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《岩体力学》课后习题附答案

《岩体力学》课后习题附答案

《岩体力学》课后习题附答案一、绪论岩体力学:研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。

.二、1.从工程的观点看,岩体力学的研究内容有哪几个方面?答:从工程观点出发,大致可归纳如下几方面的内容:1)岩体的地质特征及其工程分类。

2)岩体基本力学性质。

3)岩体力学的试验和测试技术。

4)岩体中的天然应力状态。

5)模型模拟试验和原型观测。

6)边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。

7)岩体工程性质的改善与加固。

2.岩体力学通常采用的研究方法有哪些?1)工程地质研究法。

2)试验法。

3)数学力学分析法。

4)综合分析法。

二、岩块和岩体的地质基础一、1、岩块: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。

有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。

2、波速比k v:波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一,即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。

3、风化系数k f:风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一,即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。

4、结构面:其是指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。

它包括物质分异面和不连续面,如层面、不整合、节理面、断层、片理面等,国内外一些文献中又称为不连续面或节理。

5、节理密度:反映结构发育的密集程度,常用线密度表示,即单位长度内节理条数。

6、节理连续性:节理的连续性反映结构面贯通程度,常用线连续性系数表示,即单位长度内贯通部分的长度。

7、节理粗糙度系数JRC:表示结构面起伏和粗糙程度的指标,通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。

8、节理壁抗压强度JCS:用施密特锤法(或回弹仪)测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。

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。

岩体力学名词解释

岩体力学名词解释

岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用的科学,它是力学的一个分支,是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。

应力:应力指物体在所受面力作用下内部产生的内力的集度。

正应力:应力在其作用截面的法线方向的分量。

剪应力:应力在其作用截面的切线方向的分量。

体力:分布在物体体积内的力。

面力:分布在物体表面上的力。

内力:物体本身不同部分之间相互作用的力。

正面:外法线沿着坐标轴的正方向的截面。

正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正,反之为负。

负面:外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。

负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正,反之为负。

主平面:单元体剪应力等于零的截面。

主应力:主平面上的正应力。

强度(峰值强度):在一定条件下,岩石发生破坏时单位面积所能承受的最大载荷。

残余强度:岩石完全破坏后所能承受的一个较小的应力值。

应变软化:指岩石达到峰值强度以后继续变形,其强度随变形量增加而降低/减少的特性。

塑性变形:岩石失去承载能力以前所承受的永久的变形。

屈服:有些材料在开始出现塑性变形之后,常在应力不变或应力增加很小的情况下继续产生变形,这种现象称为屈服。

屈服点:岩石从弹性转变为塑性的转折点有效应力:一般意义,是指对多孔渗水材料总的力学特征起主导作用的应力。

有效应力是外加或总应力和孔隙压力的函数。

切线杨氏模量:应力-应变曲线上某一确定点的斜率,一般取50%峰值强度点的斜率。

平均杨氏模量:应力-应变曲线上近似直线部分的斜率平均值割线杨氏模量:坐标原点与某一定点连线的斜率扩容:岩石在塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象,它主要由于变形引起裂隙发展和张开而造成的岩石:岩石是组成地壳的基本物质,它由各种岩矿或岩屑在地质作用下按一定规律通过结晶联结成或借助于胶结物粘结组合而成。

岩体:是指天然埋藏条件下大范围分布的,由结构面和结构体组成的地质体。

岩石结构面的产状:即结构面在空间的产生状态和方位,用结构面上倾斜度最大的倾斜线与水平面成的夹角,以及对应倾向线的方位(从真北方向顺时针测得)来描述结构面的间距:一组结构面在法线方向上两相邻面的距离。

岩土力学

岩土力学

岩体力学的发展可分为两个阶段: 连续介质力学阶段。把岩体视为一种完整的连续介质材料,将连 续介质力学的理论和方法,特别是把土力学理论移植过来,用于 解决在工程建设中遇到的岩体力学问题。 碎裂岩体力学阶段。在20世纪50年代末和60年代初,国际上发生 了几次大型水坝工程事故。在对这些重大事故研究过程中,逐渐 注意到岩体并不是完整一块,而是由节理、断裂等切割成的碎裂 岩体。在岩体力学研究中重视了节理、断裂面等力学作用,提出 了不连续性、不均匀性、各向异性是岩体的重要特征;注意到尺 寸效应等现象。在力学分析上出现了块体分析的理论和方法。 当 前,连续介质力学理论仍具有支配作用。同时,正在注意研究碎 裂介质岩体力学分析理论和方法;研究结构力学的理论和方法在 岩体力学研究中的应用;研究运用岩体变形观测反分析与岩体改 造措施相结合的实用岩体力学问题,不断地深入认识岩体,修改 设计,补充岩体改造措施,使岩体工程设计逐步完善,并有了一 套应用岩体力学的理论和方法。
拉伸破坏
劈裂破坏
剪切破坏
延性破坏
岩石材料的试验机
非刚性机
刚性机
岩石的强度
岩石的强度——表示岩石抵抗外力破坏能力的大小 峰值强度——在临近破坏时具有的最大承载能力。 残余强度——在发生破坏后仍然具有的承载能力。 岩石的抗压强度、抗剪强度及抗拉强度——岩石在
压缩、剪切或拉伸应力作用下的抗破坏能力各不相同,与 之相对应的强度值分别为抗压强度、抗剪强度和抗拉强度。
o B、沉积岩 o 是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物质,在 原地或被外力搬运,在适当条件下沉积下来, 经胶结和成岩作用而形成的,具层理构造。
o C、变质岩 o 是在已有岩石的基础上,经过变质混合作用后 形成的。由于温度、压力的不同,则有高温变 质、中温变质及低温变质,再加上作用力的不 同,又有更多的组合的变质混合条件。

