71-2岩石力学与工程岩石边坡工程-53页文档资料
935岩石力学参考书目
935岩石力学参考书目岩石力学是岩石科学中的重要分支之一，研究岩石的机械性质和变形行为。
为了深入了解岩石力学的相关知识，我们可以参考以下一些内容生动、全面、有指导意义的书目。
1. 《岩石力学基础》（作者：宋洪伟）：这本教材是岩石力学领域的经典之作，全面而深入地介绍了岩石的物理力学基础和岩石的基本力学特性。
书中提供了大量的案例和实例，帮助读者更好地理解和应用岩石力学的相关知识。
2. 《岩石力学与工程应用》（作者：吴健雄、徐锡伟）：这本书是岩石力学与工程应用领域的重要参考书之一。
内容涵盖了岩石的力学性质、岩石的变形与破坏机制、岩石的工程应用等方面的知识。
书中结合实际工程案例进行分析，有助于读者理解岩石力学在工程中的实际应用。
3. 《岩石力学导论》（作者：康纪之）：这本书对岩石力学的基本理论和实践应用进行了系统的介绍。
内容包括岩石的组成、物理力学特性、弹性与塑性变形、岩石力学模型等方面的内容。
书中还包含了大量的图表和实例，帮助读者更好地理解和应用岩石力学的知识。
4. 《岩石力学与岩体工程力学》（作者：刘重贵）：这本书从岩石力学理论的基础出发，介绍了岩石的应力、应变关系，岩石的强度特性，岩体的变形与破坏等方面的内容。
书中还专门讨论了地下开挖、岩石坍塌和岩石固体材料力学特性等方面的内容，对读者了解岩石力学与岩体工程力学有很大的指导作用。
5. 《岩石力学与工程实践》（作者：陆德仁）：这本书以工程实践为导向，系统地介绍了岩石力学与工程结合的理论与方法。
内容涵盖了地下工程、边坡工程、隧道工程和岩石坝工程等方面的知识。
书中不仅提供了相关工程案例，还提供了实用的计算方法和工程设计指南，对实际工程应用有很大的参考价值。
通过参考这些内容生动、全面、有指导意义的岩石力学书目，我们可以更好地了解岩石力学的基本理论和应用方法，为工程实践提供有力的支持和指导。
无论是研究还是实践，岩石力学都是一个重要的领域，通过对这些书目的学习和应用，我们可以不断提高自己在岩石力学领域的能力和水平。
岩石力学基础知识培训
岩石力学在工程中的应用
岩石力学在岩土工程设计中具有重要地位，是确保工程安全性和稳定性的关键因素之一。
在进行岩土工程设计时，需要考虑岩石的力学性质、地质构造、地下水等因素，以确保工程的安全性和稳定性。
岩石力学理论和方法的应用，可以帮助工程师更好地理解和预测岩石的力学行为，从而优化设计方案。
在岩土工程施工过程中，岩石力学是指导施工的重要依据。
要点一
要点二
详细描述
岩石的工程分级是岩石力学中的重要内容之一。根据岩石的工程地质条件、岩性、岩体结构特征等因素，可以将岩石分为不同的等级，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等。不同等级的岩石具有不同的工程地质特征和力学性质，对工程建筑物的稳定性和安全性有重要影响。了解和掌握岩石的工程分级，可以更好地指导工程设计和施工，确保工程的安全性和稳定性。
岩土工程监测是确保工程安全性和稳定性的重要手段，而岩石力学则是监测和加固的重要理论基础。
案例分析
总结词：隧道工程中岩石力学问题主要涉及隧道掘进、支护结构设计和稳定性分析。详细描述：在隧道工程中，岩石力学问题主要涉及隧道掘进过程中对围岩的扰动、支护结构设计以及隧道稳定性分析。隧道掘进过程中，需考虑围岩的应力分布和变形特性，采取合理的掘进方案和支护措施，确保隧道施工安全。支护结构设计时，需根据围岩的力学性质和隧道跨度等因素，选择合适的支护结构形式和材料，以满足隧道稳定性和安全性的要求。隧道稳定性分析是评估隧道施工期和运营期的安全性，通过监测围岩的位移、应力和变形等参数，及时发现潜在的安全隐患，采取相应的措施进行加固和修复。
总结词
岩石的孔隙性是指岩石中孔隙和裂缝的发育程度，对岩石的渗透性、压缩性和强度等性质有重要影响。
详细描述
岩石的孔隙性取决于其形成环境和地质历史，包括沉积岩中的孔隙、火成岩中的气孔和变质岩中的片理等。孔隙性对岩石的工程性质具有显著影响，例如在石油和天然气勘探中，孔隙性是评估储层质量的重要参数。
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。
某岩体边坡开挖坡角的优化分析
２ ７ ０
２ ７ １ ２ 国
５ １ ５
６ ９ ８ ２ ０ ７
０ ７ ３
０ ４ １
张剪破坏
张 裂破 坏
０ ５ ５
治裂 隙面剪 破坏
风化。岩体为层状碎裂结构 ， 微 风化 和未 风化 ， 岩体为层状碎裂结构
Ｃ
和层状块裂结构 。地表水的排泄 条件较好 － 白云岩的透水性 较弱， 但 因裂隙发育， 岩体 中可赋存裂隙水 。 ３影响场地边坡坡角 因素分析 影响岩体边坡变形破 坏的因素主要 有： 岩性 、 岩体结构 、 水 的作 用、 风化作用 、 地震 、 天然应力 、 地形地貌及人为因素等。 影 响拟建场 地稳定性 的因素主要有： 岩性 、 岩体结 构 、 水 的作用 、 风化作用 、 天然 应力和地形地貌 。所 以应注意水对边坡 的侵蚀 和冲刷 ， 同时在开挖 时应防止不当开挖所导致 的边坡失稳 。 图 １单平面滑动稳定性计 算图 ３ ． １ 岩 性 的 因素 场地边坡岩性是影响坡角的重要 因素， 岩土体的抗剪强度 时分 ３ ． ３ 抗震设计条件因素 析不 同几何 尺寸 的半坡稳定性 的最 基本因素 。根据对 现场钻探结 拟建建筑物场地的抗震设计 防烈度为 ８度，设计基本地震加速 果、 原位 测试及室 内岩石力学试验 成果 的综合分 析， 场地地层岩性 度值为 ０ ． ２ ０ ｇ ， 设计地震分组 为第一组 。拟建场区场地 土的类型为坚 及工程特 陛划分为 ４个大层， 自上而下分述如下。 硬土和岩土， 平均覆盖层厚度 ＜ ３ ｍ， 因此拟建场区的建筑场地类别为 表层冲填堆积层 ： ①层 冲填土： 黄褐 色， 湿， 可塑， 以粘质粉 土为主， Ｉ 类 。场地仅表层 冲填土为粘质粉土， 厚度 为 ０ ． ５ １ ． ３ ｍ。而本场 区近 内含有砖屑 、 碎石及植物根系 。 ３ — ５年地下水位位于 自然地 面以下 ２ ０ ｍ。可判定岩层 不受地震 的影 岩石层 ： ② 层碎 石土， 属强风化灰黄 褐黄色， 湿＇ 密实， 含２ ０ ％的 响 。 碎石块 ， 最 大粒 径约 ４ ０ ｍ ｍ。