岩石力学知识要点.docx

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1、岩石力学知识要点第一章1、岩石：经过地质作用而天然形成的(一种或多种)矿物集合体2、岩体：在一定的地址条件下，含有诸如裂隙、节理、层理、断层等不连续结构面组成的现场岩石，它是一个复杂的地质体3、岩石力学研究的基本内容：基本理论：岩体地应力、岩体强度、岩体变形、裂隙水力学材料试验：现场试验和室内试验工程应用：边坡工程、地下洞室、坝基稳定第二章1、岩石的裂隙连通率：岩裂隙面方向区口上(a为裂隙面长度，b为岩桥长度)求k,5.岩体质量指标RQD值的概念RQD (修正岩芯采取率)扣除着芯长度小J1()Cm后的长度钻孔总进尺ZL(L IOcm )砧孔总进尺 100%6、岩体分类应考虑的因素：岩块强度、R

2、QD值、节理间距、节理条件及地下水第三章1、岩石的三种破坏形式及特征？脆性破坏：发生破坏时变形很小，明显声响，一般发生单轴或者是地围压坚硬岩石（岩爆）延性破坏（塑性破坏）：破坏时变形较大，有明显的“剪胀效应”，一般发生在较软弱岩石或者是高围压坚硬岩石弱面剪切破坏：岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱结构面，岩层整体性受到破坏，在外荷载作用下当结构面上的剪应力大于该面上的强度时，岩体发生沿弱面的剪切破坏2、岩石的抗剪断强度、抗剪强度的概念：抗剪强度：岩石沿原生结构面或已被剪断的结构面剪切滑动时的“摩擦阻力”抗剪断强度：完整岩块、岩石被剪断时表现出的“抵抗剪切破坏”的强度3、岩石的单轴抗压、

3、抗拉、抗剪强度的概念：单轴抗压强度：岩石试件在单轴压力（无围压而轴向加压力）下抵抗破坏的极限能力或极限强度，数值上等于破坏时的最大压应力抗拉强度：岩石的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值，它在数值上等于破坏时的最大拉应力。岩石的抗剪强度：就是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4、围压对岩石（岩体）的影响：岩石的强度随着围压的增加而增加，岩石的性状随着围压的增加而由脆性转换为延性5、根据MY强度条件推证岩石的单轴抗压强度、抗拉强度分别为：2ccos2Ceosc=；l=:I-SiD1sin推证：设滑动面与大主应力的夹角

4、为,则有:Gl+GlG,-QI-CyI=+cos2=sin2a222由MC强度准则知：t=c+otan,将t=及。带入其中可得:2cJsin2+fan(I-cos2)S=:sin2a-tan(1+cos2a)对破4向仃a=a,=45-,sin2a=cos,cos2a=-sin,上式可写为:22ccos+1(1+sin)OI=1-sinp轴压力作用下有：。二。，。刃带入其中可行防、=凶心1-sin单轴拉力作用下有：。=00,%借入其中可;而”M6、说明格里菲斯强度理论的基本观点和推导思路：（1）基本观点：格里菲斯人为材料内部存在着许多细微裂隙，在力的作用下，这些细微裂隙的周围特别是缝端，可以产生

5、应力集中现象。材料的破坏往往从缝端开始，裂缝扩展，最后导致材料的完全破坏，属于微观强度理论。（2）推导思路：从岩石中取出任一条裂缝，简化为椭圆裂纹（长轴a、短轴b）,外部应力场。1、3;分析裂纹周边的切向应力。b,Wobmax;求危险裂纹方向B（从若干条裂纹中挑出最危险裂纹）；与材料参数建立联系，导出强度准则；7、说明岩石强度的主要因素：矿物成分：造岩矿物强度越高，颗粒级配越好，岩石强度就越高节理裂隙发育程度：节理裂隙越发育，岩石强度越低围压水平加荷速度：速度越快，强度越高含水率：含水率越大，强度越低层面方向8、说明岩体中软弱结构面的强度分析方法9、说明岩石抗剪强度巴顿公式中LFtanQ,+J

6、RClg#各符号的含欢如何取值？JRC节理（结构面）粗糙系数，介于020之间，由实测起伏状态，十条标准剖面对比确定R2裂隙面围岩的抗压的强度（%5;一一节理（结构面）基本摩擦角（光面摩擦角）o节理（结构面）的法向应力t;一一节理（结构面）的抗剪强度第四章1、岩石的弹性、塑性、粘性变形的概念弹性变形：荷载卸去后，变形可恢复。包括线性和非线性（弹性后效,粘弹性）塑性变形：荷载卸去后，变形不能全部恢复，残留一部分永久变形。粘性变形.荷载一定，变形随时间t增加而增加。2、岩石的O曲线一般包括哪几个阶段？其变形特征如何？OA段一一压密阶段：岩体中细微裂隙受压闭合OB段一一线弹性阶段：卸载后变形可恢复，岩

7、石颗粒变形BC段一一强化阶段：卸载后变形不能完全恢复CD段一一软化阶段：f,强度下降，塑性变形比重大3、岩石的弹模、变模切线、割线的概念？（1）弹性模量：是指单轴受力时正应力。与弹性正应变。e之比耨丝分为：以C放台弹性模量B：曲线上零荷载时的切线斜率切线弹性模量E,:曲线在某点处切线斜率，随应力状态变化均弹性模IE：曲线近乎直线段的平均斜率割线弹性模量E:原点与曲线上某点连线的斜率（2）变形模量：岩石的变形模量是以正应力。与总应变e（为弹性应变ee与塑性应变ep之和的比值衣示=匕=4、岩石的弹性抗力系数和单位弹性抗力系数的概念？弹性抗力系数：用以表示岩石反力（弹性抗力）大小的系数k=巳一-,其

