性有较大影响岩石按地质成因分类岩浆岩深成岩,常形成较大入侵体,颗粒均匀,多为中粗粒状结构,致密坚硬,孔隙很小,力学强度高,透水性较差,抗水性较强浅成岩,成分与深成岩相似,但产状与结构不相同,均匀性差,与其他岩种相比,性能较好喷出岩,结构较复杂,岩性不均一,连续性差,透水性较强,软弱结构面较发育沉积岩火山碎屑岩,具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系,各类火山岩性质差别较大胶结碎屑岩,是由沉积物经过胶结,成岩固结硬化的岩石,其性质取决于胶结物成分,胶结形式和碎屑物成分和特点粘土岩,包括页岩和泥岩,性质较差化学岩和生物岩,碳酸盐类岩石,其中石灰石分布最广,结构致密,坚硬,强度高变质岩,在已有岩石的基础上,经过变质混合作用形成,由于形成过程中形成的温度和压力不同而具有不同的性质,形成变质岩特有的片理,剥理,片麻结构等,具有明显的不均匀性和各向异性接触变质岩,侵入体周围形成岩体,透水性强,抗风化能力差动力变质岩,构造作用产生的断裂带及附近受到影响的岩石,它胶结不好,裂隙,空隙较多,透水性强,强度低区域变质岩,这种变质岩分布范围广,厚度大,变质程度均一,一般块状岩石性质较好,层状片状性质较差岩石破坏形式XI犬共轭斜面剪切破坏单斜面剪切破坏拉伸破坏劈裂法破坏面上出现拉应力在对径压缩的圆盘中心点压应力值是拉应力值的三倍,而岩石的抗压强度是抗拉强度的5至20倍,因此试件在达到抗压强度前已被抗拉应力破坏,故破坏面上会出现拉应力全应力应变曲线,能显示岩石在受压破坏过程中的应力应变特性,尤其是破坏后的强度和力学性质的变化规律,由于材料试验机的刚度小,在试件压缩时,其支柱上存在很大的变形和变形能,当试件要破坏时,该变形能突然释放,加速试件破坏,从而得不出极限压力后的应力应变关系曲线预测岩爆,左半部分表示当到达峰值强度时,积累在试件中的应变能,右半部分表示岩石从破坏到完全破坏整个过程中所释放的能量,若A> B,则可能发生岩爆,若A v B,则不会发生岩爆预测蠕变,当岩石应力小于H点时,岩石不会蠕变,当岩石应力大于H点小于I点时,岩石会发生稳定蠕变,但不会破坏,当岩石应力大于I 点,岩石发生不稳定蠕变,最终岩石会破坏预测反复加载卸载条件下岩石的破坏,在低应力条件下,进行反复加载卸载,岩石破坏时的循环次数比在高应力条件下进行反复加载卸载的循环次数要多,当反复加载卸载曲线与全应力应变曲线相交,岩石破坏三轴压缩试验力学性质改变围压增大,岩石抗压强度增大,破坏时的变形增大,弹性极限增大,全应力应变曲线发生明显变化,岩石性质变化,由弹脆性——弹塑性——应变硬化莫尔强度包络线,三轴抗压强度试验得出,对于同一种岩石的不同试件或不同试验条件给出了几个恒定的强度指标值(直线型强度曲线时为岩石的内聚力与内摩擦角),这些指标值是以莫尔强度包络线的形式给出的在不同围压条件下,得出不同的抗压强度,就可以做出不同的莫尔应力圆,这些莫尔应力圆的包络线就是莫尔强度包络线单轴压缩条件下的变形特征全应力应变曲线分为四个阶段孔隙裂隙压密阶段0A岩石试件中的孔隙裂隙被压密,形成早期的非线性变形,应力应变曲线呈上凹形弹性变形至微裂隙稳定发展阶段AC,该阶段应力应变曲线近似为直线,其中AB为弹性变形阶段, BC为微裂隙稳定发展阶段非稳定破坏发展阶段CD, C点是岩石由弹性到塑性的转折点,成为屈服点,该点对应的应力为屈服应力,该阶段,微裂隙发展产生质的改变,破裂不断发展,直至试件完全破坏破坏后阶段D点后,轴压力达到峰值强度后,试件内部结构遭到破坏,但试件基本保持整体状,之后裂隙快速发展,形成宏观断裂面,试件承载力随变形增大而迅速下降,但并不为零,说明破裂的岩石仍具有一定的承载力反复加载卸载条件下的变形特征对于线弹性岩石,反复循环加载卸载时的应力应变路径完全重合对于完全弹性岩石,应力应变路径也完全重合,但应力应变关系呈曲线对于弹性岩石,加载卸载曲线不重合,但应力应变曲线总是服从环路的规定对于非弹性岩石,在弹性范围内服从弹性岩石的变形特征,当卸载点超过屈服点时,卸载曲线与加载曲线不重合,形成塑性滞回环等荷载循环加载卸载时,塑性滞回环随着加载卸载次数的增加而变窄,直至接近弹性变形,没有塑性变形为止不断增大荷载的循环加载卸载时,每次卸载后加载,在荷载超过上一次循环的最大荷载后,变形