岩石力学复习资料2

1.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。

岩石可分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。

2.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行迹。

岩体包括两个基本要素：结构面和结构体。

3.结构面：即岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地址界面，包括物质的分界面和不连续面，它是在地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的。

4.岩石力学的基本内容：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实验室和现场原位实验，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荷载下的性状以及岩体内的初始应力。

③在实际应用方面，包括地表岩石地基（如高坝、高层建筑）的稳定和变形问题，岩石边坡（如水库边坡、渠道）的稳定问题，地下洞室（如地下电站、采矿巷道）围岩的稳定，变形和加固问题，岩石破碎，岩石爆破，地质作用（如分析因采矿而地表下陷）等问题的研究。

5.岩石力学的研究方法：①工程地质研究法②实验法③数学力学分析法④综合分析法。

6.岩石的强度：岩石在荷载作用下破坏时所承受的最大荷载应力称为岩石强度。

7.岩石的破坏形式:脆性破坏，岩性破坏，弱面剪切破坏。

8.岩石试件在单轴压力作用下破坏形式：①单轴压力作用下试件劈裂②单斜面剪切破坏③多个共轭斜面剪切破坏9.广泛采用的圆柱体岩样尺寸一般为Φ50mmX100mm，试件的形状和尺寸对强度的影响主要表现在高径比h/d或高宽比h/s和横断面积上，认为取高径比h/d=2~2.5为宜。

10.抗拉强度的确定：圆柱体试样的压应力只有拉力的三倍，但岩石的抗压强度往往是抗拉强度的10倍，这就岩石试样在这样的条件下总是受拉破坏而不是受压破坏的，因此，我们就用利用劈裂法来确定岩石的抗拉强度。

11.岩石的流变性：岩石在力的作用下，发生与时间相关的变形的性质。

包括：蠕变、松弛和弹性后效。

蠕变：是指在应力为恒定的情况下岩石变形随时间发展的现象，松弛：是指在应保持恒定的情况下岩石的应力随时间而减少的现象。

弹性后效：是指在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。

12.岩石的长期强度：岩石的强度时随外荷载作用时间的延长而降低的，通常把作用时间t→∞的强度s∞称为岩石的长期强度。

13.结构面按地质成因的不同划分为：原生结构面、构造结构面、次生结构面。

原生结构面分：岩浆结构面、沉积结构面和变质结构面。

14.构造结构面：是指岩体受地壳运动（构造应力）作用所形成的结构面，如断层、节理、劈理以及由于层间错动而引起的破碎面层。

15.结构面的充填胶结可分无无充填和有充填两类。

①结构面之间无填充②结构面之间有充填，其之间有充填有分为：薄膜充填、断续充填、连续充填、厚层充填。

16.结构面的几何形态可分：①平直型②波浪型③锯齿型④台阶型17.泥化物中有大量的亲水性黏土矿物，一般水稳定性都比较差，对岩体力学性质有显著影响，一般来说，主要黏土矿物影响岩体力学性能大小顺序是：蒙脱石<伊利石<高岭石18.工程岩体：是指各类岩石工程周围的岩体，这些岩石工程包括地下工程、边坡工程及与岩石有关的地面工程。

19.为什么对工程岩体分类？答：通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。

其目的是通过分类概括的反映各类岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，为工程设计、支护衬砌、建筑选型和施工方法选择等提供参数和依据。

20.岩石的质量指标RQD：是指钻探时岩芯的复原率，或称岩芯采取率。

21.岩体地质力学分类（CSIR）分类：由南非科学和工业委员会提出的CSIR分类指标RMR由：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水5种指标组成。

22.巴顿岩体质量分类（Q分类）：①RQD--Deere的岩石质量指标②Jn—节理组数③Jr--节理粗糙度系数④Ja—节理蚀变影响系数⑤Jw—节理水折减系数⑥SRF—应力折减系数23.BQ=90+3Rcw+250Kv24.岩体由各种形状的岩块和结构面组成的地质体。

岩体强度：指岩体抵抗外力破坏的能力。

在均质岩体内岩体破坏面与主应力面总是有一定的关系。

25.岩石强度的确定方法：①实验确定法②经验估算法。

26.岩体强度的实验：指在原位切割较大尺寸试件进行单轴压缩、三轴压缩和抗剪强度实验。

27.岩体的变形：是评价工程岩体稳定性的重要指标，也是岩体工程谁及的基本准则之一，在一般情况下，岩体的结构变形起着控制作用。

目前，岩体的变形性质主要通过原位岩体变形实验进行研究。

28.岩体变形实验按施加载荷作用分：㈠法向变形试验㈡切向变形实验。

其中法向变形试验法包括：承压板发、狭缝发、单双轴三轴压缩实验、环形实验。

切向变形发实验法：包括：倾斜剪切仪、挖试洞等。

29.影响岩体变形特性的因素：主要包括组成岩体的岩性、结构面发育特征及荷载条件，、试件尺寸、实验方法和温度等。

30.结构效应：结构面的影响包括结构面方位、密度、充填特征及其组合关系等方面的影响，统称为结构效应。

31.结构面方位：主要表现岩体变形随结构面及应力作用方向间夹角的不同而不同，导致岩体变形的各种异性。

32.结构面密度：是表现在随结构面密度增大，岩体完整性变差，变形增大，变形模量减小。

33.结构面的张开度及充填特征对岩体的变形也有明显的影响：一般，开度较大且无充填或充填较薄是，岩体变形较大，变形模量较小；反之，岩体变形较小，变形模量较大。

34.地应力场的分布规律：①地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它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，变化的速度很不相同⑤最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈现性增长关系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地应力的上述分布规律还会受到地形、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。