8、物y（1+）r理意义是：使隧洞周围的岩石达到一个单位变形时所需要的压力大小单位弹性抗力系数：隧洞半径D=Im时，产生单位位移所需的压力，-囱5、动弹模概念及与静弹模的关系？概念：通过激振（地震波、声波等）岩石的方式，测定弹性介质（岩体中）的波速，并换算得到的岩体弹性模量称为动弹模，用E,表示与静弹模的关系：用动力法测得的弹性模量比静弹模要大，一般动弹模Ed=（LO2.56）静弹模Es,工程上一般取Ed=L3Es6、岩石蠕变概念及三种蠕变类型？（初期、恒速、加速）岩石蠕变：指岩石在应力恒定情况下，应变随时间增长的特性软弱岩石典型蛾变曲线的三阶段1区-初始喊变段及其部裁曲线1区一等速蝌变设及北部载

9、曲战1川区一加速蠕变段初期蠕变：应变一时间曲线向下弯曲，蠕变速率递减，变形可完全恢复恒速蠕变：曲线有近似不变的斜率，单位时间应变增加相同，变形部分可恢复加速蠕变：蠕变速率不断增大，变形破坏7、试写出马克思威尔和凯尔文蠕变模型的微分形式本构关系？，W）EEba马克思威尔模型马克思威尔模型； 弹性元件与粘性元件串联，有:T=a=T o Y=Ya+Y,-Ya+Yb痛文魁磁I尔文模型：弹性元件与粘性元件并联，有T=c+TaY=Y。=Ya =ta=Gyt=+G而t = YaTb=GY,或者T = ( + G) (iT土 / I1 d或者(一十)曾G dt第五章1、岩体地应力二次应力概念？由于人类活动（工

10、程开挖，修建建筑物）影响一定范围的天然应力，这种岩体被挠动后的应力称为“重分布应力”或“二次应力”2、说明形成岩体地应力的主要力源，以及影响地应力分布的主要因素？主要力源：自重应力和构造应力影响岩体天然应力大小和分布规律的因素很多，主要有岩体自重（自重应力）、地质构造运动（构造应力）等；此外，成岩过程中的物理化学变化、地形地貌、地温梯度岩体特性等均对岩体天然应力有不同程度的影响。3、结合图说明应力解除法和应力恢复法的基本原理？应力解除法基本原理：（共同点）通过解除岩体中应力一量测孔径（孔底、孔壁）变形（应变）一利用弹性理论T反求外部释放应力（地应力）应力恢复法示意图应力恢复法基本原理：在量测部

11、位f磨平f贴应力片f初始读数；开挖（沿与待测主应力垂直方向开槽）f地应力释放f应变增加；利用扁千斤顶反向加压（应力恢复）T使应变读数恢复至初始读数地应力二反向油压4、掌握K。=0,Ko=1条件下圆孔周边上的切向应力集中程度，椭圆洞室？二,5b的关系？Ko =0时，Pn=K0 P,=0r=r =0 o =p（l +2cos 20）0=0,g=3p.9 w辱心Go =p 兔 0 p,从以上可以看出：洞壁处有较大的切向应力,洞室边界附近产生应力集中现象K。 =1 时，P=Pof=（l-r2r2 ）yHGe= （ + HT =0从以上可以看出：围岩中的径向应 力均小于岩体中的被台应力YH围岩中的切向应

12、力均大于岩体中 的初始应力若令r=6r0 带入，则有, 1.028 H（2）=0,洞顶受拉；。二。，洞顶受压。，二0,拱腰受拉；。二。.拱腰受压jraBNN.hH设计中可以根据J通过调整长短轴之比使椭圆洞室切向均匀受力.5、地下洞室轴线及体形与地应力特征的关系，地下洞室岩壁稳定性如何判定?如何确定支护力？第六章1、山岩压力的概念（松动、变形）？把由于地下洞室开挖形成的围岩变形或破坏，且作用于衬砌（支护）上的压力，称为山岩压力，包括松动和形变压力2、影响山岩压力的主要因素？初始地应力洞室的形状及大小岩体质量支护刚度和时间施工方法洞室埋深围岩弹性变形围岩塑性变形3、说明普氏压力拱理论的基本观点及岩

13、石坚固系数f的概念？普氏认为：岩体内总是有许多大小的裂隙、层理、节理等软弱结构面，将岩体切割成各种大小的块体，破坏岩体的完整性，造成松动性。可以把洞室周围的岩体看成没有凝聚力的大块散粒体。但实际上岩石是有凝聚力的，因此用增大内摩擦系数的方法来补偿这一因素实际上岩石存在凝聚力，一般采用增大内摩擦系数的方法来补偿这一因素，这个增大的内摩擦系数称为岩石的坚固系数，JHf表示。4、结合围岩压力芬纳公式，说明喷锚支护的原理？芬纳公式：n,=-lan+clanp-sinpfl（一）*,R原理：洞室开挖后，围岩应力重分布而逐渐进入塑性平衡状态，塑性区不断扩大，洞室周界的位移量也随着塑性圈的扩大而增长。设置衬砌、支护、支撑以及灌浆的目的，就是要给予洞室围岩一个反力，阻止围岩塑性圈的扩大和位移量的增长，以保证岩体在某种范围内的的稳定。如果及时进行衬砌支护或