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升,好像不曾受到循环加载的影响似的,这种现象称为岩石的变形记忆岩石的扩容,在荷载作用下,在破坏之前产生的非线性体积变形,对于E和u不变的岩石,体积应变曲线分为三个阶段体积变形阶段,体积应变在弹性范围内随应力增加而呈线性减小体积不变阶段,在该阶段,随应力增加,体积应变增量几乎为零扩容阶段,外力继续增加,岩石体积增大,且增加速率越来越大,直至岩石破坏岩石各向异性岩石的全部或部分物理,力学性质随不同方向表现出差异正交各向异性某弹性体存在三个互相正交的弹性对称面,在各面两边的对称方向上,弹性相同,而在弹性主向上弹性不同横观各向异性某岩石在某一平面内的各方向弹性相同, 此面成为各向同性面, 而垂直该面的方向上力学性质不同影响岩石力学性质的主要因素水连结作用,束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力将矿物颗粒拉近,连接润滑作用,由水溶盐,胶体连接岩石,当水入侵时,水溶盐溶解,胶体水解,使矿物颗粒连接力减弱,摩擦力降低,从而降低岩石强度水楔作用,当两个矿物颗粒靠得很近,水分子补充到矿物表面时,矿物颗粒利用其表面吸附力将水分子拉到自己周围,在两个颗粒接触处水分子向两颗粒之间的缝隙挤入,使岩石体积膨胀,产生膨胀压力,水胶代替胶体连接,起润滑作用,降低岩石强度孔隙压力作用,岩石受压时,岩石内的孔隙水来不及排除,在孔隙内产生较大的孔隙压力,降低岩石内聚力和内摩擦角,减小岩石的抗剪强度溶蚀-潜蚀作用,岩石中渗透水在流动过程中将可溶物质溶解带走,降低岩石强度温度,随着温度的增高,岩石延性增大,屈服点降低,强度降低加载速度越大,测得的弹性模量越大,强度指标越高围压,在三轴压缩试验中,岩石的强度和弹性极限都显著增加风化降低岩石结构面粗糙程度并产生新的裂隙在化学风化作用下,矿物成分发生改变,强度降低岩石赋存环境,地应力,地下水,地温地应力对力学性质的影响承载能力,围压越大,承载能力越大变形和破坏机制,低围压条件下破坏的岩体,在高围压条件下呈现出塑性变形和塑性破坏应力传播法则,高围压条件下,非连续介质岩体的力学性质具有连续介质岩体特征岩石结构划分依据,结构面及结构体的类型岩体结构地质特征完整结构岩体,多半是碎裂岩体的结构面被后生作用愈合而成,后生愈合作用包括压力愈合和胶结愈合块状结构岩体,多组或至少一组软弱结构面切割,及坚硬结构面参与切割成块状结构体的高级序岩体结构,软弱结构面多为断层,层间错动面,坚硬结构面一般延展较长,多数错动过板裂结构岩体,主要发育于经过褶皱作用的层状岩体内,由一组软弱结构面切割,结构体呈板状,软弱结构面多为层间错动面,结构体为组合板状结构体碎裂结构岩体,结构面主要为原生结构面和构造结构面,块状碎裂结构的块度大,层状碎裂结构块度小,起块度与岩体厚度有关断续结构岩体,结构面不连续,对岩体切割而不断,个别地方有连续贯通结构散体结构岩体碎屑状散体结构岩体,结构面无序分布,有软弱也有坚硬,结构体多为角砾糜棱化散体结构岩体,多指断层泥工程岩体唯一性在不同工程条件下,岩体结构可视为块裂结构,断续结构,碎裂结构,因此岩体结构是相对的,在确定的地质条件和工程尺寸条件下,工程岩体结构才是唯一的结构面按成因分类原生结构面,成岩过程中形成的结构面,成因不同又分沉积结构面,火成结构面,变质结构面构造结构面,岩体在构造运动作用下形成的结构面次生结构面,在外力作用(风化,地下水,卸载,爆破等)下形成的各种界面结构面级别与特征根据结构面的发育程度,规模大小,组合形式将结构面分为五级I级,对区域构造起控制作用的断裂带,延伸数十公里,深度可穿透一个构造层II级,延伸性强但宽度有限的地质界面,延伸数百米III级,局部性的断裂结构,多为小断层,延伸数十米IV级,一般延伸性较差,无明显宽度的结构面,延伸数米V级,延伸性甚差的微裂隙,节理结构面状态指标产状,对岩体是否会沿一个结构面滑动起控制作用形态,决定结构面抗滑力的大小,起伏越大,抗滑力越大延展尺度,在工程范围内,延展尺度最大的结构面,决定岩体的强度密集程度,以岩体裂隙度K和切割度X 表示结构面的密集程度结构面剪切变形, 