岩石力学整理.河海大学

第一章1.现代岩石力学研究的主要应用领域地下：隧洞、洞室、采场边坡：开挖边坡、坝肩边坡、库岸边坡基础：坝基、路基、桥基、建筑物地基滑坡及地质灾害防治、地质环境保护地学研究：地壳变形、地震、找矿岩石切割与破碎研究：掘进、钻探、爆破2.岩石、岩体定义，区别岩石：经过地质作用而天然形成的一种或多种矿物集合体，地壳的绝大部分都是由岩石构成。岩体：在一定地质条件下，含有诸多裂隙、节理、层理、断层等不连续的结构面组成的现场岩石，它是一个复杂的地质体。3．岩石力学研究岩石（岩体）在荷载作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性问题（如地下洞室稳定、边坡稳定、基础稳定）的技术应用学科。4．了解Malpasset拱坝失稳与Vajoint库岸滑坡经典案例马尔帕塞拱坝由于坝基失稳而导致整个拱坝倒毁瓦依昂水库岩坡由于石灰岩层理强度减弱而发生大规模滑坡运动第二章1．物理性质指标吸水率wa：是指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重力（Ww1）与岩石的干重力（Ws）之比饱水率wsa：岩石在高压（一般压力为15Mpa）或真空条件下吸入水的重量（Ww2）与岩样干重量（Ws）之比。饱水系数：岩石的吸水率与饱水率之比冻融系数：指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度与冻融前干抗压强度之比，是评价岩石抗风化稳定性的重要指标。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，用软化系数（KR）表示。KR定义为岩石试件的饱和抗压强度Rcw与干压强度Rc的比值岩石的渗透性:水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩土体的渗透性。岩石的崩解性：指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。2．岩体结构的类型岩体结构的类型有整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。补：结构面是指岩体中的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，诸如层面和断裂面等，分为原生结构面、构造结构面和次生结构面。结构面密集度越大，岩体越破碎。4．岩体结构工程分类方法（岩块）①先根据岩块的单轴抗压强度Rc分级。分为A、B、C、D、E五个等级；②然后根据模量比E/Rc进行分级。分为H、M、L三个等级。③在、基础上，进行完整岩块的工程分类，共15个等级。另外按风化程度分类，岩石分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化、残积土；按坚硬程度分类，又可分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。5．何谓RQD指标（岩体）采用直径为75mm的双层岩芯管金刚石钻进，提取直径为54mm的岩芯，将长度小于10cm的破碎岩芯及软弱物质剔除，然后测量大于或等于10cm长柱状岩芯的总长度Lp。用这一有效的岩芯长度与采集岩芯段的钻孔总进尺L之比，取其百分数就是RQD，按照RQD值大小可把岩石分成五个质量等级。补：RMR利用6个因子分项评分之和来评定地下洞室围岩的质量等级。6个因子：岩石单轴抗压强度、RQD、不连续面的间距、性状和方向、地下水的状况。5类：很好、好、一般、差、很差。第三章：岩石的强度1．岩石的破坏形式脆性破坏、塑性破坏、弱面剪切破坏2．岩石抗压强度，影响岩石单轴抗压强度的因素有哪些？岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值，它在数值上等于破坏时的最大压应力。岩石的抗压强度一般在实验室内用压力机进行加压试验测定的。影响岩石单轴抗压强度的因素主要有矿物成分、结晶程度和颗粒大小、胶结情况、生成条件、风化作用、密度、水的作用、试件形状和尺寸、加载速率等。3．岩石抗拉强度，常用的试验方法岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值，它在数值上等于破坏时的最大拉应力。直接抗拉试验、巴西劈裂试验法。4．岩石抗剪强度，试验方法有哪些？Mohr圆的绘制。岩石抵抗剪切滑动的能力，它是岩石力学中需要研究的最重要指标之一，往往比抗压和抗拉强度更有意义。