第3章岩石结构面、力学性质岩体力学

第3章岩石结构面、力学性质岩体力学
nˆ =(sinαsinβ , sinαcosβ , conα )
岩石力学
3.3.1.2 结构面的连续性 结构面的连续性又称为结构面的延展性或贯通性,常用
迹长、线连续性系数和面连续性系数表示。 (1)迹长 结构面与勘测面交线的长度,称为迹长。 国际岩石力学学会(ISRM,1978年) 制订的分级标准(见
3.2.2 岩体结构的类型
在《岩土工程勘察规范(GB 50021-2001)》中,将岩体 结构划分为5大类(见下表)。
岩石力学
岩体结 构
类型 整体状
结构
块状结 构
层状结 构
岩体地质 类型
巨块状 岩浆岩和 变质岩
厚层状 沉积岩, 块状岩浆 岩和变质 岩 多韵律 薄层、中 厚层状沉 积岩,副
结构体 形状
岩石力学
3.1 概述
工程涉及的实际岩体与实验室内测试的岩石试件的力学 性能有着很大的差别,引起这种差别的主要因素有:
(1)岩体的非连续性; (2)岩体的非均质性; (3)岩体的各向异性; (4)岩体的含水性等。 其中最关键的因素是岩体的非连续性。
岩石力学
结构面(亦称弱面):岩体内存在的各种地质界面,
巨块状
块状 柱状
层状 板状
结构面发育情况
以层面和原生、 构造节理为主, 多呈闭合型,间 距大于1.5m,一 般为1~2组,无 危险结构
有少量贯穿性节 理裂隙,结构面 间距0.7~1.5m, 一般为2~3组, 有少量分离体
有层理、片理、 节理,常有层间 错动
岩土工程特 征
岩体稳定, 可视为均质 弹性各项同 性体
岩石力学
当试件沿结构面发生剪切破坏时,作用在结构面上的应力有:
T A
P cos

岩体力学总复习

岩体力学总复习

1、岩体力学的研究内容;岩体力学是力学的一个分支学科,是研究岩体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科学,是一门应用型基础学科。

其研究内容是:(1)岩块、岩体地质特征的研究。

(2)岩石的物理、水理与热学性质的研究。

(3)岩块基本力学性质的研究。

(4)结构面力学性质的研究。

(5)岩体力学性质的研究。

(6)岩体中天然应力分布规律及其量测的理论与方法的研究。

(7)工程岩体分类及分类方法的研究。

(8)岩体变形破坏机理及其本构关系与破坏判据的研究。

(9)边坡岩体、地基岩体及地下洞室围岩等工程岩体的稳定性研究。

(10)岩体性质的改善与加固技术的研究。

(11)各种新技术、新方法与新理论在岩体力学中的应用研究。

(12)工程岩体的模型、模拟实验及原位监测技术的研究。

2、结构面特征及其对岩体性质的影响;结构面对岩体力学性质的影响是不言而喻的,但其影响程度则主要取决于结构面的发育特征。

如岩性完全相同的两种岩体,由于结构面的空间方位、连续性、密度、形态、张开度及其组合关系等的不同,在外力作用下,这两种岩体将呈现出完全不同的力学反应。

因此研究结构面特征及其力学效应是十分必要的。

(1)产状:结构面的产状常用走向、倾向和倾角表示。

结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。

当结构面结构面与最大主平面夹角为锐角时,岩体将沿结构面滑移破坏;但夹角等于0度时,表现为横切结构面产生剪断岩体破坏;当夹角为90度时,则表现为平行结构面的劈裂拉张破坏。