③层 中风化硅质 白云岩： 青 灰色， 采取出 ３ ． ４风化程度因素 的岩芯呈短 柱状，回次 中最 大岩芯长度 ２ ０ ０ ｍｍ ，多数 岩芯长度 为 场地岩体风化程度， 通过岩体 吸水率 、 单轴抗压强度及岩体在单 １ ０ ０ — １ ５ ０ ｍｍ ， 断裂处有 白色条纹 ， 强度不大， 用手可掰断。④层硅质 白 轴抗压强度下 的破坏形式综合表达， 如表 ２所示 。 云岩： 青灰色， 属微 风化 和未风化， 湿， 呈大块状， 回次中最大岩芯长度 ４边坡稳定性计算 与评价 ６ ０ ０ ｍｍ ， 多数岩芯长度为 ３ ０ ０ ～ ４ ０ ０ ｍ ｍ， 大锤不易击 碎。室 内岩石力学 边坡 是在复杂 的内外地质应力 因素影响下变化发展 。岩体 风化 试验结果见 表 １ 。 可使表 层坡体剥落 ； 开挖卸荷后 ， 可使 坡体张裂 ； 暴雨 则使 边坡表 层 ３ ． ２ 水文 地 质 因素 的碎屑物质 冲刷流动； 在重力 和水 的作用影 响下还可使边坡产 生倾 场地地下水水位埋深在 ５ ０ ｍ 以下 。由于该 场区地下水埋藏较 倒 、 溃屈 、 崩塌、 蠕动或滑坡等变形破坏 。 建筑场地的岩体 比 较 坚硬 ， 深，可不考虑其对混凝土基础的腐蚀 性， 但 因拟建场地属 于山前坡 主要应注意 由于雨水作用而导致滑坡 的发生 。 拟建工程人工开挖深 地， 地下水位受大气 降水 的影响非常大 。拟建场区的汇水面积不大， 度约 ６ ～ ７ ｍ， 天然岩石边坡坡 面为向南和 向北倾 ， 与基 岩的倾 向基 本 发生洪水和泥石流的可能性非常小 。 但应考虑 山间雨水汇集后对大 垂直 。 因此， 拟建场地及车道两侧的岩石边坡整体上是稳定的。 具体 门车道两侧天然岩石坡面的直接冲蚀和侵蚀作用 。 分 析计算如下 。
7岩石力学-岩石边坡工程资料
得岩质边坡和土质边坡的力学性能很不 相同，其边坡破坏模式的差别也十分显
分 著。
类
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岩石力学
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岩石力学
7.2 边坡的破坏形式和影响因素
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岩石力学
一、边坡岩体的变形特征
岩石边坡的变形以坡体未出现贯通性 的破坏面为特点，但在边坡体的局部区 域，特别在坡面附近可能出现一定程度 的破裂与错动。
边坡的变形主要表现为松动和蠕动。
蠕 动 变 形
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岩石力学
二、边坡岩体的破坏模式
（一）、崩塌 崩塌－－高陡的边坡岩体突然发生倾倒崩落， 岩块滚落堆积于坡脚的现象。 山崩--大规模的岩体崩塌，可达数千万甚至 上亿立方米。 坠石--小规模的崩塌，一般仅数立方米或数 十立方米。 坚硬岩体中发生的崩塌也称岩崩，土体中发 生的则称土崩。崩塌下来的岩块碎石大小混杂 堆积于坡脚，称为崩积物。
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岩石力学
7.3 边坡稳定性分析计算
40
岩石力学
一、稳定性分析方法综述
（一）、边坡稳定性分析方法分类 目前用于边坡稳定性分析的方法大体上可 分为定性分析方法和定量分析方法两大类。 定性分析方法：工程类比法、赤平极射投 影法、实体比例投影法、摩擦圆法等； 定量分析方法：极限平衡法、数值分析法 (有限元，边界元，离散元等)及可靠性分析 方法(蒙特卡洛法和随机有限元法等)。
S C tg
S C ( u)tg
式中，C、C′分别为滑动面的粘结力
和有效粘结力；Φ 、Φ ′分别为滑动面 的内摩擦角和有效内摩擦角；u为滑动面 孔隙水压力。
46
岩石力学
一、稳定性分析方法综述
2、稳定系数F(安全系数)的定义为沿最危 险破坏面作用的最大抗滑力(或力矩)与下滑 力(或力矩)的比值。即
7.1-2 岩石力学与工程 岩石边坡工程
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（2）边坡岩体的破坏形式
1.崩塌 1.崩塌 1）定义 崩塌是指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下的一 种破坏方式。 种破坏方式。 2）现象 在崩塌过程中，岩体无明显滑移面， 在崩塌过程中，岩体无明显滑移面，同时下落岩 块未经阻挡而直接坠落于坡脚， 块未经阻挡而直接坠落于坡脚，或经过斜坡面上 滚落、滑移、碰撞后堆积于坡脚。 滚落、滑移、碰撞后堆积于坡脚。 3）原因 岩体在重力与其他外力共同作用下超过岩体强度 而引起的破坏现象。 而引起的破坏现象。这里所说的外力是指由于裂 隙水的冻结而产生的楔开效应、 隙水的冻结而产生的楔开效应、裂隙水的静水压 力、植物根茎的膨胀压力以及地震引起的坡体晃 雷击等的动力载荷。 动、雷击等的动力载荷。
图7-8 边坡滑塌示意图
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4.岩块流动 岩块流动
1）特点 ） 通常发生在均质的硬岩层中， 通常发生在均质的硬岩层中，没有明显的滑动扇形 其破坏面极不规则，没有一定形状， 如图7-9 体，其破坏面极不规则，没有一定形状， 如图 所示。 所示。 2）原因 ） 是在岩层内部某一应力集中点上的岩石遭到高应力 的作用而开始破裂或破碎， 的作用而开始破裂或破碎，于是所增加的荷载传给 邻近的岩石，从而又使邻近岩石受到超过某本身强 邻近的岩石， 度的荷载，又导致了进一步的破裂。 度的荷载，又导致了进一步的破裂。这一过程的不 断进行，直至岩层出现全面破裂而崩塌为止。这样， 断进行，直至岩层出现全面破裂而崩塌为止。这样， 岩块像流体一样地沿坡面向下流动，而成岩块流动。 岩块像流体一样地沿坡面向下流动，而成岩块流动。
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2）研究边坡工程对铁路、公路、水利建设也有 ）研究边坡工程对铁路、公路、 重要的意义； 重要的意义；
简明石油工程岩石力学
