长安大学岩体力学复习资料1111

1一、名词解释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。2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。）3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。4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。5结构是指矿物颗粒的形状，大小，联结方式所决定的结构特征（岩石的微细粒子部分而言6构造指各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式（较大部分使用更广泛）7岩体的非均质性：岩体的物理－力学性质随所测点的空间位置不同而有差异的性质。8岩体的各向异性：岩体的物理力学性质随取向不同而具有明显方向性差异的性质。9岩体力学：岩石力学室研究岩石及岩体在各种不同受力状态下发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。10岩石的可溶性：岩石在水溶液中被溶解的性质。11岩石的崩解性：岩石与水相互作用时失去粘性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。12岩石的软化系数：岩石饱水状态的抗压强度与其干燥状态的抗压强度的比值。13岩石质量指标：即BQD，是一个钻孔中长度大于和等于10cm的单块岩心长度总和与岩心进尺长度之比。14地应力：在漫长的地质年代里，地球经过各种动力运动过程（如板块边界受压、地幔热对流、地质构造运动、地球旋转作用、重力作用、岩浆侵入作用等），地壳物质产生各种内应力效应，称为地应力。15构造应力场：一定区域内具有成生联系的各种构造行迹在不同部位应力状态的总体。16岩爆：在地下硐室施工过程中，由于高地应力的存在，岩体中积蓄的大量弹性应变能突然释放，岩体出现瞬时的脆性破坏，破坏时发出响声并抛出岩块和岩片。（大规模者称岩爆、小规模称岩射、缓慢脆性破坏称剥落）17残余强度：在峰值强度后，岩石并非完全丧失承载力，而仍然保持较小的承载力，此时所对应的强度称为岩石的残余强度。18长期强度：岩石的强度是随外荷载作用的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。19回滞环：由于弹性滞后和塑性变形，使得应力应变曲线上的卸荷曲线与其本次的加荷曲线不重合且不能回到原点，而且重新加荷曲线也和上次卸荷曲线不重合，二者构成一个封闭的环，称之为回滞环。20疲劳强度：在循环荷载下，岩石会在比峰值低的应力水平下破环，这种现象称为岩石的疲劳破坏。21弹性模量：弹性范围内轴向应力与轴向应变之比。22泊松比：岩石在单向受压条件下，横向应变与纵向应变之比。23脆性破坏:结构、构件或岩、土体在破坏前无明显变形或其他预兆的突发性破坏类型。24延性破坏:结构或构件在破坏前有明显变形或其他预兆的破坏类型。25流变性：物质在外部条件不变的条件下，应力或应变随时间而变化的性质。26松弛：物体变形保持一定，内部应力随时间增长而逐渐减小的现象。27蠕变：在大小和方向都保持不变的外力作用下，变形随时间不断增长的现象。28应力-应变全过程曲线:反映岩石在压缩条件下由变形到破坏的全过程关系曲线。分五阶段：压密阶段、弹性变形阶段、微裂隙发生和稳定发展阶段、微裂隙加速扩展阶段、破坏后阶段。29剪胀：结构面滑移过程中，不仅产生切向位移，也有法向位移，从而使结构面总体张开，岩体体积膨胀，这种现象即为剪胀。30岩体质量：岩体的工程质量，即从工程角度来看岩体的优劣程度和对工程的适宜程度。31BQ:以岩石坚硬程度和岩体完整程度来衡量岩体的基本质量的岩石质量分级体系。BQ=90+3RC+250KV.32RMR:指岩体地质力学分类，RMR=A+B+C+D+E(+M)A代表岩石强度；B代表RQD；C代表结构面间距；D代表结构面形态；E代表地下水状态；M代表其它因素。33原岩应力：岩石在地下未受人类扰动时的原始应力状态234真三轴实验岩石的一种三轴压缩实验，实验时Q1Q2Q335塑性破坏：岩体在外力作用下出现明显塑形变形后的破坏称为塑形破坏36各向同性体物理化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的物体37原生结构面岩石在成岩阶段形成的结构面38残余变形岩石在荷载时产生的变形，缺荷载后变形不能全部恢复，不能恢复的那一部分变形称为残余变形39二次应力开挖破坏了岩体的天然应力的相对平衡状态使岩体中的应力产生重分布，这时的应力40围岩应力存在岩体中未受到扰动的自然应力41围岩地壳中的地下工程，开挖影响的那一部分岩体，其通常等于地下工程横剖面中的最大尺寸的3到5倍42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。43.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Rcw与干燥状态的抗压强度Rc的比值。ηc=Rcw/Rc，软化系数总是小于1的。44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。45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：岩石特性（矿物组成、结构特征、风化程度各向异性）环境条件（水、温度）试验条件（围岩大小、端部效应、试件形状和尺寸、加载速率）抗剪强度：岩石抵抗剪切滑动的能力抗压强度岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值抗拉强度是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限。