随破坏方式不同,岩体强度也发生变化。

当围压不变时,岩体强度随结构面倾角变化而变化。

(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。

线连续性细数K1是指沿结构面延伸方向上,结构面各段长度只喝预测线长度的比值,K1值越大,说明结构面的连续性越好,当K=1时,结构面完全贯通。

结构面的连续性对岩体的变形、破坏机理、强度及渗透性都有很大的影响。

(完整版),岩石力学总结,推荐文档

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单轴抗拉强度:岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大 拉应力
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。

岩石力学名词解释

岩石力学名词解释

84. 晶格缺陷
由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷,或由于化学比例或原子重新排列的毛 病产生的物力上的缺陷。
85. 晶粒边界
由于矿物晶粒表面电价不平衡,引起矿物表面形成远远小于矿物晶粒内部键的结合 力,使晶粒边界相对软弱,称之为晶粒边界。
86. 径向应力
垂直于巷道周边切线的正应力。
87. 静水压力
97. 理想塑性材料
随着塑性应变的出现和发展,屈服面的大小和形状不发生变化的材料。
98. 粒间空隙
指多在成岩过程中形成的晶粒之间、胶结物之间微小空隙。
99. 连接作用
束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接近、起连接作用。
100. 裂隙网络介质
101.
102. 103.
零应力轴比(无 应力轴比) 流变 流变性
12. 剥蚀作用
指风及河流、地下水、海(湖)、冰川中的水体在运动状态下对地表或地下岩石产生的 破坏,并将破坏形成的产物带走的作用过程,称为剥蚀作用。
13. 泊松比
表述材料横向应变与纵向应变关系的物力量,用横向应变与纵向应变的比值表示。
14. 残余应力
指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。
60. 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地层深处。
61. 固结成岩作用
松散的沉积物转变为坚硬的岩石的作用称为固结成岩作用。
62. 广义双重介质
稀疏大裂隙(如断层)和其间的密集裂隙岩块构成的空隙结构,裂隙导水,密集裂隙 岩块储水及导水,这种含水介质称为广义双重介质。

岩石力学课本

岩石力学课本

第一章绪论第一节岩体力学与工程实践岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科,是研究岩体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科学,是一门应用型基础学科。

岩体力学的研究对象是各类岩体,而服务对象则涉及到许多领域和学科。

如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、重要工厂(如核电站、大型发电厂及大型钢铁厂等)以及地震地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科都应用到岩体力学的理论和方法。

但不同的领域和学科对岩体力学的要求和研究重点是不同的。

概括起来,可分为三个方面:①为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学,重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。

②为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学,主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。

③为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学,重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理,为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。

以上三方面的研究虽各有侧重点,但对岩石及岩体基本物理力学性质的研究却是共同的。

本书主要是以各类建筑工程和采矿工程为服务对象编写的,因此,也可称为工程岩体力学。

在岩体表面或其内部进行任何工程活动,都必须符合安全、经济和正常运营的原则。

以露天采矿边坡坡角选择为例,坡角选择过陡,会使边坡不稳定,无法正常采矿作业,坡角选择过缓,又会加大其剥采量,增加其采矿成本。

然而,要使岩体工程既安全稳定又经济合理,必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。

其中,准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性,进而从岩体力学观点出发,选择相对优良的工程场址,防止重大事故,为合理的工程设计提供岩体力学依据,是工程岩体力学研究的根本目的和任务。

岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。

岩土力学复习题

岩土力学复习题

复习提纲1.何谓岩体力学?它的研究任务和对象是什么?岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科,是研究岩体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科学,是一门应用型基础学科。

岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科,是研究岩体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科学,是一门应用型基础学科。

2.岩体力学采用的研究方法有哪些?(1)工程地质研究法。

(2)试验法。

(3)数学力学分析法。

(4)综合分析法。

3.何谓岩块?岩体?试比较岩块、岩体与土的异同点。

岩块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。

岩体是指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。

相同点:岩石和土一样,也是由固体、液体和气体三相组成的。

4.何谓结构面?从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类?各有什么特点?结构面指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带。

(一)地质成因类型原生结构面构造结构面次生结构面(二)力学成因类型张性结构面剪性结构面(一)1.原生结构面 岩体在成岩过程中形成的结构面。

2构造结构面是岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面,包括断层、节理、劈理和层间错动面等。

3.次生结构面是岩体形成后在外营力作用下产生的结构面,包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层等。

(二)1张性结构面特点:张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙,起伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰富,导水性强2剪性结构面特点:连续性好,面较平直,延伸较长并有擦痕镜面等。

5.剪性结构面有何特征?为什么岩体中以剪性结构面数量最多?6.何谓岩体结构?各类岩体结构的主要区别是什么?岩体结构指岩体中结构面与结构体的排列组合关系。

分为整体状、块状、层状、碎裂状、散体状结构。

第四章岩体的基本力学性质

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

岩体力学课后习题答案

岩体力学课后习题答案

岩体⼒学课后习题答案⼀章:1.叙述岩体⼒学的定义.岩体⼒学主要是研究岩体和岩体⼒学性能的⼀门学科,是探讨岩⽯和岩体在其周围物理环境(⼒场、温度场、地下⽔等)发⽣变化后,做出响应的⼀门⼒学分⽀。

