岩体力学重点

第0章

1.岩体力学的研究内容

（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）岩块的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依据的研究

（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，包括岩体性质、结构的改善与加固，地质环境（地下水、地应力等）的改良等

（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、模拟试验及原位检测技术的研究

2.岩体力学的研究方法有哪些？

（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

第1章

1.结构面、岩体的定义

(1)结构面（Discontinuous）:是地质历史发展过程中，在岩体内部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

(2)结构面（Discontinuous）:是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、缝、层、带状的地质界面。

(3)岩体（Rockmass）：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。

2.结构面的分类

（1）地质成因类型

1）原生结构面岩体在成岩过程中形成的结构面。

沉积结构面:沉积岩在沉积和成岩过程中形成的。

岩浆结构面:岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面。

变质结构面:在变质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。

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。

（2）力学成因类型

张性结构面（Extension Discontinuous）

剪性结构面（Shear Discontinuous）

（3）结构面的5个等级（Scale）

I级结构面：是大断层或区域性断层,一般延伸约数公里至数十公里以上。I级结构面属于区域稳定的研究领域，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级结构面：指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。II级结构面对工程岩体的稳定性起控制作用。

III级结构面：指长度数十米至数百米的断层、区域

Ⅳ级结构面：延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及发育的片理、劈理面等

Ⅴ级结构面：微结构面、隐节理、微层面等

3.结构面的基本特征

（1）产状：走向、倾向、倾角

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

（2）连续性：结构面的连续性反映结构面的贯通程度。

线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长度之和(Σa)与测线长度的比值。

迹长：结构面与岩体露头交线的长度。

（3）密度：结构面的密度反映结构面发育的密集程度。

线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数(条／m)。

间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离。

Kd与d互为倒数关系

用线密度来估算岩体质量指标RQD(rock quality designation)

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。

（4）张开度：结构面张开度是指结构面两壁面间的垂直距离。

结构面两壁面一般不是紧密接触，使结构面实际接触面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。

（5）形态：结构面的形态可以用侧壁的起伏形态及粗糙度来反映。

结构面侧壁的起伏形态分为平直的、波状的、锯齿状的、台阶状的和不规则状的。

（6）充填胶结特征

结构面胶结后力学性质有所增强，Fe质胶结的强度最高，泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。

未胶结的结构面，力学性质取决于其充填情况，可分为：薄膜充填、断续充填、连续充填及厚层充填4类

1、薄膜充填是结构面两壁附着一层极薄的矿物膜，厚度多小于1mm，多明显降低结构面的强度。

2、断续充填结构面的力学性质与充填物性质、壁岩性质及结构面的形态有关。

3、连续充填结构面的力学性质主要取决于充填物性质。

4、厚层充填结构面的力学性质很差，主要取决于充填物性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。

（7）结构面的组合关系

结构面的组合关系控制着可能滑移岩体的几何边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型，它是工程岩体稳定性预测与评价的基础。

4.岩体的结构类型及岩体结构控制论

为了概括地反应岩体中结构面和结构体的成因、特征及其排列组合关系，将岩体划分为5大类：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构

岩体结构控制论

岩体结构对工程岩体的控制作用主要表现在三方面，即岩体的应力传播特征、岩体的变形与破坏特征及工程岩体的稳定性。

软弱结构面是岩体变形破坏的重要控制因素或边界；硬性结构面是划分岩体结构、鉴别岩体力学介质类型的重要依据。

5.分析岩体结构对岩体的控制作用应注意哪些方面？

岩体结构对工程岩体的控制作用主要表现在三方面，即岩体的应力传播特征、岩体的变形与

破坏特征及工程岩体的稳定性。

破坏机制方面：岩体破坏难易程度、岩体破坏的规模、岩体破坏的过程及岩体破坏的主要方式等。

岩体稳定性方面：见书p23

第2章

1.岩石物理指标的概念；

物理性质是指岩石由于三相组成的相对比例关系不同所表现的物理状态，其由岩石的物质组成和结构决定。

2.基本概念

密度：指单位体积内岩石的质量，分为颗粒密度和块体密度。

颗粒密度：岩石中固体相部分的质量与其体积的比值。

块体密度：岩石单位体积内的质量。与矿物组成、岩石的孔隙性及含水状态有关。 重度：岩石单位体积的重量。

比重：岩石固体部分的重量和4°C 时 与同体积 纯水重量的比值。

孔隙率：总空隙率(n)总开空隙率(no)大开空隙率(nb)小开空隙率(na ）闭空隙率(nc)

见书p34

水理性质：岩石在水溶液作用下表现出的性质，称为水理性质

吸水率和饱水率：

吸水率(Wa )：是指岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量(mw1)与岩样干质量 (ms)之比，用百分数表示，即 %1001⨯=s w a m m W %100d d a w a Vb b W W V V n ρρρ==⨯=

饱和吸水率： 岩石的饱和吸水率(Wp)是指岩石试件在高压(一般压力为15MPa)或真空条件下吸入水的质量(mw2)与岩样干质量(ms)之比，用百分数表示，即 %1002⨯=s w p m m W %100d d 00W p W V V n w p V ρρρ==⨯= 软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性

抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性

渗透系数：在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。常用