1、弹性变形：能恢复的变形。塑性变形：不可恢复的变形。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。2岩体和岩石的各自特征是什么？两者有何区别和联系？答：特征：岩体：不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性；岩石：是一种地质材料，是组成岩体的固相基质，是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质；区别联系：：（1）岩体赋存于一定地质环境之中，地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。（2）岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造面，如不整合、褶皱、断层、节理，裂隙等而岩石相对完整。（3）一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。（4）岩体是地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。3、岩石的抗压、抗拉、抗剪指标实验方法有哪些，有何优缺点？抗压指标实验方法有直接单轴抗压试验，普通三轴试验（缺点试样制备困难，且不易与拉力机固定），霹雳法（优点简单易行）抗剪指标试验方法有直接剪切试验（缺点强度曲线并不是绝对严格的直线）楔形剪切试验，三轴压缩试验（优点结果较精确）4、岩体边坡稳定性的影响因素。（1）边坡岩体中的结构面，岩体的破坏总是沿着相对阻力较小的面发生，由于软弱结构面方向岩体抗剪强度最低，所以，软弱结构面就成为了影响边坡稳定性的控制因素；（2）边坡形态与几何特征的改变，开挖人工边坡时若切露了控制边坡稳定的主要软弱结构面，会导致边坡岩体的变形与破坏；（3）边坡岩体力学特性，各种地质作用会改变边坡岩体力学特性，往往使边坡岩体强度减小，大大降低了边坡岩体稳定性，使边坡变形与破坏；（4）边坡的作用力，区域构造力的变化、地震、爆破、地下静水压力与动水压力及施工荷载等，都使边坡直接受力，对边坡岩体的稳定性影响直接而迅速。6、库仑准则：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σ1σ3），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σ30和高围压的情况。）9、新奥法？在岩体或土体中设置的以使地下洞室的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的地设计施工方程，利用围岩的自承作用3支撑隧道设计原理给予围岩内缘的支护力pi越小，则围岩体中出现的塑性区越大，若让围岩体中出现塑性区（相应的塑性区半径越大，则围岩对支护的形变压力pa(与支护力pi相平衡）越小，柔性支护方法1．岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。2．为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。3．为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。4．通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。5．为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。6．二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”12应力解除法，基本原理和实验步骤？其基本原理是在钻孔孔底部位安装位移和应变测量元件，利用套芯钻头实现套孔岩芯的完全应力解除，通过测量套孔岩芯应力解除前后钻孔孔径的变化、孔底应变变化或孔壁表面应变变化值来确定地应力值及其方向；实验步骤：（1）选定测量岩体表面，并采用大孔径钻头钻孔至测量岩体一定深度部位；（2）在大孔径孔底钻与选用探头直径匹配的同心小孔，以便安装量测探头；（3）利用专用装置在小孔中央部位安装好孔径变形计、孔壁应变计等测量探头；（4）用与大孔直径相同套芯钻头延深大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除。莫尔库伦理论和格里菲斯强度理论的基本假定和适用条件莫尔库伦强度理论假定材料内某一点的破坏主要决定于他的大主应力和小主应力一般能较好地反映岩石的塑形破坏机制，加上它较为简便，所以工程界。但是莫尔强度理论不能反映具有细微裂缝的岩石破坏机理，而格里菲斯强度理论能很好地反映脆性材料破坏机理。库伦准则不适用于Q3小于0，即有拉应力的情况,也不适用于高围压的情况格里菲斯假定材料中存在着许多随机分布的微小裂隙，材料在荷载的作用下，裂隙尖端产生高度应力集中，当方向最有利的裂隙尖端附近的最大应力达到材料的特征值时，会导致裂隙的不稳定扩展而使材料脆性破坏，脆性破坏时张拉破坏而不是剪切破坏。1、工程岩体分类（3个以上）；论述它的分类依据。（1）岩石质量指标（RQD）分类，分类依据：钻探取芯的岩芯采取率；（2）巴顿岩体质量（Q）分类，分类依据：岩体的完整性，结构面的形态、填充物特征及其次生变化程度，水与其他应力存在时对岩体质量的影响；（3）RMR分类，分类依据：完整岩石强度，岩石质量指标，节理间距，节理条件，地下水条件。3、岩石边坡的破坏类型有哪些？(1)根据滑动面的形态特征，常见的破坏类型有：圆弧破坏、平面破坏、楔形体破坏及倾覆破坏；水压致裂法的基本原理？弹性力学三假定岩石是均匀线弹性和各向同性的岩石是完整的非渗透性的岩层中有一个主应力分量的方