2.何谓岩⽯?何谓岩体?岩⽯与岩体有何不同之处?(1)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。

(2)岩体:⼀定⼯程范围内的⾃然地质体。

(3)不同之处:岩体是由岩⽯块和各种各样的结构⾯的综合体。

3.何谓岩体结构?岩体结构的两⼤要素是什么?(1)岩体结构是指结构⾯的发育程度及其组合关系;或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。

(2)结构体和结构⾯。

4.岩体结构的六⼤类型?块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。

5.岩体有哪些特征?6.(1)不连续;受结构⾯控制,岩块可看作连续。

(2)各向异性;结构⾯有⼀定的排列趋势,不同⽅向⼒学性质不同。

(3)不均匀性;岩体中的结构⾯⽅向、分布、密度及被结构⾯切割成的岩块的⼤⼩、形状和镶嵌情况等在各部位不同,各部位的⼒学性质不同。

(4)赋存地质因⼦特性(⽔、⽓、热、初应⼒)都会对岩体有⼀定作⽤。

⼆章:1.岩⽯物理⼒学性质有哪些?岩⽯的质量指标,⽔理性质指标,描述岩⽯风化能⼒指标,完整岩⽯的单轴抗压强度,抗拉强度,剪切强度,三向压缩强度和各种受⼒状态相对应的变形特性。

2.影响岩⽯强度特性的主要因素有哪些?对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩⽯试件尺⼨及形状(形状、尺⼨、⾼径⽐),加载速率、环境(含⽔率、温度)。

对三相压缩强度的影响因素:侧向压⼒、试件尺⼨与加载速率、加载路径、空隙压⼒。

3.什么是岩⽯的应⼒应变全过程曲线?所谓应⼒应变全过程曲线是指在刚性实验机上进⾏实验所获得的包括岩⽯达到峰值应⼒之后的应⼒应变曲线。

4.简述岩⽯刚性实验机的⼯作原理?:压⼒机加压(贮存弹性应能)岩⽯试件达峰点强度(释放应变能)导致试件崩溃。

AA′O2O1⾯积—峰点后,岩块产⽣微⼩位移所需的能。

岩体强度和力学参数.ppt

岩体强度和力学参数.ppt

mb , S, a
--岩体力学参数
GSI根据岩体所处的地质环境、岩体结构特性和表面特性来确 定。但以往在岩体结构的描述或岩体结构的形态描述中缺乏 定量化, 难以准确确定岩体的 GSI 值。为使其描述定量化 , 引入岩体质量 RMR 分级法定量确定岩体质量等级。根据 Z. T. Bieniawski研究认为 , 修正后的 RMR 指标值与 GSI 值 具有等效关系, 确定修正后的 RMR 指标值, 即得出 GSI值。 RMR 分级方法是采用多因素得分, 然后求其代数和 (RMR 值 ) 来评价岩体质量。参与评分的 6 因素 : 岩石单轴抗压强度 ; 岩石质量指标 RQD; 节理间距; 节理性状; 地下水状态; 节 理产状与巷道轴线的关系。在 1989年的修正版中, 不但对评 分标准进行了修正 , 而且对第 4项因素进行了详细分解 , 即 节理性状包括 : 节理长度 ; 间隙 ; 粗糙度 ; 充填物性质和 厚度; 风化程度。 实际应用中应在现场工程地质调查的基 础上, 进行岩体质量指标 RMR 的分析与评价 , 需结合矿区 实际, 在确定优势结构面组后 , 再根据结构面产状与巷道轴 线的关系来确定岩体 RMR 分级节理方向的修正值, 得出岩体 RMR 评分值 , 确定岩体质量等级。( 参 考 盛 佳 和 李 向 东 基 于 Hoek- Brown强度准则的岩体力学参数确定方法)
岩体强度估算的经验办法
基于岩体弹性波传播速度的经验公式 1)1970 年,日本 Ikeda 提出岩体单轴抗压强度与岩体纵波波速 2 及岩石纵波波速的关系 m
m i , V , , V cm p ci P -- 分别为岩体和岩石的单轴抗压强度与纵波波
cm V p Vi ci p
GSI指标定量化第二种确定方法

岩体力学——精选推荐

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岩体⼒学第⼀章绪论1、岩体⼒学:是⼀门⼒学分⽀,是研究岩⽯和岩体在各种不同受⼒状态下(周围物理环境,如⼒场、温度场和地下⽔等发⽣变化后)产⽣变形和破坏规律的学科。