简明石油工程岩石力学（讲义）金衍陈勉中国石油大学（北京）2007年8月目 录绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 第一章岩石的基本性质和变形特征----------------------------------------------------------------------5 §1.1 岩石力学性质室内试验-----------------------------------------------------------------------------6 §1.2 岩石的变形与强度-----------------------------------------------------------------------------------16 第二章弹性理论-----------------------------------------------------------------------------------------------25 §2.1 应力分析-----------------------------------------------------------------------------------------------25 §2.2 应变分析---------------------------------------------------------------------------------------------42 §2.3 弹性模型-----------------------------------------------------------------------------------------------49 第三章岩石中的流固耦合问题--------------------------------------------------------------------------51 §3.1 孔隙度和渗透率------------------------------------------------------------------------------------51 §3.2 通过孔隙介质流体的流动------------------------------------------------------------------------52 §3.3 体积变形---------------------------------------------------------------------------------------------54 §3.4 Biot静态孔隙弹性理论---------------------------------------------------------------------------54 §3.5 有效应力的概念------------------------------------------------------------------------------------58 第四章井壁围岩的应力状态-----------------------------------------------------------------------------60 §4.1 垂井井壁围岩应力分布---------------------------------------------------------------------------60 §4.2 大斜度井、水平井的井壁围岩应力分布------------------------------------------------------62 第五章油田地应力及确定方法--------------------------------------------------------------------------66 §5.1 地应力的概念---------------------------------------------------------------------------------------66 §5.2 水力压裂法测地应力-------------------------------------------------------------------------------68 §5.3 分层地应力解释方法------------------------------------------------------------------------------71 第六章钻井过程中的井壁稳定问题--------------------------------------------------------------------74 §6.1 井壁力学失稳的形式与原因---------------------------------------------------------------------74 §6.2 井壁坍塌剥落---------------------------------------------------------------------------------------75 §6.3 井壁破裂---------------------------------------------------------------------------------------------80 §6.4 安全钻井液密度窗口------------------------------------------------------------------------------81 第七章水力压裂--------------------------------------------------------------------------------------------83 §7.1 裂缝几何形状---------------------------------------------------------------------------------------83 §7.2 裂缝延伸模型---------------------------------------------------------------------------------------84 