岩体力学复习提纲

一名词解释岩体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。弹性物体在收到外力作用瞬间即产生变形，去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质。三轴抗压强度试件在三向压应力作用下能抵抗的最大的轴向应力。抗拉强度岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。抗剪强度指岩石抵抗剪切破坏的能力。莫尔强度理论材料在极限状态下，剪切面上的剪应力就达到了随法向应力和材料性质而定的极限值。稳定性系数稳定性系数=滑动面上可能利用抗滑力/滑动力蠕变岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。天然应力人类工程活动之前存在于岩体中的应力剪切刚度反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前τ-u曲线上任一点的切线斜率。法向刚度指在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，软化系数岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗压强度(σc)的比值变形模量单轴压缩条件下，轴向压应力与轴向应变之比围岩指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。地下工程开挖过程中，在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩主应力主平面上的正应力主平面单元体剪应力等于零的截面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。塑性物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质。内摩擦角岩体在垂直作用力下，发生剪切破坏时错动面的倾角切线模量曲线上任一点处切线的斜率，在此特指中部直线段的斜率岩体力学力学的一个分支学科，是研究岩（体）石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一门基础学科。重分布应力地下开挖扰动后在围岩中形成的新的应力围岩压力地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力脆性破坏岩石在破坏前变形很小，出现急剧而迅速的破坏，且破坏后应力降很大渗透系数描述岩体介质和流体平均性质的物理量，是介质特征和流体特征的函数割线模量曲线上某特定点与原点连线的斜率，通常取σc／２处的点与原点连线的斜率尺寸效应岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。应力集中系数指岩体中二次应力与原始应力的比值，也可用井巷开挖后围岩中应力与开挖前应力的比值来表示初始模量应力-应变曲线原点处切线斜率抗冻系数是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度(σcd2)与冻融前干抗压强度(σcd1)之比岩爆是地下洞室开挖过程中围岩发生突然脆性破坏的现象。一般在地应力较大部位，岩石被挤压超过其弹性限度，聚集的能量会突然释放出来，伴随有声音、碎石飞散、坠落等现象。泊松比指在单轴压缩条件下，横向应变（εｄ）与轴向应变（εＬ）之比RQD值长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。安全系数根据各种因素规定的允许的稳定性系数值形变围岩压力围岩在二次应力作用下局部进入塑性，缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力，或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力。一般发生在塑性或者流变性较显著的地层中松动围岩压力因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力。冲击围岩压力强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力。围岩抗力支护在挤压围岩时引起的围岩对支护的作用力强度包络线根据一组试件试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的σ3以及单轴抗拉强度σt。在σ-τ坐标系中可绘制出一组破坏应力及其公切线，爬坡角岩石吸水率指岩石在常温压下自由吸入水的质量与岩样干密度之比。岩石的饱和吸水率是指岩试件在高压或者真空的条件下吸收水的质量与岩式样干质量之比。饱水系数：岩石的吸水率与饱和吸水率之比围岩抗力系数围岩产生单位长度的径向位移（向围岩内方向）所需单位面积上的径向压力动弹性模量围岩应力孔隙比抗压强度脆性物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质复习提纲第一章1.何谓岩体力学？它的研究任务和对象是什么？岩体力学是力学的分支学科，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。研究对象是各类岩体2.岩体力学采用的研究方法有哪些？工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法第二章1.何谓岩块？岩体？试比较岩块、岩体与土的异同点。岩体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。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异同点：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2.何谓岩块结构？它是怎样影响岩块的力学性质的？岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形式和排列方式及微结构面发育情况与粒间连接方式等反应在岩块构成上的特征。力学性质主要取决于矿物颗粒连接及微结构面的发育特征。3.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？结构面是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定延伸方向和长度，厚度相对较小的地址界面或带。地质成因类型分类：原生结构面（沉积结构面、岩浆结构面、变质结构面）：原生结构面中，除部分经风化卸载作用裂开者外，多具有不同程度的联结力和较高的强度；构造结构面：工程地质性质很差，其强度接近于岩体的残余强度，主要影响岩体的完整性和力学性质；次生结构面：包括卸荷裂隙（具有张特性）、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层（性质差，属于软弱结构面）等。