巖石力學復習重點

1、巖石力學復習重點1.、緒論1 .巖石材料的特殊性：巖石材料不同于一般的人工制造的固體材料，巖石經(jīng)歷了漫長的地質構造作用，內部產(chǎn)生了很大的壓應力，具有各種規(guī)模的不連續(xù)面和孔洞，而且還可能含有液相和氣相，巖石遠不是均勻的、各向同性的彈性連續(xù)體。2 .巖石與巖體的區(qū)別：(1)巖石：是組成地殼的基本物質，他是由礦物或巖屑在地質作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質體。(2)巖體：是指一定工程范圍內的自然地質體，他經(jīng)歷了漫長的自然歷史過程，經(jīng)受了各種地質作用，并在地應力的長期作用下，在其內部保留了各種永久變形和各種各樣的地質構造形跡如不整合褶皺斷層層理節(jié)理劈理等不連續(xù)面。重要區(qū)別就是巖體包含若干不連續(xù)面。起

2、決定作用的是巖體強度，而不是巖石強度。3巖體結構的兩個基本要素：結構面和結構體。結構面即巖體內具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質界面，包括物質的分界面與不連續(xù)面。被結構面分割而形成的巖塊，四周均被結構面所包圍，這種由不同產(chǎn)狀的結構面組合切割而形成的單元體稱為結構體。3 .巖石的物理力學性質1 .名詞解釋：孔隙比：孔隙的體積(Vv)與巖石固體的體積的比值。孔隙率：是指巖石試樣中孔隙體積與巖石總體積的百分比。吸水率：干燥巖石試樣在一個大氣壓和室溫條件下吸入水的重量與巖石干重量之比的百分率。其大小取決于巖石中孔隙數(shù)量多少盒細微裂隙的連通情況。膨脹性：是指巖石浸水后體積增大的性質。崩解性：巖石

3、與水相互作用時失去粘結力，完全喪失強度時的松散物質的性質。擴容：巖石在壓縮載荷作用下，當外力繼續(xù)增加時，巖石試件的體積不是減小，而是大幅度增加的現(xiàn)象。蠕變：應力恒定，變形隨時間發(fā)展。松弛：應變恒定，應力隨時間減少。彈性后效：在卸載過程中彈性應變滯后于應力的現(xiàn)象。長期強度：當巖石承受超過某一臨界應力時，其蠕變向不穩(wěn)定蠕變發(fā)展，當小于該臨界值時，其蠕變向穩(wěn)定蠕變發(fā)展，稱該臨界值為巖石的長期強度。2 .巖石反復凍融后強度下降的原因：構成巖石的各種礦物的膨脹系數(shù)不同，當溫度變化時由于礦物的漲縮不均而導致巖石結構的破壞；當溫度減低到0C以下時巖石孔隙中的水將結冰，其體積增大約9%會產(chǎn)生很大的膨脹壓力，使

4、巖石的結構發(fā)生改變，直至破壞。3.影響巖石強度的主要實驗因素有哪些？1 .溫度，一般而言,隨溫度的升高，巖石的延性加大，屈服點降低，強度也降低.2 .加載速度，加載速度隊巖石的變形性質和強度指標有明顯的影響：加載速度越快，測得的彈性模量越大，強度指標越高.3 .受力狀態(tài)，巖石的脆性和塑性并非巖石固有的性質，而與巖石的受力狀態(tài)有關，隨著受力狀態(tài)的變化，其脆性和塑性是可以相互轉化的，強度指標也隨之變化.4 .巖石破壞有哪些形式？對各種破壞的原因做出解釋脆性破壞：由于應力條件下巖石中裂隙的產(chǎn)生和發(fā)展的結果。塑性破壞：是在塑性流動狀態(tài)下發(fā)生的，這是由于組成物質顆粒間相互滑移所致。5,什么是巖石的全應力