结构⾯:具有极低的或没有抗拉强度的不连续⾯,包括⼀切地质分离⾯。

结构体:被结构⾯切割城的岩块结构体与结构⾯组成岩体的结构单元。

或岩体是由岩⽯块和各种各样的结构⾯共同组成的综合体。

岩体结构是指结构⾯的发育程度及其组合关系,或指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。

第⼀章习题⼀、选择题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、各向异性材料第⼆章习题选择题1、在岩⽯单向抗压强度试验中,岩⽯试件⾼与直径的⽐值h/d和试件端⾯与承压板之间的磨擦⼒在下列哪种组合下,最容易使试件呈现锥形破裂。

()(A)h/d较⼤,磨擦⼒很⼩(B)h/d较⼩,磨擦⼒很⼤(C)h/d的值和磨擦⼒的值都较⼤(D)h/d的值和磨擦⼒的值都较⼩2、岩⽯的弹性模量⼀般指()。

(A)弹性变形曲线段的斜率(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3、岩⽯的割线模量计算时的应⼒⽔平为()。

(A)(B) (C)(D)4、由于岩⽯的抗压强度远⼤于它的抗拉强度,所以岩⽯属于()。

(A)脆性材料(B)延性材料(C)坚硬材料(D)脆性材料,但围压较⼤时,会呈现延性特征5、剪胀(或扩容)表⽰()。

(A)岩⽯体积不断减少的现象(B)裂隙逐渐闭合的⼀种现象(C)裂隙逐渐涨开的⼀种现象(D)岩⽯的体积随压应⼒的增⼤逐渐增⼤的现象6、剪胀(或扩容)发⽣的原因是由于()(A)岩⽯内部裂隙闭合引起的(B)压应⼒过⼤引起的(C)岩⽯的强度⼤⼩引起的(D)岩⽯内部裂隙逐渐张开的贯通引起的7、岩⽯的抗压强度随着围岩的增⼤()。

岩体力学 土力学 岩石力学

岩体力学 土力学 岩石力学

岩体力学土力学岩石力学以岩体力学、土力学和岩石力学为题,在本文中将分别介绍这三个领域的基本概念和应用。

一、岩体力学岩体力学是研究岩石体力学性质及其力学行为的学科。

岩体力学的研究对象是岩石体,它主要关注岩石的强度、变形特性和破坏机理。

岩体力学广泛应用于岩土工程、矿山工程、地下工程等领域。

岩体力学的研究内容包括岩石的物理性质、力学性质和变形特性。

岩石的物理性质包括密度、孔隙度、饱和度等;力学性质包括岩石的强度、弹性模量、泊松比等;变形特性包括岩石的压缩性、剪切性、蠕变性等。

岩体力学的应用十分广泛。

在岩土工程中,岩体力学用于分析岩土体的稳定性和承载力,以确定合理的工程设计和施工方案。

在矿山工程中,岩体力学用于评估岩石的稳定性和矿山开采的安全性。

在地下工程中,岩体力学用于分析岩石的变形和破坏,以确保地下工程的安全运行。

二、土力学土力学是研究土体力学性质及其力学行为的学科。

土力学的研究对象是土体,它主要关注土体的强度、变形特性和稳定性。

土力学广泛应用于土木工程、水利工程、交通工程等领域。

土力学的研究内容包括土体的物理性质、力学性质和变形特性。

土体的物理性质包括密度、含水量、孔隙比等;力学性质包括土体的强度、弹性模量、剪切强度等;变形特性包括土体的压缩性、剪切性、蠕变性等。

土力学的应用也非常广泛。

在土木工程中,土力学用于分析土体的承载力和变形特性,以确定合理的工程设计和施工方案。

在水利工程中,土力学用于评估土体的稳定性和水工结构的安全性。

在交通工程中,土力学用于分析土体的变形和沉降,以确保交通工程的安全运行。

三、岩石力学岩石力学是研究岩石力学性质及其力学行为的学科。

岩石力学主要关注岩石的强度、变形和破坏机理,以及岩石与工程结构之间的相互作用。

岩石力学广泛应用于地质工程、岩土工程、矿山工程等领域。

岩石力学的研究内容包括岩石的物理性质、力学性质和变形特性。

岩石的物理性质包括密度、孔隙度、饱和度等;力学性质包括岩石的强度、弹性模量、泊松比等;变形特性包括岩石的压缩性、剪切性、蠕变性等。

岩体力学复习要点

岩体力学复习要点

1.岩体力学:是力学的一个分支学科,是研究岩体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科学,是一门应用型基础学科.2.岩体力学的研究方法:工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法3.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。

4.结构面:指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带.5.岩块的结构: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方式等反映在岩块构成上的特征。

6.岩块的构造:是指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排列组合方式。

7.结构面迹长:是指结构面与露头面交线的长度.8.岩体质量指标RQD:长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。