法向变形与结构面的哪些因素有关岩体强度,结构面粗糙程度和法向力结构面力学性质的尺寸效应试块长度增大,平均峰值摩擦角降低,试块面积增大,剪切应力减小随着试块尺寸增加,达到峰值的位移量增大,剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化峰值剪胀角减小,结构粗糙程度减小,尺寸效应也减小多结构面岩体破坏形式当岩体内存在多组结构面时,岩体强度受加载方向与多组结构面的控制,根据多组结构面与加载方向的夹角,分别求出各组结构面单独存在时,在最大主应力作用下的岩石强度,取其中最小值作为多结构面的岩体强度岩石中水渗流与土体中水渗流区别土体渗流,以孔隙为主渗透性取决于岩性,颗粒越细,渗透性越差可看做多孔连续介质渗透性一般具有均质各向同性土体渗流符合达西渗流定律岩体渗流,以裂隙为主渗流大小取决于岩体结构面的性质和岩块的性质裂隙导水,微裂隙和孔隙储水为其特征岩体裂隙渗流网络具有定向性一般视为非连续介质具有高度的非均匀性和各向异性受应力场影响明显复杂裂隙系统,在裂隙交叉处,有偏流效应地下水对岩体的物理作用润滑作用,在裂隙面上,水使裂隙面之间的摩擦系数减小软化泥化作用,岩体内某些物质与水结合变软成泥,减小结构面的粘聚力和摩擦力结合水的强化作用,在非饱和状态下,岩体含水能增强颗粒之间的联系,从而增加岩体强度地下水对岩体的化学作用离子交换作用,使天然地下水软化,增加岩体的孔隙度和渗透性能溶解溶蚀作用,大气降水中的酸性物质在地下水中对岩体中的石灰岩,白云岩等产生溶蚀,在岩体内产生裂隙和孔洞,增加岩体渗透性水化作用,水渗透到岩体的矿物结晶格架中,使岩体的结构发生微观与宏观的改变,减小岩体内聚力,在岩体内产生膨胀力水解作用,改变地下水的PH直,同时改变岩体成分,影响岩体力学性质氧化还原作用,岩体与氧气发生氧化反应,矿物成分发生改变,影响岩体力学性质地下水对岩体的力学作用主要通过空隙静水压力和空隙动水压力对岩体的力学性能施加影响前者减小岩体的有效应力而降低岩体强度,使裂隙扩容变形后者对岩体产生切向推力而降低岩体抗剪强度岩体质量分类意义为了在工程设计与施工中能区分岩石质量的好坏与稳定性上的差别,对岩体做出合理分类作为选择工程结构参数,科学管理生产及评价经济效益的依据之一,也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作蠕变,应力不变时,变形随时间增加而增加的现象松弛,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流变,材料的应力应变关系与时间因素有关的性质不同受力条件下流变特性当作用在岩石上的应力小于某一直时,岩石的变形速率随时间增加而减小,最后趋于稳定,该蠕变属于稳定蠕变当作用在岩石上的应力超过某一直时,岩石的变形速率随时间增加而增加,最终导致岩石破坏,该蠕变属于不稳定蠕变流变方程种类,蠕变方程,松弛方程,弹性后效方程流变模型基本元件,弹性元件,塑性元件,黏性元件流变模型及其特点圣维南体,是理想的弹塑性体,没有蠕变,没有松弛,没有弹性后效马克思威尔体, 有瞬时变形,等速蠕变和松弛的性质开尔文体, 属于稳定蠕变,有弹性后效,没有松弛地应力测量重要性为各种岩体工程进行科学合理的开挖设计和施工提供依据对地震预报,区域地壳稳定性评价, 油田油井稳定性,岩爆,媒和瓦斯研究以及地球动力学有重要意义地应力的形成,是存在于地层中未受工程扰动的天然应力,主要与各种地球动力运动过程有关,包括板块边界受压,地幔热对流,地球内应力,地心引力,地球旋转,岩浆入侵以及地壳费均匀扩容控制某工程区域地应力状态的主要因素,构造应力场和重力应力场地壳浅部地应力分布规律地应力是一个相对稳定的应力场,它是时间和空间的函数实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量水平应力普遍大于垂直应力水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小最大水平应力与最小水平应力的比值也随深度增大而增加最大水平主应力与最小水平主应力一般相差很大,显示很强的方向性地应力测量方法分类直接测量法,包括扁千斤顶法,水压致裂法,刚性包体应力计法,声发射法间接测量法,包括套孔应力接触法,其他应力应变接触法以及地球物理法水压致裂法原理水压致裂法步骤打钻孔到准备测量应力的部位,将待加压段用封隔器密封起来向封隔段加入高压水,记录孔内开裂时的应力Pi ,继续加压,直到裂隙扩张到孔径三倍时,关闭高压水系统,记录关闭应力Ps, 最后卸载,使裂隙闭合,此时孔内压力为Po重新向封隔段内注入高压水,记录裂隙重新打开时的应力Pr ,和随后的恒定关闭应力Ps将封隔器卸载,取出用摄像机记录孔内水压致裂裂隙,天然节理,裂隙的位置,方向与大小边坡对国民经济影响对露天矿建设的影响对公路,铁路,水利建设的影响边坡稳定性对工程安全性的影响及经济方面的投入边坡分类,自然边坡和人工边坡边坡失稳与破坏的基本类型及成因崩塌,块状岩体与岩坡分离向前滚落而下滑坡,在边坡自重力作用下,沿坡内软弱结构面产生的整体滑动滑塌,边坡松散岩土的坡脚大于内摩擦角时,因表面蠕动进一步发展,使之沿剪切变形带顺坡滑移,滚动,坐塌,达到边坡稳定的斜坡破坏影响边坡失稳的因素不连续面在斜坡破坏中的作用改变斜坡外形,引起坡体应力分布的变化改变边坡岩体的力学性质,使坡体强度发生变化斜坡直接受到各种力的作用。
《岩石力学》复习总结资料(考试用)
岩石力学补充资料第一章绪论1.1.1 岩石力学就是用力学的理论,观点和方法去研究岩石材料的力学行为及其工程应用的学科。
(实际上也称为“岩体力学”,是水利学科的一个重要分支学科)1.1.2 岩石力学的特点1)研究的广泛性:a、既古老,又年轻 b、跨行业2)研究对象的复杂性:a、组成:岩石——地质体(单独的力学性质+耦合效应);岩块、结构面→组合形成;块状结构、破碎结构、离散结构b、背景:地质力学环境的复杂性(地应力、地下水、物理、化学作用等)3)工程应用性(实践性)非常强4)社会经济效益显著§1.3 岩石力学的研究方法a.物理模拟 b,数学模型 c.理论分析第二章岩石的物理性状(性质)§2.1 岩体的结构特性岩石(根据成因)可分为:a.岩浆岩b.沉积岩c.变质岩☐断层:规模较大,宽度几米~几十米,延伸长度几百米~几公里;☐节理:规模中等,宽度几十厘米,延伸长度几米~几十米;☐裂隙:规模较小,宽度几厘米甚至更小,延伸长度几十厘米;§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性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2.2.1 岩石的裂隙性平面裂隙率:指岩石单位面积上各类裂隙面积所占比重。
2.2.2 各向异性: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。
(从岩石的不同方向施加荷载,其抵抗破坏的能力不同)a.正交各向异性(三个材料主轴、定义材料参数)b.横观各向同性(层状)§2.3 岩石的物理性质指标2.3.9 软化系数:岩石浸水饱和后强度降低的性质,称为软化性,用软化系数(ηc)表示。
ηc讨论:ηc愈小则岩石软化性愈强。
研究表明:岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与空隙性。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物,且含大开空隙较多时,岩石的软化性较强,软化系数较小。
第三章岩石/岩体的强度§3.7 岩石中水对强度的影响在前面已经谈及,水工建设中岩体不可避免会遇到水,例如水的影响:改变岩石的物理力学性质(胶结构被破坏,化学溶蚀等)渗透压力→“空隙压力”→降低有效应力→强度降低§3.8 岩体强度分析岩体的强度分析包括结构体强度分析和结构面强度分析。
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。
岩石力学知识点总结归纳
岩石力学知识点总结归纳
岩石力学是研究岩石在不同应力下的力学性质和变形行为的科学。
以下是岩石力学的一些重要知识点总结归纳:
1. 岩石的力学性质:
- 抗压强度:指岩石抵抗压缩破坏的能力。
- 抗拉强度:指岩石抵抗拉伸破坏的能力。
- 剪切强度:指岩石抵抗剪切破坏的能力。
2. 岩石的应力和应变:
- 应力:指岩石内部受到的力的分布状态。
- 压缩应变:指岩石在受到压力作用下发生的变形。
- 拉伸应变:指岩石在受到拉力作用下发生的变形。
- 剪切应变:指岩石在受到剪切力作用下发生的变形。
3. 岩石的变形特征:
- 弹性变形:指岩石受到外力作用后发生弹性恢复的变形。