第八章出砂问题--------------------------------------------------------------------------------------------92 §8.1 固相产出---------------------------------------------------------------------------------------------92 §8.2 防砂方法的分类------------------------------------------------------------------------------------93 §8.3 预测出砂机理---------------------------------------------------------------------------------------95 §8.4 数学模型---------------------------------------------------------------------------------------------97 第九章油藏固结问题-------------------------------------------------------------------------------------101第十章岩石动力学与应用----------------------------------------------------------------------------111 §10.1 弹性介质中的纵、横波------------------------------------------------------------------------111 §10.2 利用声波测井确定岩石的弹性和强度参数------------------------------------------------112 §10.3 声波测井在石油工程中的应用---------------------------------------------------------------117 §10.4 地震资料的工程预测理论---------------------------------------------------------------------121绪论1绪论一、岩石力学及其发展历史岩石力学是力学的一个分支。
岩体力学复习资料
岩体⼒学复习资料《岩⽯⼒学》复习题⼀、判断题：1.结构⾯组数越多，岩体强度越接近于结构⾯强度。
（∨）2.岩⽯三向抗压强度不是⼀个固定值，将随围压变化⽽改变。
（∨）3.流变模型元件并联组合时，各元件满⾜应⼒相等，应变相加关系。
（×）4.在未受开采影响的原岩体内存在着原岩应⼒，其⽅向与⽔平⽅向垂直。
（×）5.岩⽯抗压强度值的离散系数越⼤，说明岩⽯抗压强度平均值的可信度越⾼。
（×）6.斜坡变形的结果将导致斜坡的破坏。
×7.岩⽯蠕变与岩⽯类别有关，与应⼒⼤⼩有关。
（∨）8.有粘聚⼒的固结岩体体，由地表开始侧压⼒与深度成线性增长。
（×）9.椭圆断⾯巷道，其长轴⽅向与最⼤主应⼒⽅向⼀致时，周边受⼒条件最差。
（×）10.在⼒学处理上，弱⾯不仅能承受压缩及剪切作⽤，还能承受拉伸作⽤。
(×)11．结构⾯组数越多，岩体越接近于各向异性。
（×）12．流变模型元件串联组合时，各元件满⾜应变相等，应⼒相加关系。
（×）13．软弱岩层受⼒后变形较⼤，表明构造应⼒在软弱岩层中表现显著。
（×）14．岩⽯限制性剪切强度不是固定值，与剪切⾯上作⽤的正压⼒有关。
（∨）15．软岩破坏为渐进过程，⾸先对破坏部位⽀护，可使软岩控制取得好的效果。
（∨）16．随开采深度增加，巷道围岩变形将明显增⼤。
（∨）17．从巷道周边围岩受⼒情况看，拱型断⾯巷道要⽐梯形巷道断⾯差。
（×）18．塑性变形与静⽔应⼒⽆关，只与应⼒偏量有关，与剪应⼒有关。
（∨）19．对⽆粘聚⼒的松散体，由地表开始侧压⼒即与深度成线性增长。
（∨）20巷道返修是⼀种较好的巷道⽀护对策。
（×）21.⽔库蓄⽔前，河间地块存在地下分⽔岭，蓄⽔后将不会产⽣库⽔向邻⾕的渗漏。
×22.在岩⼟体稳定性评价中，由于边界条件、荷载条件、岩⼟体强度等难以精确确定，通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性⽽综合确定⼀经验值，此即稳定性系数。
岩石力学
名词解释：1.结构面：地质历史发展过程中，在岩体内部形成的具有一定方向、一定规模、一定形态、和特征的面状、缝状、层状、带状的地质界面。
2.重度r：岩石的单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力。
3.比重Gs：岩石的干的重力除以岩石的实体体积（不包括孔隙），再与4℃时水的重度相比。
4.孔隙率：岩石中试样孔隙体积与岩石试样总体积的百分比，是反映岩石致密程度和岩石质量的重要参数。
5.吸水率：干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下，岩石吸入水的重力对岩石干重力之比的百分率。
6.饱水率：岩石试样在高压或真空情况下，强制吸入水的重量对岩石干重之比的百分率。
7.抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力。
8.渗透系数：介质对某种物体的渗透能力。
9.膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。
10.崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并完全丧失强度的松散物质的性能。
11.模量比：弹性模量与单轴抗压强度的比值。
12.RQD：岩石质量指标。
岩心采取率：工程中采用直径为75mm的双层岩心管金刚石钻进，提取直径为54mm 的岩心长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。
13.体积模量K：平均应力与体积应变之比。
{[（σx +σy +σz ）/3 ]/(△V/V)}14.剪切模量G：材料在弹性变形阶段内剪应力和对应的剪应变的比值。
G=E/[2*(1+u)]15.弹性抗力系数k（岩石反力系数）：使隧洞周围的岩石达到一个单位变形时所需要的压力的大小。
