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。w a=W W / W s=（W o-W s）/ W s ×100%

7.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。渗透系数的量纲与速度的量纲相同。（渗透系数的大小取决于

①岩石的物理特性和结构特性②流体的物理化学特性）

8.膨胀性：指岩石浸水后体积增大的性质。岩石膨胀性一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示。

膨胀力Pe：指原状岩（土）样在体积不变时，由浸水膨胀而产生的最大内应力。（常用平衡加压法测定）。

膨胀率δep（％）：在一定压力下，试样浸水膨胀后的高度增量与原高度之比，用百分数表示。

9.崩解性：是指岩石与水作用时失去黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。这种现象是由于水化作用削弱了岩石内部的结构联结而造成的。

10.软化性：指岩石与水相互作用时强度降低的特性。影响因素：矿物成分（亲水性可溶性）、粒间联结方式（结晶联结胶结联结）、孔隙率、微裂隙发育程度等。岩石的软化性一般用软化系数表示，软化系数是岩样饱水状态下的抗压强度R cw与干燥状态的抗压强度R c的比值。ηc=R cw/R c ，软化系数总是小于1的。

11.岩石的抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的性能。

抗冻系数Cf：指岩样在±25℃的温度区间内，经多次“降温、冻结、升温、融解”循环后，岩样抗压强度下降量与冻融前的抗压强度的比值，用百分率表示。

岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因：一是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；二是当温度降低到0°C以下时，岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。

12.岩石强度：指岩石在荷载作用下破坏时所承受的最大荷载应力。有抗压强度（单轴、三轴）、抗剪强度、抗拉强度。影响因素：①岩石特性（矿物组成、结构特征、风化程度各向异性）②环境条件（水、温度）③试验条件（围岩大小、端部效应、试件形状和尺寸、加载速率）

13.端部效应：加压板与试件端部存在摩擦力，约束试件端部的侧向变形，导致端部应力状态不是非限制性的而出现复杂应力状

态。

减小“端部效应”：将试件端部磨平，并抹上润滑剂，或加橡胶垫层等。使试件长度达到规定要求，以保证在试件中部出现均匀应力状态。

14.高径比h/D＝2～2.5为宜。

15.加载速率影响：加载速率增加，强度和弹性模量增加，峰值应力越明显。

16.围压影响：岩石抗压强度随围压增加而提高。通常岩石类脆性材料随围压的增加而具有延性。

17.确定岩石抗剪强度的方法：①直接剪切试验②楔形剪切试验③三轴压缩试验

元就会沿此平面发生剪切破坏，即式中：c——黏聚力；f——内摩擦系数。引入内摩擦角，并

定义f=tanφ，这个准则在τ—σ平面上是一条直线。若将τ和σ用主应力σ1和σ3表示（这里σ1> σ3），

则：

式中：θ—剪切面法线方向与最大主应力σ1的夹角。

（库仑准则不适合σ3<0和高围压的情况。）

19.岩石典型应力-应变曲线：①OA段：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；②AB段：接

近于直线，近似于线弹性工作阶段；③BC段：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，B点是岩石从弹性转变为非弹性的转折点；④CD段：为破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压强度RC。

20.①弹性变形：能恢复的变形。②塑性变形：不可恢复的变形。③变形模量：在应力-应变曲线上的任何点与坐标原点相连的

割线的斜率。④残余强度：破坏后的岩石仍可能具有一定的强度，从而也具有一定的承载能力。

21．a.流变性:岩石在力的作用下发生与时间相关的变形的性质。b.蠕变：指在应力为恒定的情况下岩石变形随时间发展的现象；

c.松弛指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。

d.弹性后效指在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。

22.蠕变：第Ⅰ阶段：称为初始蠕变段。在此阶段的应变一时间曲线向下弯曲；应变与时间大致呈对数关系，即ε∝㏒t。第Ⅱ

阶段：称为等速蠕变段或稳定蠕变段。在此阶段内变形缓慢，应变与时间近于线性关系。第Ⅲ阶段：称为加速蠕变段。此阶段

内呈加速蠕变，将导致岩石的迅速破坏。

23.蠕变模型：a.弹性单元、b.塑性单元、c.粘性单元