- 塑性变形:指岩石受到外力作用后发生不可逆的变形。
- 蠕变变形:指岩石在长时间作用下由于内部结构的改变而发生的变形。
4. 岩石的断裂:
- 抗拉断裂:指岩石受到拉伸力作用下发生的断裂。
- 抗剪断裂:指岩石受到剪切力作用下发生的断裂。
5. 岩石的变形机制:
- 塑性变形机制:指岩石在受到足够大的应力作用下,其晶体结构发生可塑性变形。
- 蠕变变形机制:指岩石在长时间作用下,其内部结构发生改变导致变形。
以上是关于岩石力学的一些重要知识点的总结归纳。
希望对您有所帮助!。
岩石力学重点总结
岩石岩体区别:岩石可以看作是一种材料,岩体是岩石与各种不连续面的组合体;岩石可以看作是均质的,岩体是非均质的(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;岩体通常是指一定工程范围内的地质体,岩石则无此概念。
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。
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.饱和含水率: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。
重庆大学岩石力学考试重点
Maxwell 体(H-N);Kelvin 体(H|N) 。 15. 岩体龟裂系数 也称岩体完整性系数。K = ( 16. 地应力测量 扁千斤顶法,水压致裂法,声发射法。 17. 库伦准则 岩石的破坏主要是剪切破坏,岩石的强度,即抗摩擦强度等 于岩石本身抗剪切摩擦的黏结力和剪切面上法向力产生的摩擦 力之和。 τ = c + σ tan ������ 18. 巴西实验 测岩石的单轴抗拉强度的间接实验法之一,使用圆盘试件。 σ������ = 2������ ������������������
)、
b) 饱和吸水率������������������ = c) 饱水系数������������ = 3) 透水性
������ ������ ������ ������������
4) 软化性:软化系数η������ = 5) 抗 σ ������ σ ������ −������ ������������ σ ������
6. 岩石是自然界中各种矿物的结合体, 是天然地质作用的产物。 7. 岩石的物理性质由什么决定? 岩石的物质成分和结构。 8. 岩石受力后的变形情况:脆性、塑性等等 9. 岩石的变形特征由什么指标表示? 弹性模量、泊松比、剪切模量、拉梅常数、体积模量等。 10. 切割度概念。 切割度������������ 是指岩体被节理割裂分离的程度。 ������������ = (������1 + ������2 + ⋯ + ������������ )/������ 11. 岩石的物理性质、水理性、莫尔包络线 物理性质: 密度 (ρ = G/V) 、 容重(γ = W/V)、 比重(������������ = 孔隙性(������ ������ /������ )、渗透性、水理性; 水理性: 1) 天然含水率ω = 2) 吸水性 a) 吸水率������������ =
岩石力学重点总结
1.基性和超基性岩石主要由易于风化的橄榄石.辉石及基性斜长石组成;酸性岩石主要由较难风化的石英.钾长石.酸性斜长石及少量暗色矿物(多为黑云母)组成。
2.变质岩形成的地质环境,大多是地壳最活跃的部位,使得变质岩类岩石组合特别复杂。
变质岩的性质与变质作用的特点及原岩的性质有关。
3.变质岩的分类:接触变质岩,动力变质岩,区域变质岩。
4.岩石的容重:岩石的单位体积(包括岩石内孔隙体积)的;式中γ为岩石容重(KN/m3),重量称为岩石的容重。
表达式为γ=WVW为被测岩样的重量(KN),V为被测岩样的体积(m3)。
岩石容重和岩石密度之间的关系:γ=ρg,g为重力加速度(可取9.8m/s2)。
5.岩石的强度其影响因素:1)试件尺寸,2)试件形状,3)试件三围尺寸比例,4)加载速率, 5)湿度。
6.单轴抗压强度:岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度,或者非限制性抗压强度。