16.测压比：平均水平应力σh,av与垂直应力σv的比值。
17.海姆假说：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。
18.应力集中系数：地下洞室开挖后洞室上的一点切向应力与洞室开挖前洞壁上的天然应力的比值。
19.山岩压力：由于洞室围岩的变形和破坏而作用在支护或衬砌上的压力。
20.岩石的坚固系数：将岩石看作没有凝聚力的大块散粒体时的内摩擦系数，包括由于凝聚力推到的摩擦系数与原岩石中的内摩擦系数之和。
岩土地物理力学性质全参数
岩土的物理力学性质指标
岩土的物理力学性质指标应根据工程地质划分的扇形区及各区的边坡变形破坏特点，选取与之有关的试样进行力学试验，测定岩石及软弱夹层物理力学性质指标。
岩石及软弱夹层的物理性质指标详见表1至表7。
表1部分岩石的容重
岩石名称
容重γ（g/cm3）
岩石名称
容重γ（g/cm3）
变化范围平均值变化范围平均值
花岗岩 2.25～2.80 2.65 泥质砂岩— 2.28 响岩——粘土质砂岩— 2.52 正长岩 2.50～3.00 2.79 页岩 2.3～2.6 2.50 流纹岩——砂质页岩 2.08～2.65 2.36 流纹斑岩 2.49～2.63 2.60 粘土质页岩 2.51～2.72 2.65
表2部分岩石的孔隙率与吸水率
表3不同成因粘土的有关物理力学性质指标（一）
表4不同成因粘土的有关物理力学性质指标（二）
表5几种土的渗透系数表
表6土的平均物理、力学性质指标（一）
表7土的平均物理、力学性质指标（二）
注：1.平均比重取：砂为2.65；轻亚粘土为2.70；亚粘土为2.71；粘土2.74。
2.粗砂与中砂的Eo值适用于不均系数Cu=3时，当Cu＞5时应按表中所列值减少2/3。
Cu为中间值时， Eo 值按内插法确定。
3.对于地基稳定计算，采用内摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
岩石及软弱夹层的力学性质指标见表8至表25。
表8岩石力学性质指标的经验数据（一）。
岩石边坡工程之一-概述及边坡变形破坏形式
2）边坡工程对铁路、公路、水利建设的影响
在铁路、公路与水利建设中，路堤边坡与路堑边 坡的稳定性严重影响到铁路、公路与水利设施的 安全运营与建设成本。在路堤施工中，在路堤高 度一定的条件下，坡角越大，路基所占面积越小， 反之就越大。在平原地区，由于耕地紧张，为了 保护耕地，路基边坡的坡角愈大愈好；而在山区， 大坡角的边坡能有效地减少路堤的填方量。而在 路堑、水利工程施工中，加大边坡的坡角，同样 也能取得减少土石方量的作用，从而降低建设成 本。
❖ 1、边坡岩体的变形特征 岩石边坡的变形以坡体未出现贯通性的破坏面
为特点，但在坡体的局部区域，特别在坡面附近 也可能出现一定程度的破裂与错动，但从整体而 言并未产生滑动破坏。
边坡变形主要形式：松动和蠕动。
❖ 松动
边坡形成的初始阶段，坡体表部往往出现一系列与坡面 近于平行的陡倾角张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便 向临空方向松开、移动；这种过程和现象称为松动。
❖ 蠕动
边坡岩体在以自重应力为主的坡体应力长期作用 下，向临空方向缓慢而持续的变形，称为边坡蠕 动。
研究表明：蠕动的形成机制为岩土的粒间滑动 （塑性变形），或者沿岩石裂纹微错，或者由岩 体中一系列裂隙扩展所致。
蠕动是岩体在应力长期作用下，坡体内部产生的 一种缓慢的调整性形变，是岩体趋于破坏的演变 过程，坡体中由自重应力引起的剪应力与岩体长 期抗剪强度相比很低时，坡体减速蠕动；当应力 值接近或超过岩体长期抗剪强度时，坡体加速蠕 动，直至破坏。
❖ 岩体工程课程参考教材： 1、岩体力学，王文星主编，中南大学出版社； 2、岩石力学与工程，蔡美峰主编，科学出版社； 3、岩体力学，刘佑荣、唐辉明编著，中国地质大学出
版社；
4、岩石力学 ，张永兴主编 ，中国建筑工业出版社 。
岩石力学与工程_2版(蔡美峰主编)PPT模板
03
5.3边界元法
04
5.4有限差分法
05
5.5离散单元法
06
5.6位移反分析 法
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第5章岩石力学数 值分析方法
习题与思考题 参考文献
10
第6章岩石地下工程
第6章岩石地下工程
03
7.3边坡稳 定性分析
06
参考文献
12
第8章岩石地基工程
第8章岩石地 基工程
8.1概述
习题与思
01
考 题 06
8.2地基承 载力的确 02 定
8 . 5 水 工 05 构筑物的 岩石地基
04
8.4岩石路 基
03 8 . 3 建 筑 物岩石地 基
第8章岩 石地基工 程
参考文献
13
第9章岩石力学研究新进展
性
04
2.4结构面 的力学性质
2.3岩体
03
结构面及 其充填特
征
第2章岩体力学性 质
2.7岩体的水力学性质 2.8岩石质量评价及其分类 习题与思考题 参考文献
07
第3章地应力及其测量
第3章地应力及其 测量
3.1概论 3.2直接测量法 3.3间接测量法 习题与思考题 参考文献
08
第4章岩石本构关系与强度理论
6.1概述 6.3围岩压力与控制 6.5软岩工程
6.2岩石地下工程围岩 应力解析法分析
6.4岩石地下工程的监 测
习题与思考题
第6章岩 石地下工 程
参考文献
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第7章岩石边坡工程
第7章岩石边坡工程
《岩石力学》习题汇总及答案
《岩⽯⼒学》习题汇总及答案练习题⼀、名词解释：1、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性质。
2、软化系数：饱⽔岩样抗压强度与⾃然风⼲岩样抗压强度的⽐值。
3、初始碎胀系数：破碎后样⾃然堆积体积与原体积之⽐。
4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。
5、本构⽅程：描述岩⽯应⼒与应变及其与应⼒速率、应变速率之间关系的⽅程（物理⽅程）。
6、平⾯应⼒问题：某⼀⽅向应⼒为0。
（受⼒体在⼏何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等）1．平⾯应变问题：受⼒体呈等截⾯柱体，受⼒后仅两个⽅向有应变，此类问题在弹性⼒学中称为平⾯应变问题。