9.岩石的吸水性:岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力,称为岩石的吸水性。

10.岩石的软化性:岩石浸水饱和后强度降低的性质,称为软化性11.蠕变:是指岩石在恒定的荷载作用下,变形随时间逐渐增大的性质。

12.影响单轴抗压强度的因素:岩块的抗压强度受一系列因素影响和控制,主要包括两个方面:一是岩石本身性质方面的因素,如矿物组成、结构构造(颗粒大小、连结及微结构发育特征等)、密度及风化程度等等;二是试验条件方面的因素(试件的几何形状及加工精度、加载速率、端面条件、湿度和温度、层理结构)13.剪切强度:在剪切荷载作用下,岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力,称为剪切强度14.岩石的破坏判据:一、库仑—-纳维尔判据适用条件:低应力或坚硬、较坚硬的岩石的剪切破坏.15.二、莫尔判据16.1。

斜直线型:同库仑--纳维尔判据17.2. 二次抛物线型:适用条件:高应力或软弱、较软弱岩石的剪切破坏18.3。

双曲线型:适用条件:中等应力或较坚硬岩的剪切破坏。

三、格里菲斯判据适用条件:非常适用于脆性岩石的拉破坏。

岩体力学尺寸计算公式

岩体力学尺寸计算公式

岩体力学尺寸计算公式岩体力学是地质学的一个重要分支,研究地球内部岩石的物理性质和力学行为。

在岩体力学研究中,岩石的尺寸计算是一个重要的工作。

岩石的尺寸对于岩石的力学性质和行为有着重要的影响,因此需要进行准确的尺寸计算。

本文将介绍岩体力学尺寸计算的公式和方法。

岩石的尺寸计算包括岩石的长度、宽度、厚度等参数。

这些参数对于岩石的力学性质有着重要的影响。

在岩体力学研究中,常用的尺寸计算公式包括岩石的体积计算公式、岩石的表面积计算公式等。

岩石的体积计算公式为:\[V = L \times W \times H\]其中,V为岩石的体积,L为岩石的长度,W为岩石的宽度,H为岩石的厚度。

岩石的表面积计算公式为:\[S = 2 \times (L \times W + L \times H + W \times H)\]其中,S为岩石的表面积。

在使用这些公式进行岩石尺寸计算时,需要准确测量岩石的长度、宽度、厚度等参数。

测量的精度对于计算结果的准确性有着重要的影响。

除了上述的基本尺寸计算公式外,岩体力学研究中还常用到一些特定形状岩石的尺寸计算公式。

例如,对于柱状岩石,其体积计算公式为:\[V = \pi \times r^2 \times H\]其中,V为岩石的体积,r为岩石的半径,H为岩石的高度。

对于球状岩石,其体积计算公式为:\[V = \frac{4}{3} \times \pi \times r^3\]其中,V为岩石的体积,r为岩石的半径。

这些特定形状岩石的尺寸计算公式在岩体力学研究中有着重要的应用,能够帮助研究人员准确计算这些特定形状岩石的尺寸参数。

在进行岩石尺寸计算时,需要注意测量的精度和准确性。

尤其是对于特定形状岩石的尺寸计算,需要采用适当的测量方法和工具,以确保计算结果的准确性。

在岩体力学研究中,岩石的尺寸计算是一个基础而重要的工作。

准确的尺寸计算结果能够为岩石的力学性质和行为研究提供重要的数据支持。

《岩石力学》课件(完整版)

《岩石力学》课件(完整版)

(m3/s)
dh
dx ——水头变化率; qx——沿x方向水的流量;h——水头高度; A——垂直x方向的截面面积;k——渗透系数。
四、岩石的抗风化指标(3类)
(1)软化系数(表示抗风化能力的指标)
Rcc——干燥单轴抗压强度、 Rcd——饱和单轴抗压强度;
Rcc / Rcd
( 1 )越小,表示
1.频率越低,跨越裂隙宽度俞大,反之俞小
图3-7
2. 裂隙数目越多,则纵波速度愈小
3.岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小
4.夹层厚度愈大弹性波纵波速度愈
三、岩体波速与岩体的有效孔隙率n及吸水 率 W f 有关
一些岩浆岩,沉积 岩和变质岩的纵 波速度与有效孔 隙率n之间的关系 见图3-9所示。
静泊松比代替)求 Ed ,则
Vp
/ Vs
[
2(1
)
]
1 2
1 2
• 若 =0.25时,
• 经过各方面试验验证, 之间。
Vp /Vs =1.73
Vp /Vs 一般在1.6~1.7
三、岩体弹性波速得测定
(一)岩块声波传播速度室内测定
测定时,把声源和接收器放在岩块试件得两端,通 常用超声波,其频率为1000Hz-2MHz。(示波见图3-1)
表3-1表示了各类岩石的弹性波速与岩石种 类之间的关系。 图3-5从实例统计的角度,表示了各类岩 石的弹性波速及密度之间的关系。
VP 0.35 1.88
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时,遇到裂隙,则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气,则弹 性波不能通过,而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下,声能有5%可以通过, 若充填物为其他液体或固体物质,则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.