7.单轴压缩荷载作用下破坏时分为:1)X状共轭斜面剪切破坏,2)单斜面剪切破坏,3)拉伸破坏。
8.岩石的变形有:弹性变形,塑性变形,粘性变形三种。
9.岩石变形的典型全应力-应变曲线;1)孔隙裂隙压密阶段(OA段)。
2)弹性变形至微弹性裂隙稳定阶段(AC段)。
3)非稳定破裂发展阶段,或称累进性破裂阶段(CD段)。
4)破裂后阶段(D点以后阶段)。
10.岩石的扩容:岩石具有的一种普遍性质,是岩石在荷载作用下,在其破坏之前产生的一种明显的非弹性体积变形。
11.岩石的各向异性:岩石的全部或部分物理.力学性质随方向不同而表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
12.岩体结构单元包括结构面和结构体。
结构面包括坚硬结构面(干净的)和软弱结构面(加泥的,夹层);结构体包括块状结构体(短轴的),板状结构体(长厚比大于15的)。
13.岩体的赋存环境主要包括地应力.地下水和地温三部分。
14.岩体结构面:通常分为三种类型:原生结构面.构造结构面.和次生结构面。
《岩石力学》解答题知识点总结
《岩石力学》解答题知识点总结1. 什么叫岩石?什么叫岩体?它们之间的区别何在?答: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。
岩体,是指一定工程范围内的自然地质体,它经历了漫长的自然历史过程,经受了各种地质作用,并在地应力的长期作用下,在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹(不整合、褶皱、断层、层里、节理、劈理等不连续面。
岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干连续面,岩体的强度远低于岩石强度。
2. 岩石按照成因分成哪几类?其各自的成因及特征是什么?试举出几种岩石实例。
答:按照成因,岩石可分成岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。
岩浆岩是由岩浆冷凝而成的岩石。
组成岩浆岩的各种矿物化学成分和物理性质较为稳定,它们之间的连接是牢固的,具有较高的力学强度和均匀性(橄榄岩、流纹岩)。
沉积岩是由母岩在地表经风化剥蚀而产生的物质,通过搬运、沉积、和固结作用而形成的岩石。
沉积岩的物理力学特性与矿物和岩屑的成分,胶结物的性质有很大关系,另外,沉积岩具有层理构造(砾岩、页岩、泥岩)。
变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生编制而形成的岩石。
它的物理性质与原岩的性质、变质作用的性质和变质程度有关(片麻岩、板岩、大理岩)。
3. 什么叫岩石力学?其研究内容是什么?研究方法有哪些?答:岩石力学是研究岩石及岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏的规律,并在工程地质定性分析的基础上定量地分析岩体稳定性的一门学科。
岩石力学研究的内容:(1)基本原理,包括岩石的破坏、断裂、蠕变及岩石内应力、应变理论等的研究;(2)实验室试验和现场原位试验,包括各种静力和动力方法,以确定岩块和岩体在静力和动力作用下的性状及 tanti 内的初始应力;(3)在实际应用方面,包括地表岩石地基的稳定和变形问题、岩石边坡的稳定性等问题的研究。
研究方法有科学实验和理论分析相结合的方法。
- 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)。
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rdw m m w =w m 表示岩石中水的质量,岩石的烘干质量rd m 11 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drdr o a m m m w -=. dr m 为岩石烘干质量,o m 为岩石浸水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。
A dxdh k q x = K 为岩石的渗透系数,h 为水头的高度,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。