室内（直接剪切试验、楔形剪切试验、三轴压缩试验）和现场（现场直接剪切试验、现场岩体三轴强度试验）两大类5．常见的岩石破坏准则？（见书本）莫尔库伦破坏准则，格里菲斯破坏准则（岩石材料内部存在许多细微裂隙，在力作用下，这些细微裂隙的周围，特别是裂隙的尖端，会产生应力集中现象，当超过材料的抗拉强度时，裂纹扩展，最后导致材料的完全破坏）6．水对岩石强度的影响？孔隙水压力的发展引起强度降低。即有效应力的概念。7.节理面稳定判断？需满足第四章：岩石的变形1．举例说明应考虑岩石变形的案例下面各章应用2．岩石的变形试验中弹性模量有几种定义方法？初始弹性模量：零荷载时切线斜率；切线弹性模量：某点处，一般为抗压强度50%处切线斜率；平均弹性模量：近乎直线段的平均斜率；割线弹性模量（又叫变形模量）：某点至原点的斜率。3．常见的岩石应力应变关系形式（结合下图）线弹性（应力应变曲线为直线）：E完全弹性（应力应变曲线为曲线）：)(f弹性：卸载曲线上的P点的切线PQ的斜率就是相当于该应力的卸载模量弹塑性：弹性模量E：卸载曲线割线斜率变形模量E0：正应力与总变形之比（a）线弹性材料；（b）完全弹性材料；（c）加、卸载形成滞回环的弹性材料；（d）弹塑性材料5.岩石应力应变曲线的影响因素有？荷载速率：加载速率越大，测得的弹性模量越大，峰值应力越大温度：温度越高，岩石脆性降低，延性（或塑性）增大。侧向压力：侧压力增大，岩石由脆性转化为延性；对于高孔隙率岩石（如砂岩）或软弱岩石，随着侧压力的升高，弹性模量增大。各向异性：当岩石的层理特别发育，弹性模量和泊松比随着方向的不同而异。6.现场变形试验有哪些？（细节）承压板法、狭缝法、环形加荷法、动力法7.何谓蠕变？常见的岩石蠕变曲线有哪些形式？（结合书92页）岩石的蠕变就是指在应力不变的情况下岩石变形或应变随着时间t而增长的现象（同徐变）。第五章：岩体天然应力与洞室围岩的应力分布1．地应力概念岩体在天然状态下所存在的内应力，一般习惯把地应力分为自重应力场和构造应力场，又叫初始应力、原岩应力。2．海姆假说在岩体深处的初始垂直应力与其上覆岩体的重量成正比，而水平应力大致与垂直应力相等。第六章：山岩压力与围岩稳定性1．何谓山岩压力？由于洞室围岩的变形和破坏而作用在支护或衬砌上的压力。2．影响山岩压力的因素？岩体的性质、洞室的形状和大小、地质构造、支护的形式和刚度、洞室深度、时间、施工方法3．压力拱理论洞室开挖以后，由于围岩应力重新分布，洞室顶部往往出现拉应力。如果拉应力超过岩石的抗拉强度，则顶部岩石破坏，一部分岩块失去平衡向下逐渐塌落，但是这种塌落不是无止境的，而是塌落到一定程度后，达到了一个新的平衡状态，并且新平衡状态的轮廓近似拱形，通常把这个自然平衡拱称为压力拱，一般适用于破碎性较大的山岩压力计算，也适用于土中山岩压力的计算。计算的压力是松动压力。5．新奥法施工原理？地下洞室开挖后，围岩总是逐渐的向洞内径向变形。喷锚支护就是在洞室开挖后及时的向围岩表面喷一层薄混凝土(5-20cm),有时再增加一部分锚杆，从而部分地阻止围岩向洞室内变形，以达到支护的目的（薄层柔性支护）。第七章：有压隧洞围岩应力和稳定性（有内水压力）略第八章：岩基的应力和稳定性分析（实际上就是地基）1.岩基内应力分布的概念；作用在坝基上的荷载，可以分解为按梯形分布的垂直荷载V和水平荷载H。这两种荷载都可以看成是三个三角形分布的荷载所组成。3.岩基失稳破坏形式？表层滑动破坏（岩基中的岩体强度远远大于坝体混凝土强度，同时岩体坚固完整且无显著的软弱结构面，这时大坝的失稳多半是沿坝体与岩基接触处产生）、深层滑动、混合滑动第九章：岩石边坡稳定分析1．岩石边坡的破坏形式；分为岩崩和岩滑（平面滑动、楔形滑动、旋转滑动）两种2．边坡失稳征兆有哪些？坡面和坡顶出现拉张裂隙并逐渐加长和加宽，滑坡前缘有时出现挤出现象，地下水位发生变化3.圆弧形滑动计算原理？假定滑动面为一圆弧，把滑动岩体看成为刚体，求滑动面上的滑动力及抗滑力，再求这两个力对滑动圆心的力矩。抗滑力矩与滑动力矩之比，即为该岩坡的稳定安全系数Fs。4.发生平面滑动的条件？滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行滑动面必须在边坡面露出，即滑动面的倾角β必小于坡面倾角α滑动面的倾角β必大于该平面的摩擦角ψj岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面，以定出滑动的侧面边界5．岩石边坡加固的原则。对于大规模岩石滑坡尚无可行加固方法，而小规模岩石滑坡可用混凝土填塞岩石断裂部分，锚栓或预应力锚索加固，混凝土挡土墙或支墩加固，挡墙与锚栓相结合的加固