岩体力学复习资料

岩体力学复习资料

岩体⼒学复习资料1.孔隙⽐:空隙的体积与固体的体积的⽐值2.孔隙率:岩⽯试样中孔隙体积与岩⽯试样总体积的百分⽐3.吸⽔率:⼲燥岩⽯试样在⼀个⼤⽓压和室温条件下吸⼊⽔的重量与岩⽯⼲重量之⽐的百分率4.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5.抗冻性:岩⽯抵抗冻融破坏的性能6.扩容: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化7.流变:岩⽯在⼒的作⽤下发⽣与时间相关的变形的性质8.蠕变:在应⼒为恒定的情况下,岩⽯变形随时间发展的现象9.松弛: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10. 弹性后效:在卸载过程中弹性应变滞后与应⼒的现象11. 长期强度:岩⽯的强度随外荷载作⽤时间的延长⽽降低,通常把作⽤时间t→∞的强12.度称为岩⽯的长期强度.13. 岩⽯的三向抗压强度: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14. 影响岩⽯强度的主要试验因素:端部效应,试件的形状尺⼨,加载速度15. 什么是岩⽯的全应⼒—应变曲线?什么是刚性试验机?为什么普通材料试验机不能得出岩⽯的全应⼒—应变曲线?全应⼒—应变曲线分为四个阶段即Ⅰ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;Ⅱ接近于直线,近似于线弹性⼯作阶段;Ⅲ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;Ⅳ应变软化阶段5默察阶段符合压⼒机刚度⼤于试件刚度的压⼒试验机称为刚性压⼒机试验。

压⼒机的特性对岩⽯破坏过程有很⼤影响,压⼒机在对试件加压的同时本⾝变形也相当⼤,⽽当试件破坏来临时,积蓄在压⼒机内的能量突然释放出来,从⽽引起试验系统集聚变形,试件碎⽚猛烈飞溅。

16. 简要叙述库伦、莫尔和格⾥菲斯岩⽯强度准则的基本原理及其之间的关系?库伦:若⽤σ和τ代表受⼒单元体某⼀平⾯上的正应⼒和剪应⼒,则这条准则规定:当τ达到如下⼤⼩时,该单元就会沿此平⾯发⽣剪切破坏,即▏τ▕=fσ+c莫尔:在极限时滑动⾯上的剪应⼒达到最⼤值τf ,并取决于法向压⼒和材料的特性τf =f(σ)格⾥菲斯:假定材料中存在许多随机分布的微⼩裂隙,材料在荷载作⽤下,裂隙尖端产⽣⾼度的集中应⼒。

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深部开采岩体力学研究的现状
摘要:在深部开采工程中产生的岩石力学问题是目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点,“三高一扰动”的复杂环境,是深部开采面临的挑战性、高难度课题。

虽然目前对于深部开采工程的研究已经取得了部分成果,但对深层次、注重个案、侧重技术的基础研究重视仍然不够。

今后主要研究方向应集中在深部岩石力学基本特性、深部开采工程稳定性控制、深部开采地表环境损伤控制以及深部厚煤层综放开采基础理论研究等方面。

关键词:深部开采;岩石力学;三高一扰动
深部开采岩石力学,主要是指在进行深部资源开采过程中引发的与巷道工程及采场工程有关的岩石力学问题。

目前,对能源的需求逐步增加,开采强度也不断加大,这些都造成了浅部资源的日益减少,因而国内外的矿山都相继进入深部资源开采状态。

而开采深度的不断增加,工程灾害也随之增多,这对深部资源安全高效的开采造成了巨大威胁。

1 深部开采岩体的力学特点
1.1 开采环境
深部开采和浅部开采最明显的区别在于深部岩石所处的特殊环境,也就是“三高一扰动”的复杂力学环境。

“三高”主要是指高地温、高地应力和高岩溶水压。

“一扰动”主要是指强烈的开采扰动。

当进入深部开采后,岩体呈现塑性状态,即由各向不等压的原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的强度,并且对岩石造成破坏。

1.2 力学行为特性
深部岩石的“三高一扰动”复杂环境,对深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应产生根本性的影响。