2当温度降到0℃以下时,岩石孔隙的水结冰,体积增大约%9,会产生很大的膨胀压力,使岩石的结构发生改变甚至破坏。
15 进行岩石强度实验选用的试件必须是完整岩块,而不应包含节理裂隙。
16 岩石强度指标值受下列因素影响:①试件尺寸②试件形状③试件三维尺寸比例④加载速率(加载速率越多,所测岩石强度指标值越高⑤湿度17体积应变x y v εεε2-=18影响单轴抗压强度的因素:矿物成分①结晶岩石中的石英矿物含量多其岩石强度就大②云母矿物越多岩石强度越低③浅色矿物多强度大,深色矿物多强度低④沉积岩的碎屑颗粒成分,石英颗粒的强度大于长石颗粒(胶结物相同时) 结晶程度和颗粒大小:结晶岩石强度大于非结晶岩石;细粒结晶大于粗粒结晶强度。
胶结程度:对沉积岩来说,交接情况和胶结物对强度影响较大。
硅质胶结>石灰质>泥质同类沉积岩 地质年代早>晚的物理性质:空隙率大,强度低;密度大,强度高。
风化作用:风化程度越高,强度越低。
水的作用:水侵入岩石的空隙和裂隙,削弱了岩石颗粒间的连接,使其强度减弱。
19减少端部效应的措施:在试件和铁板间加润滑剂:增加试件长度。
20非限制性剪切强度So 计算公式:a :单面剪切试验So=Fc/A Fc 为试件被剪切前达到的最大剪力,A 为试件沿剪切方向截面积。
b :双面剪切试验So=Fc/2A c: 冲击剪切试验ra FcSo π2= a 为试件厚度,r 为冲击孔半径。
d:扭转剪切试验:316D Mc So π= Mc 为试件被剪断前达到的最大扭矩,D 为试件直径。
21全应力应变曲线除能全面显示岩石在受压破坏过程中的应力应变特征,还可以预测岩爆,预测蠕变破坏,预测循环加载条件下岩石的破坏。
22岩石在荷载作用下,首先发生的物理现象是变形。
随着荷载的不断增加,或在恒定荷载作用下,随时间的增长,岩石变形逐渐增大,最终导致岩石破坏。
岩石变形有弹性变形,塑性变形,粘性变形。
23 当围压为0或较低的情况下,岩石呈脆性状态,当围压增大时,岩石显示出由脆性到塑性转化的过渡状态,持续增加时,呈现出塑性流动状态,再增加出现所谓应变硬化现象。
通常把岩石由脆性转化为塑性的临界围压称为转化压力。
岩石越坚硬,转化压力越大。
24 围压对岩石变形的影响:①随着围压增大,岩石的抗压强度显著增加②随着围压增大 ,岩石的变形显著增加 ③随着围压增大,岩石的弹性极限显著增加④随着围压增大,岩石的应力应变曲线发生明显改变,岩石的性质发生了变化:由弹脆性到弹塑性到应变硬化。
25 岩石的变形特性通常用弹性模量,变形模量,泊松比等指标表示。
如果卸载曲线不走加载曲线的路线,这时产生了所谓滞回效应,则这种材料称为弹性的。
如果不仅卸载曲线不走加载曲线的路线,而且应变也不恢复到0,则这种材料称为弹塑性的,能够恢复的变形叫弹性变形。
加载曲线与卸载曲线组成的环叫做塑性滞回环。
26泊松比:岩石的横向应变与纵向应变的比值。
27影响岩石力学性质的因素:水,温度,风化程度,加荷速率,围压的大小,各向异性等。
28水对岩石力学性质的影响:连结作用,润滑作用,水楔作用,孔隙压力作用,溶蚀及潜蚀作用。
29岩石的脆性和塑性并非岩石固有的性质,他与其受力状态有关,随着受力状态的改变,其脆性和塑性是可以相互转化的。
第二章30结构体和结构面称为岩体结构单元(要素)31层状结构容易滑塌,块状结构体是不稳定结构体,块裂结构体由块状原生结构岩体构成,碎块状结构容易造成大规模岩体失稳,碎屑状颗粒状结构易引起较大的岩体失稳。
34结构面形态三要素:起伏形态,起伏角,粗糙度。
结构面形态决定结构面抗滑力的大小,当结构面起伏程度大,粗糙度高时,其抗滑力就大。
35结构面的密集程度:以岩体裂隙度K和切割度Xe表征岩体结构面的密集程度。
K=n/L,L为取样线程度,n为沿该程度内出现的节理数量。
切割度Xe 是指岩体被节理切割分离的程度,节理面面积a与该断面面积A的比值即为岩体的切割度Xe。
36Xv=Xe*K。
Xv表示岩体内由一个节理组所产生的实际切割度。
37平面结构面剪切强度τ=σtanφ+C38结构面的尺寸效应:①随着结构面尺寸的增大,达到峰值强度时的位移量增大②由于尺寸的增加,剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化③尺寸加大,峰值剪胀角减小④随结构面粗糙程度减小,尺寸效应也在减小。