力学成因类型分类张性结构面：张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙、起伏大及破碎带较宽等，构造岩多为角砾岩，因此含水丰富，导水性强；剪性结构面：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕、镜面等现象发育4.何谓岩体结构？各类岩体结构的主要区别是什么？5.结构面特征包括哪些方面？各自用什么指标来表示？定义如何？它们怎样影响岩体的性质？a)产状：用走向、倾向、倾角表示，结构面与最大主应力的关系控制着岩体的破坏机理和强度；b)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。结构面的连续性对岩体的变形、破坏机理、强度和渗透性都有很大的影响；c)密度：结构面的密度反映结构面发育的密集程度，常用线密度Kd、间距d（两者互为倒数）等指标表示；d)张开度：结构面的张开度e是指结构面两壁之间的垂直距离。一般导致粘聚力降低，若有填充物则其强度主要由填充物决定。另外，结构面的张开度对岩体的渗透性有很大的影响。（分级有闭合结构面、裂开结构面和张开结构面）；e)填充胶结特征：结构面经胶结后，力学性质有所改善。改善程度随胶结物成分不同而异。未胶结的张开面往往被外来物质填充，其力学性质取决于填充物成分、厚度、含水性和的壁岩性质等。（分类薄膜填充、断续填充、连续填充及厚层填充）；f)结构面组合关系：结构面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。6.何谓岩体分类？主要有哪几种分类方法？分类指标是什么？Deere&Miller双指标分类分类指标：岩块抗压强度（sc）、模量比（Et/sc）国标《岩土工程勘察规范》分类分类指标：新鲜岩块的饱和单轴抗压强度（scw）1）简易分类2）岩石质量指标（RQD）分类3）岩体地质力学分类(RMR分类)分类指标：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水及总分RMR值4）巴顿岩体质量(Q)分类分类指标：Q值确定各参数的数值，求得Q值，以Q值为依据将岩体分为9类。5)岩体BQ分类7.RMR值和Q值根据哪些指标确定？如何求取？岩体分类是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程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、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。RMR值分类（P118）分类指标：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水方法：（1）根据各类指标的数值，按表中A的标准评分，求和得总分RMR值。（2）按表的规定对总分作适当的修正（3）用修正后的总分对照表中C求得岩体的类别及相应的无支护地下洞室的自稳时间和岩体强度指标(C，υ)值。第三章1.何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性？各自用什么指标表示？如何定义？a)岩石的吸水性是指岩石在一定条件下吸收水分的能力常用吸水率Wa，饱和吸水率Wp和饱和系数，沉积岩吸水性较强。b)岩石的软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质，用软化系数KR表示，为岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗压强度(σc)的比值，用百分比表示。当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。c)岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的能力，抗冻系数(Rd)是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度(σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示；质量损失率(Km)是指冻融试验前后干质量之差(ms1－ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示。d)岩石的渗透性是指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，常用渗透系数K（渗透流速与水力梯度的比值）表示。一般裂隙发育时，渗透系数急剧增大。2.吸水性与空隙率的关系？因为岩石中包含空隙，才导致岩石吸水性的存在。空隙越多，吸水性越明显。岩石的吸水率是在常温常压下进行的，水只能进入大开空隙，而小开空隙和闭空隙水不能进入，因此它与大开空隙率有关。岩石的饱和吸水率在高压(或真空)条件下浸水，一般认为水能进入所有开空隙中，因此它与开空隙率有关。第四章1.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征？2.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些？定义如何？各自的测定方法是什么？影响各种力学指标的因素有哪些？抗拉强度为什么远小于抗压强度？3.何谓三轴压缩强度、强度包络线？围压对岩块变形、破坏及强度的影响如何？三轴压缩强度：试件在三向压应力状态下能抵抗的最大轴向应力根据一组试件试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的σ3以及单轴抗拉强度σt。在σ-τ坐标系中可绘制出一组破坏应力及其公切线，即为岩块的强度包络线。各种岩石的三轴压缩强度σ1m均随围压σ3的增大而增大，但σ1m增加速率小于σ3的增加率，此外围压还影响岩块的残余强度。4.何谓蠕变、蠕变模型？研究它有何实际意义？常见的几种模型的本构关系如何？蠕变是指岩石在恒定的荷载应力作用下，其变形随时间而逐渐增大的性质。蠕变模型法是将岩石材料抽象成一系列简单的元件及其组合模型来模拟岩石的蠕变特性构成其本构方程的方法。岩石蠕变是一种十分普遍的现象，在天然斜坡，人工边坡及地下洞室中都可以直接观测到，由于岩石蠕变的影响，在岩体内及建筑物内会产生应力集中而影响其稳定性。Maxwall模型由弹性元件和粘性元件串联而成。Kelvin模型由弹性元件和粘性元件并联而成。5.何谓强度判据？常见的几种判据的表达式与应用条件如何？如何判别岩石中一点是否破坏？第五章1.分别总结结构面的法向变形与剪切变形的主要特征？2.结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何确定?法向刚度Ｋｎ是指在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，在数值上等于σｎ-Ｖｊ曲线上一点的切线斜率。剪切刚度KS是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前τ-u曲线上任一点的切线斜率。3.总结四种类型结构面的剪切强度