主要表现在深部岩体动力响应的突变性,深部岩体应力场的复杂性,深部岩体的大变形和强流变性,深部岩体的脆性一延性转化,深部岩体开挖岩溶突水的瞬时性等五个方面。

2 深部开采工程中的岩石力学问题
目前对于深部开采工程的研究已经取得了一系列成果,但是对于侧重技术、注重个案的深层次基础研究始终没有得到足够的重视。

深部开采“三高一扰动”的复杂力学环境,使深部岩石力学行为及其深部灾害的特征与浅部开采明显不同,因而在浅部开采基础上建立的传统理论不能适应现在的研究环境。

2.1 强度确定
深部开采时地应力水平比较高,因而工程开挖后的工程岩体在高围压作用下,一个或两个方向上应力状态的改变所表现出的强度变化并不是简单的表现在受拉或受压,而是复杂的拉压复合状态,即径向产生卸载,同时切向产生加载。

所以深部开采时工程岩体的强度不能单纯用岩块强度来确定,必须建立符合深部开采特点的工程岩体拉压复合强度确定理论。

2.2 设计理论
深部开采时,由于工程围岩所表现出的非线性力学特性,在稳定性控制设计时不能采用简单的一次线性设计,因而必须建立采用二次以至多次非线性大变形力学稳定性控制设计理论。

2.3 稳定性控制理论
在深部开采环境下,工程开挖后工程围岩就会有不同程度的破坏,必须采用二次支护甚至多次支护才能够实现工程稳定性。

因此,原有的稳定性控制理论不能适合新的环境,必须建立适合深部开采工程的二次(支护)稳定性控制理论。

3 今后研究重点
随着我国国民经济的提高和科学技术的发展,在复杂地质条件下一些长深铁路、公路隧道的修建,有了许多深部开采事故的预防应用,并由此发展了先进的科学技术和理论。

我们认为对岩石力学问题,今后主要研究方向应集中在对深部岩石力学基本特性、深部开采工程稳定性控制、深部开采地表环境损伤控制和深部厚煤层综放开采基础理论研究等方面。

3.1 “深部”的概念及其分类体系
目前国内外对深部工程中所引发的岩石力学问题研究十分重视,但是在“深部”、“深部工程”等一系列概念上的差异较大,这些对该领域理论与技术研究的发展及交流有一定影响。

因而,对“深部”的概念、分类体系以及评价指标进行科学的定义,是推动深部岩体力学的基础理论研究的当务之急。

3.2 深部岩石力学的基本特性研究
深部工程的“三高一扰动”复杂环境,使得深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应都发生了根本性的变化,同时也导致深部开采中灾变事故的多发性和突发性。

因而,深部资源开采面临的核心科学问题正是采掘扰动表现出来的特殊力学行为。

其中的深部高应力场成因以及多个应力场的耦合作用状态研究、深部复杂应力状态下岩体拉压复合强度确定方法及其灾变机理更是今后研究的重点。

3.3 深部开采工程的稳定性研究
深部开采工程的稳定性问题是研究围岩在开采破坏后与支护系统相互作用所达到的二次稳定问题。

在深部条件下的工作面回采所形成的采动应力场与巷道掘进形成的开挖应力场相互耦合叠加,这些形成了复杂的三维应力场。

同时,采动应力的分布与回采空间动态、多维的时空规律以及支承压力区的范围和峰值应力等也将产生很大变化。

因此,应该结合深部岩体的非线性力学特性研究,在对深部采场以及巷道围岩采动的应力时空分布规律的深入分析基础上,探讨深部开采采场及巷道一体化的稳定性非线性力学控制对策。

3.4 深部工程灾害的发生机理以及控制对策的研究
在深部条件下,“三高一扰动”环境使深部岩体的基本行为特征、组织结构和工程响应发生了根本性的变化,这同时导致了深部开采中灾变事故的多发性和突发性。

因而,研究岩体在地下水、瓦斯、高地应力、温度等作用下的稳定与非稳定变形,破坏状态以及转化机理、条件和规律,探索深部多相介质、多场耦合的作用下工程灾害频度和强度等特征,这些对揭示深部工程灾害的诱发机理和成灾过程,并对相应的灾害提出预测方法及控制对策具有重要意义。

在“三高一扰动”特殊地质力学的环境下,传统的理论、方法和技术已经部分或全部失效。

因此,对深部开采工程岩石力学基础理论研究的大力开展,能够对深部资源开发提供可靠的理论基础,并为我国经济的可持续发展和国家安全战略的实施提供有效的能源和资源保证。

参考文献
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[2] 周维垣.高等岩石力学[M].北京:水利水电出版社,1990,87-90.
[3] 李世平,吴振业,贺永年等.岩石力学简明教程[M].北京:煤炭工业出版社,1996.
[4] 李夕兵,古德生.岩石冲击动力学[M].长沙:中南工业大学出版社,1994.
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[6] 付国彬,姜志方.深井巷道矿山压力控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,1996.
[7] 靖洪文.深部巷道破裂围岩位移分析及应用[D].中国矿业大学,2001.。

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