39现场岩体单轴和三轴压缩试验的应力应变全过程曲线可以看出:岩体在加载过程中,由于岩体内部的结构调整,结构面压密与闭合,应力应变曲线呈上凹型;中途卸载回弹变形有滞后现象,并出现不可恢复的残余变形。
这是由于结构面受压过程中产生闭合,滑移与错动造成的。
不论每一级加载与卸载循环曲线都是开环型,伴随外载荷增加,残余变形量的增长速度变小,累计残余变形增大。
40岩体结构效应:峰值强度后,岩体开始破坏,应力下载缓慢,仍有残余应力。
41单结构面强度效应σ=1/2(σ1+σ3)+1/2(σ1-σ3)cos2βτ=1/2(σ1-σ3)sin2ββ为AB面与最大主应力方向夹角。
42 岩体完整性系数 Kv =(Vml/Vcl)2 Vml为岩体中弹性波纵波传播速度,Vcl为岩块中弹性波纵波传播速度43 2331c c s m σσσσσ++=σ1为破坏时的最大主应力,σ3为作用在岩石试样上的最小主应力,σc 为岩块的单轴抗压强 度,m,s 为与岩性及结构面情况有关的常数。
44 将长度在10厘米以上的岩芯累计长度占钻孔总厂的百分比称为岩石质量指标RQD45 岩体基本质量指标BQ =90+3σcw +250Kv σcw 为岩石单轴饱水抗压强度当σcw >90 Kv+30时,以σcw = 90 Kv+30代入该式。
当Kv>0.04σcw +0.4时,以Kv=0.04σcw +0.4代入该式。
46 主要软弱结构面产状影响修正系数K2,地下水影响修正系数K1,天然应力影响修正系数K3. [BQ]=BQ-100(K3+K1+K2)47 岩体地质力学分类CSIR 分类指标值RMR 由岩块强度,RQD 值,节理间距,节理条件及地下水。
48巴顿岩体质量Q 分类 Q=(RQD/Jn)*(Jr/Ja)*(Jw/SRE)RQD 为岩石质量指标,Jn 为节理组数;Jr 为节理粗糙系数;Ja 为节理蚀变系数;Jw 为节理水折减系数;SRF 为应力折减系数; RQD/Jn 为岩体的完整性;Jr/Ja 为结构面的形态,充填物特征及其次生变化程度;Jw/SRF 为水与其他应力存在时对岩体质量的影响。
第三章49 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。
是岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力。
50 地应力的成因:①大陆板块边界受压引起的应力场②地幔热对流引起的热力场③由地心引力引起的地热场④岩浆侵入引起的地热场⑤地温梯度引起的热力场⑥地表剥蚀产生的应力场51 地应力分布的一些基本规律:1)地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场,他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,但在不同地区,变化的速度不相同。
5)最大水平主应力和最小水平主应力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)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。
52 水压致裂法 钻孔周边的应力σØ =σ1+σ2-2(σ1-σ2)cos2θ σr=0σØ,σr 分别为钻孔周边的切向应力和径向应力,θ为周边一点与σ1轴的夹角。
53 声发射法 材料在外荷载作用时,其内部储存的应变能快速释放产生弹性波,发生声响,称为声发射。
多晶金属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第四章54 库仑准则 平面中的剪切强度准则 |τ|=C+σtan φ 。
τ为剪切面上的剪应力,σ为剪切面上的正应力,C 为粘结力, φ为内摩擦角。
最大主应力方向与剪切面间的夹角为θ,则2θ=½π+φ,τ=½sin2θ, σ=½(σ1+σ3)+½(σ1-σ3)cos2θ,破坏面与最大主平面成45°+½φ即θ角,与最大主应力成45-½φ。
55 莫尔强度理论 强度包络线的二次抛物线方程τ2=n(σ+σt), σt 为岩石的单轴抗拉强度,n 为待定系数。