35.地应力：可以概要定义为存在于岩体中未受扰动的自然应力，或称原岩应力。

36.地应力的成因：①大陆板块边界受压引起的应力场②地慢热对流引起的应力场③有地心引力引起的应力场④岩浆侵入引起的应力场⑤地温梯度引起的应力场⑥地表剥蚀产生的应力场。

37.高地应力或极高地应力：当围岩内部的最大地应力与围岩强度（Rb）的比值达到某一水平时，才能成为高地应力或极高地应力。

38.高地应力现象：①岩芯饼化现象②岩爆③探洞和地下隧洞的洞壁产生剥离，岩体锤击为嘶哑声并有较大变形，④岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动现象⑤野外原位测试测得的岩体物理力学指标比实验室岩块时间结果高。

39.岩爆：围岩处于高应力场条件下所产生的岩片（块）飞射抛撒，及洞壁片状剥落等现象。

40.岩爆的基本特征：①从爆裂声来看，有强有弱，有的沉闷，有的清脆，（如闪雷的岩爆规模比较大，声响清脆的规模较小）②从弹射程度上来看，岩爆基本属于弱弹射和无弹射两种。

（其弹射距离不大于2.0m，一般在0.8~2.0m之间）③从爆落的岩体看，岩体主要由体积较大的块体或体积较小的薄片，薄片的形状呈中间厚、四周薄的贝壳状，其长与宽方向的尺寸相差并不悬殊，周边厚度则参差不齐④从岩爆坑的形态来看，有直角形、阶梯形和窝状形。

⑤从同一部位发生岩爆的次数来看，有一次性和重复性。

⑥从岩爆的声响到岩石爆落的时间间隔反面，可分为速爆型和滞后型⑦从岩爆坑沿洞轴线方向的分布来看，有三种类型，即连续型、断续型和零星型。

41.岩爆产生的条件：①地下工程开挖、洞室空间的形成是诱发岩爆的几何条件②围岩应力重分布和集中将导致围岩积累大量弹性变形能，这是诱发岩爆的动力条件③岩体承受极限应力产生初始破裂后剩余弹性变形能的集中释放量即决定岩爆的弹射程度④岩爆通过何种方式出现，这取决于围岩的岩性、岩体结构特征、弹性变形能的积累和释放时间的长短。

42.岩爆的防治：围岩的加固措施，改善围岩应力条件，改变围岩性质，施工安全措施。

归纳起来就是：加固围岩、加防护措施、完善施工方法、改善围岩应力条件以及改变围岩性质等。

43.直接测量法：是由测量仪器直接测量和记录各种应力的量。

（水压致裂法和声发射法）44.间接测量法：不是直接测量应力量，而是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。

（套孔应力解除法或应变解除方法以及地球物理方法等式间接法中常用的，其中套孔应力解除法是国内外最普遍采用的一种地应力测量方法）45.水压致裂法的特点：①设备简单②操作方便③测值直观④测值代表性大⑤适应性强（但是它存在一个较大的缺陷，就是主应力方向测定得不准）46.凯泽效应：德国人凯泽发现多晶金属的应力从其历史最高水平释放后，在重新加载，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。

47.地下工程围岩:是指地壳中受地下工程开挖影响的那一部分岩体，其范围通常等于地下工程横剖面中最大尺寸的3~5倍。

48.地下工程的分类：①Barton分类，⑴临时性矿山坑洞⑵竖井⑶永久性矿山坑洞、水电工程的饮水隧洞、导挖隧道、平巷和大型开挖工程的导坑⑷地下储藏室、污水处理占、公路和铁路支线的隧道。

⑸地下电站主硐室，民防硐室、隧道入口及交叉点。

②地下工程埋置深度分类：可划分为深埋隧道和浅埋隧道两大类。

[Hp=（2.0~2.5）hp]49.深埋地下工程：对于山岭区地下工程，一般埋深超过50m的基本上都可以划分为深埋地下工程。

50.测压力系数:（原岩水平应力与垂直应力的比值）51.地下工程围岩体的破坏机理包括：①拉伸破坏机理②剪切破坏机理52.地下工程支护设计的主要目的：是在于发挥岩体的自承能力53.新奥法定义为“在岩体或土体中设置的以使地下空间的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的的设计施工方法”。

54.新奥法的核心：是利用围岩的自承作用来支撑隧道，促使围岩本身变为支护结构的重要组成部分，使围岩与构筑的支护结构共同形成坚固的自承环。

55.新奥法原理：是利用岩体力学原理，以维护和利用围岩的自稳能力为基点，将锚杆和喷射混凝土作为主要支护手段，及时进行支护，以便控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，形成了以锚杆、喷射混凝土和隧道围岩为三位一体的承载结构。