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。原因：试件尺寸越大，细微裂隙越多，破坏的概率增大，因而强度越低。

3.4、测定岩石抗拉强度的试验方法；

直接试验——直接拉伸法（室内少用）

间接试验——巴西劈裂法（室内常用）、点载荷试验（现场常用）、三点弯曲法。

3.5、测定岩石抗剪强度的试验方法；

室内试验：常用直接剪切仪(直接剪切试验)、楔形剪切仪(楔形剪切试验)、三轴压缩仪(三轴压缩试验)测定岩石的抗剪断(抗剪)强度指标。

现场试验：主要以直接剪切试验为主，有时也可做三轴强度试验。

3.6、直剪试验试样破坏全过程的三个阶段；

（1）弹性阶段，裂缝产生。

（2）裂纹发展、增长阶段。

（3）强度降低阶段，晶格错位。

3.7、莫尔-库伦准则；(P.47)

基本观点：认为岩石破坏属于剪切破坏，即当剪切面的剪应力超过其抗剪强度时，岩石随即发生破坏。

对于Mohr 圆包络线，存在多种假设（包括抛物线、双曲线或摆线）。一般认为，

当σ<10MPa 时，包络线近似为直线，岩石的强度条件可用库伦方程式来表示： ϕστtg c f += 上式称为Mohr-Coulomb 方程式/准则（M-C 准则）。

3.8、格里菲斯理论的基本观点和推导思路；（P.50）

基本观点：材料内部存在着许多细微裂缝，在力的作用下，这些裂缝的周围，特别是缝端，可以产生应力集中现象。材料的破坏往往从缝端开始，裂缝扩展，最后导致材料的完全破坏。

推导思路：

（1） 从岩石中取出任一条裂隙，简化为椭圆裂隙（长轴a 、短轴b ），外部应力场σ1、 σ3；

（2）分析裂隙周边的切向应力σb ，取σbmax

（3）求裂隙危险方向角β（从若干条裂隙中挑出最危险裂隙）；

（4）与材料参数建立联系，导出强度准则。

3.9、节理面稳定情况的判断及洞室边墙围岩的加固： 节理面稳定判别式：

()()13cos sin sin cos cos 0j j j j c σβϕβσβϕβϕ-+-+≥

弹性变形：荷载卸去后，变形可恢复（包括线性和非线性）的变形。

塑形变形：荷载卸去后，变形不能全部恢复，残留一部分永久变形的变形。

4.2、单轴压缩试验中，岩石应力-应变曲线上不同弹性模量的含义；

4.3

、证明习题

4-1；

4.4、典型岩石应力-应变全过程曲线的四个阶段；

（1）压密阶段，这是由于细微裂隙受压闭合造成的。

（2）弹性工作阶段，应力与应变关系曲线为直线。

（3）塑形性状阶段，主要是由于平行于荷载轴的方向内开始强烈的形成新的细

微裂缝，B点是岩石从弹性转变为塑形的的转

折点，也就是所谓的屈服点，相应于该点的应

力σ称为屈服应力。

（4）破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压

强度Rc。

4.5、岩石应力-应变曲线的影响因素；

荷载速率、温度、侧向压力、各向异性。

4.6、现场变形试验；P.81-P.87

4.7、岩石反力的基本概念；

当水工隧洞受到洞内水压力或其它荷载作用时，

衬砌向岩石方向变形，此时衬砌会受到岩石的抵抗，也就是说岩石会对衬砌发生一定的反力，这个反力也称为抗力，是地下洞室设计中非常重要的参数。

4.8、岩石蠕变的基本概念及岩石蠕变特征；

岩石蠕变：指岩石在应力恒定情况下，应变随时间增长的特性。

蠕变特征：

（1）不同岩性，瞬时弹性变形与蠕变变形存在差异。

（2）应力水平影响蠕变量大小及蠕变速率。

（3）蠕变试验得到典型蠕变曲线分为三段：

①初期蠕变-蠕变速率递减

②恒速蠕变-dε/dt恒定，单位时间ε增加相同

③加速蠕变-dε/dt不断增大，变形破坏

4.9、推导马克思威尔模型和凯尔文模型的微分方程；

P.94-P.95

5.1、天然应力、二次应力的基本概念；

天然应力：指在天然状态下，岩体内部存在的应力，称为岩体天然应力或岩体初始应力，有时也称为地应力。

二次应力：指在工程活动（如工程开挖、修建建筑物等）和岩体特性相互作用下，岩体内初始应力发生集中、释放、叠加、转移等过程形成的重分布应力。

5.2、地应力的变化规律；

（1）一般情况下，地应力场是一个三向不等压的空间地应力场，其大小和方向随时间和空间变化

（2）1.在深度25-2700m范围内，垂直应力等于上覆层岩体重量。2.水平应力大于垂直应力。3.地应力随深度增加

5.3、海姆假说的内容；在岩体深处的初始垂直应力与其上覆岩体的重量成正比，而水平应力大致与垂直应力相等。

5.4、地应力的测量方法（现场、室内）；

现场：应力解除法，应力恢复法，水压破裂法。

室内：声发射

5.5、应力解除法测量地应力的基本原理；

采用套钻孔或切割槽等方法把岩样全部或部分地从孔壁周围岩体中分离开来，同时监测被解除部位的应变或位移的响应，然后再根据岩石的本构关系(被解除的应变或位移与围岩远场应力之间的关系)来确定原位地应力。

5.6、圆形洞室围岩应力的分布特征；（P-112）

5.7、应力集中系数的基本概念；