2．给定载荷：巷道围岩相对孤⽴，⽀架仅承受孤⽴围岩的载荷。
3．长时强度：作⽤时间为⽆限⼤时的强度（最低值）。
4．扩容现象：岩⽯破坏前，因微裂隙产⽣及内部⼩块体相对滑移，导致体积扩⼤的现象5．⽀承压⼒：回采空间周围煤岩体内应⼒增⾼区的切向应⼒。
1．平⾯应⼒问题：受⼒体呈等厚薄板状，所受应⼒为平⾯应⼒，在弹性⼒学中称为平⾯应⼒问题。
2．给定变形：围岩与母体岩层存在⼒学联系，⽀架承受围岩变形⽽产⽣的压⼒，这种⼯作⽅式称为给定变形。
3．准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩⽯强度称为准岩体强度。
4．剪胀现象：岩⽯受⼒破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增⼤现象。
5．滞环：岩⽯属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其⾯积⼤⼩表⽰因内摩擦等原因消耗的能量。
1、岩⽯的视密度：单位体积岩⽯（包括空隙）的质量。
2、扩容现象：岩⽯破坏前，因微裂隙产⽣及内部⼩块体相对滑移，导致体积扩⼤的现象。
3、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度：4、弹性后效：停⽌加、卸载，应变需经⼀段时间达到应有值的现象。
5、粘弹性：岩⽯在发⽣的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。
6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度⼩于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩⽯。
1.砂⼟液化：饱⽔砂⼟在地震、动⼒荷载或其它物理作⽤下，受到强烈振动⽽丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作⽤或现象。
《岩石力学(含边坡工程)》
qd d b1
qd — 顶板压力集度；
d — 顶板岩石的容重
2021/3/3
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第7页
侧帮压力计算：
❖ 普氏地压学说的适用性
qb
( d b1
b
z
)
tan
2
(
4
b 2
)
qb — 侧帮所受水平地压集度
b — 侧帮岩石容重
z — 计算点到侧帮顶端的距离
— 侧帮岩石的似内摩擦角
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第15页
2021/3/3
(3) 边坡工程监测
❖ 边坡监测的内容 ➢ 大面积边坡移动监测； ➢ 边坡表面局部岩体移动监测； ➢ 岩体内部位移的监测 ➢ 地声监测
❖ 监测方法 ➢ 表面移动：经纬仪、光电测距仪； ➢ 内部位移：钻孔中监测仪； ➢ 地 声：地震仪
(4) 滑坡防治方法 ❖ 重力处理 ❖ 改善岩性 ❖ 支护结构
说明：理论上，可根据支护与围岩共同作用曲线确定合 的支护时机、支护刚度、支护压力等，但实际难以实现，
围岩—支护的共同作用原理更多的限于定性指导意义。
2021/3/3
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第4页
1H414012巷道地压与立井地压估算方法
(1)地压：作用于支护结构上的压力
(2)普氏地压
❖ 普氏拱：顶板破碎岩石形成的自承载拱。
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第8页
(3)立井地压估算
❖ 修正的普氏立井地压公式
Pks
(
k 1 i 1
i
hi
)
tan
2
(
4
k
2
);
Pkx
k
(
i 1
i
岩石力学教案PPT课件
岩石的应力-应变关系
应力
指作用在岩石上的外力，包括压、 拉、剪等。
应变
指岩石在应力作用下发生的形变。
应力-应变曲线
描述岩石在受力过程中应力与应变 的关系曲线，通常呈现非线性的特 点。
岩石的破裂机制与强度准则
破裂机制
描述岩石在受力过程中如何达到破坏 状态的过程。
强度准则
用于预测岩石在不同应力状态下是否 会发生破坏的准则，如莫尔圆准则等 。
岩土体加固、滑坡治理等。
岩石力学的发展历程
19世纪初
20世纪80年代以来
岩石力学作为一门独立的学科开始形 成，最初的研究主要集中在岩石的强 度和变形特性方面。
数值计算和计算机技术的快速发展为岩 石力学提供了新的研究手段，推动了岩 石力学在理论和应用方面的深入研究。
20世纪50年代
随着工程建设的快速发展，岩石力学的 研究范围不断扩大，开始涉及到岩体的 稳定性分析、岩土工程设计等方面。
总结词
介绍岩石的变形和弹性模量，以及它们 对岩石力学性质的影响。
VS
详细描述
岩石的变形是指在外力作用下岩石发生的 形状变化，而弹性模量则表示岩石在受到 外力作用时抵抗变形的能力。变形和弹性 模量是衡量岩石力学性质的重要参数。一 般来说，变形较小、弹性模量较大的岩石 具有更好的承载能力和稳定性。
03 岩石的力学性质
岩石的强度准则是指岩石在 不同受力状态下的破坏准则 ，如库仑-纳维准则、莫尔库仑准则等。
能量守恒定律是自然界的基 本定律之一，它指出能量不 能凭空产生也不能凭空消失 ，只能从一种形式转化为另 一种形式。在岩石力学中， 能量守恒定律可以用来分析 岩石的破裂和变形过程。
05 岩石力学实验与案例分析
岩石力学基础教程 第2版 第1章 概述
普氏理论(—普罗托吉雅克诺夫)：顶板围岩冒落的自然平衡拱理论；
太沙基：塌落拱理论。
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1.2 岩石力学的发展历史与概况
3、经典理论阶段（20世纪30—60年代） 这是岩石力学形成的重要阶段； 弹性力学、塑性力学和流变理论被引入岩石力学，导出经典计算 公式； 形成围岩与支护体共同作用理论，结构面影响受到重视； 实验方法完善； 连续介质理论特点与不足； 后来的有限单元方法被引入； 地应力测量受到重视； 地质力学理论； 奥地利学派；
第4章 岩体的力学性质 4.1 岩体与岩体结构的概念 4.2 岩体结构面的力学性质 4.3 岩体的力学性质 4.4 岩体质量评价及其分类
5
内容提要
第五章 地应力
5.1 地应力的基本概念
5.2 地应力的变化规律
5.3 地应力的实测方法
5.4 高地应力判别准则和高地应力现象
第六章 岩石地下工程稳定分析方法
6.1 概念
6.2 深埋圆形巷道围岩应力的弹性解
6.3 深埋圆形巷道围岩应力的弹塑性解
6.4 古典和现代地压理论
6.5 围岩-支护相互作用分析
6.6 围岩压力的估算
6.7 维护岩石地下工程稳定的原则与主要支护结构
6.8 软岩的概念
6
内容提要
第七章 岩石边坡工程稳定分析方法 7.1 概述 7.2 边坡应力状态 7.3 边坡失稳的基本形态 7.4 边坡稳定的分析方法 7.5 岩质边坡加固简介
岩石力学的几个特点： ◎ 天然材料； ◎ 非连续介质； ◎ 释放载荷；
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1.1 岩石力学的定义
工程定义 岩石力学性质具有不确定性和复杂性 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。
研究岩石力学的目的 地下工程事故中，约1/3~1/2是因支护不当或支护不及时造成的； 井巷工程成本中，支护及维护费用约占40%~60%； 目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本， 减少支护事故。
岩土的物理力学性质参数
岩土的物理力学性质指标
岩土的物理力学性质指标应根据工程地质划分的扇形区及各区的边坡变形破坏特点，选取与之有关的试样进行力学试验，测定岩石及软弱夹层物理力学性质指标。
岩石及软弱夹层的物理性质指标详见表1至表7。
表1 部分岩石的容重
表2 部分岩石的孔隙率与吸水率
表3 不同成因粘土的有关物理力学性质指标（一）
表4 不同成因粘土的有关物理力学性质指标（二）
表5 几种土的渗透系数表
表6 土的平均物理、力学性质指标（一）
表7 土的平均物理、力学性质指标（二）
注：1.平均比重取：砂为2.65；轻亚粘土为2.70；亚粘土为2.71；粘土2.74。
2.粗砂与中砂的Eo值适用于不均系数Cu=3时，当Cu＞5时应按表中所列值减少2/3。
Cu为中间值时， Eo 值按内插法确定。
3.对于地基稳定计算，采用内摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
岩石及软弱夹层的力学性质指标见表8至表25。
表8 岩石力学性质指标的经验数据（一）。
岩体力学-第6讲-岩石边坡工程
几个概念提法
• 岩质边坡 土质边坡 • 岩石边坡 岩质边坡 • 露天矿边坡 路堑边坡 路堤边坡 坝坡 岸坡
边坡工程与经济建设
• 边坡与露天矿工程
维持边坡稳定、增大坡脚、减小采方
• 边坡与水利水电工程
近坝边坡的永久稳定性 库岸边坡的变形失稳与地质灾害
• 边坡与交通工程
路堑边坡和路堤边坡变形失稳
• 边坡与房屋建筑工程
平面滑动
平面滑动
平班水电站进 场所公路滑坡
云荞水库趾 板边坡滑坡
千将坪滑坡
洪家渡水电站进 场公路滑坡
楔体滑动
• 当两个软弱面相交，切割岩体形成四面 体时，就可能出现楔形滑动 • 如果两个结构面的交线因开挖而处于出 露状态，不需要地形上或结构上的解除 约束即可能产生滑动。
楔体滑动
青兰山边坡
锦屏库区
N1 N 2 W cos S cos sin 2
j
2 1
2
1 2
FS
sin t an j ( ) 1 t an S sin 2
FS
( N1 N 2 ) tan j W sin S
2 1
tan j sin(90 ) tan j 2 2 2 sin 1 tan S 2
边坡稳定影响因素
• 2、坡形坡率变化
• 河流、水库及湖海的冲刷及淘刷，使岸坡外形发生变 化。当侵蚀切露坡体底部的软弱结构面，使坡体处于 临空状态，或侵蚀切露坡体下伏软弱层的顶面时，使 坡体失去平衡，最后导致破坏。 • 人工削坡时未考虑岩体结构特点，切露了控制斜坡稳 定的主要软弱结构面，形成或扩大了临空面，使坡体 失去支撑，会导致斜坡的变形与破坏。
平面破坏分析
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05.12.2019
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2.研究的意义
பைடு நூலகம்
1）研究边坡工程对露天矿建设的意义
从露天矿的生产能力规模来看，铁矿已约占90%， 有色金属约占46%。煤矿露天开采的比例相对要少 些，但是在我国也占有一定的比例。
滑坡是指岩体在重力作用下，沿坡内软弱结构面 产生的整体滑动。
2）现象
滑坡通常是边坡深层的破坏形式，有明显的滑动
面，且往往深入边坡内部，甚至延伸到坡脚以下， 滑动速度主要取决于滑动面的物理、力学性质。
05.12.2019 3）滑动形式
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①平面剪切滑动
特点：岩块沿着平面滑移;
原因：由于这一平面上的剪切抗力与边坡形状不
相适应，剪切抗力小于重应力引起的下滑力而形 成的。
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平面剪切滑坡的类型：简单平面剪切滑动、阶梯 式滑坡、三维楔体滑坡和多块滑动几种破坏模式，
如图7-6所示。
产生平面剪切滑动所必备的条件
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图7-6 平面剪切滑坡及其分类
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②旋转剪切滑动
特点：岩块滑动面通常成弧形，如图7-7所示； 产生圆弧形剪切滑动的条件
2）蠕动
边坡岩体在自重应力为主的坡体剪应力长期作用下，向 临空面方向缓慢而持续的变形。
蠕动的形成机制：①是岩土的粒间滑动；②是沿岩石裂 纹微错，或由于岩体中一系列裂隙扩展所致。
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（2）边坡岩体的破坏形式
1.崩塌
1）定义
崩塌是指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下的一 种破坏方式。
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（3）边坡稳定性的主要影响因素
1.不连续结构面的影响因素
岩体中存在各种各样的结构面，它们降低了岩体
的整体强度，增大了岩体的变形性能和流变性质， 加深了岩体的不均匀性、各向异性和非连续性。
2.风化作用的影响因素
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风化作用使边坡岩体强度减小，坡体的稳定性降 低，促进边坡岩体变形与破坏。
图7-3 滑坡对建筑物的损坏
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（3）边坡应力分布特征
1.在岩体中进行开挖，形成人工边坡后，由于开挖卸荷， 在近边坡面一定范围内的岩体中，发生应力重分布作 用，使边坡岩体处于重分布应力状态。
2.边坡岩体为适应重分布应力状态，将发生变形和破坏。 因此，研究边坡岩体重分布应力特征是进行稳定性分 析的基础。
3.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。如图7-4所示。
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7
图7-4 边坡面附近应力迹线的偏转
4.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。
5.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。
图7-9 边坡的岩块流动破坏示意图
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5.岩块曲折
当岩层成层状沿坡面分布时，由于岩层本身的重力作 用，或由于裂隙水的冰胀作用，增加了岩层之间的张 拉应力，使边坡面岩层曲折，导致岩层破坏，岩块沿 坡向下崩落，如图7-10所示。
图7-10 边坡岩层曲折破坏示意图
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4.岩块流动
1）特点
通常发生在均质的硬岩层中，没有明显的滑动扇
形体，其破坏面极不规则，没有一定形状， 如图
7-9所示。
2）原因
是在岩层内部某一应力集中点上的岩石遭到高应
力的作用而开始破裂或破碎，于是所增加的荷载
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传给邻近的岩石，从而又使邻近岩石受到超过某 18
从确定露天矿合理边坡角来看，它对减少剥离量 和生产安全有着巨大影响。
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实践和理论证明，从减少剥离量和降低开采成本 来看，边坡角应该尽量陡一些，而从生产安全来 4
2）研究边坡工程对铁路、公路、水利建设也有 重要的意义；
图7-2 滑坡对公路桥梁的损坏
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3）研究边坡工程对市政建设和防灾救灾的意义 是关系民生长期安全稳定发展的大事。
当岩体中的单个颗粒与边坡尺寸相比是极小的，且这些 颗粒由于它们的形状关系不是相互咬合的。
图7-7 边坡的旋转剪切滑动示意图
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3.滑塌
1）定义
是指边坡松散岩土的边坡角大于该边坡岩石的内摩擦 角时，因表层蠕动进一步发展，使它沿着剪变带表现 为顺坡滑移、滚动与坐塌，从而重新达到稳定边坡脚 的斜坡破坏过程，其示意简图如图7-8所示。 2）原因 是一种松散岩体或岩、土混合体的浅层破坏形式，与 风化、地表水、图边7-8坡边角坡及滑震塌示动意有图关。
2）现象
在崩塌过程中，岩体无明显滑移面，同时下落岩
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块未经阻挡而直接坠落于坡脚，或经过斜坡面上 滚落、滑移、碰撞后堆积于坡脚。
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坚硬岩石组成的边坡前缘 卸载裂隙导致崩塌示意图
软硬岩性互层的陡坡局部 崩塌示意图
图7-5 边坡岩体崩塌示意图
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2.滑坡
1）定义
7 岩石边坡工程
7.1 概述
（1）概念
1.边坡(slope) 也叫斜坡
统指地表一切具有侧向临空面的地质体，包 括天然边坡和人工边坡。
2.天然边坡
是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。
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4. 边坡组成的要素
图7-1 边坡示意图
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2
（2）研究边坡的目的和意义
1.研究目的
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2）水对边坡岩体的物理化学作用，造成边坡岩体膨胀、 收缩而导致岩体松散、破碎或使其软化、泥化或崩解，导 致边坡变形与破坏。
3）水还是一种润滑剂，使岩体的内凝聚力、内摩擦角减 小，使岩体的强度参数弱化，而导致边坡的破坏。
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7.2 边坡的破坏形式及其影响因素
（1）边坡岩体的变形特征
1.岩石边坡的变形以坡体未出现贯通性的破 坏面为特点，但在坡体的局部区域，特别
在坡面附近也可能出现一定程度的破裂与 错动，但整体而言并未产生滑动破坏。
2.边坡变形的主要形式
1）松动 05.12.2019
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松动裂隙形成原因：①是岩体剥脱时，由于卸除载荷， 应力重新分布出现的卸荷回弹裂隙；②是沿原有的陡倾角 裂隙经风化、剥蚀后发育而成的。