5、一應變曲線？什么是剛性試驗機？為什么普遍材料試驗機不能得出巖石的全應力一應變曲線？（1）在剛性試驗機進行單軸壓力試驗可以獲得完整的巖石應力應變全過程曲線。分為四個區(qū)段：（1）在0A區(qū)段，曲線稍微向上彎曲；（2）在AB區(qū)段，很接近于直線；（3）在BC區(qū)段，曲線向下彎曲，直至C點的最大值；（4）下降段CD（2）剛性試驗機：符合壓力機剛度大于試件剛度的壓力試驗機。（3）因為普通材料試驗機剛度小于巖楊剛度。6.簡述巖石在單體壓力試驗下的變形特征1）原生微裂隙壓密階段（0A）c1-£1曲線，應變率隨應力增加而減??；塑性變形（變形不可恢復）原因：微裂隙閉合（壓密）2） 彈性變形階段（AB） c1

6、-£1曲線是直線； 彈性模量，E為常數(shù)（變形可恢復）原因：巖石固體部分變形，B點開始屈服，B點對應的cB應力為屈服極限，超過B點卸載有塑性變形。3） 彈塑性（非線性）變形階段（BC）C1-£1曲線；有塑性變形產(chǎn)生，變形不可恢復；應變速率不斷增大。原因：新裂紋產(chǎn)生，原生裂隙擴展。7.簡述巖石在反復加載卸載下的變形特征對于彈塑性巖石，在反復多次加載與卸載循環(huán)時，所得的應力應變曲線將具有以下特點（1）卸載應力水平一定時，每次循環(huán)中的塑性應變增量逐漸減小，力口、卸載循環(huán)次數(shù)足夠多后，塑性應變增量將趨于零。因此，可以認為所經(jīng)歷得加、卸載玄幻次數(shù)愈多，巖石則愈接近彈行變形。（2）加卸載

7、循環(huán)次數(shù)足夠多時，卸載曲線與其后一次再加載曲線之間所形成得滯回環(huán)得面積將愈變愈小，且愈靠攏而又愈趨于平行（3）如果多次反復加載、卸載循環(huán)，每次施加得最大荷載比前一次循環(huán)得最大荷載為大。隨著循環(huán)次數(shù)增加，塑性滯回環(huán)的面積也有所擴大，卸載曲線得斜率也逐次略有增加。這個現(xiàn)象稱為強化。此外，每次卸載后再加載，在荷載超過的上一次循環(huán)的最大荷載以后，變形曲線仍沿著原來的單調加載曲線上升，好像不曾受到反復加卸荷載得影響似的，這就是所謂的巖石具有記憶效應。3.巖體的力學特性(1)名詞解釋：切割度：假設有一平直的斷面，他與考慮的結構面重疊而且完全的橫貫所考慮的巖體，令其面積為A,則結構面的面積a與它之間的比率，

8、即為切割度。工程巖體：巖石工程影響范圍內的巖體RQD:是指單位長度的鉆孔中10cm以上的巖芯占有的比例。BQ：巖體基本質量指標。RMRCSIR分類指標值。(2)簡述結構面的自然特征P48(3)結構面的剪切變形、法向變形與結構面的哪些因素有關？結構面的剪切變形與巖石強度、結構面粗糙性有關；法向變形與結構面抗壓強度、結構面粗糙性、結構面張開度有關(4)結構面的剪切變形曲線，抗剪強度公式P545)影響結構面力學性質的因素：1 )尺寸效應(2)前期變形歷史(3)后期充填性質(6)在CSIR分類法、Q分類法和BQ分類法中各考慮了巖體的哪些因素？(1)巖塊強度、RQDg、節(jié)理間距、節(jié)理條件即地下水5種指標

9、(2)巖體的完整性，結構面的形態(tài)、填充物特征及其次生變化程度，水與其他應力存在是對質量影響。(3)巖塊飽和單軸抗壓強度和巖體的完整度系數(shù)。7 .BQ修正系數(shù)：軟弱結構面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；地下水影響修正系數(shù)；天然應力影響修正系數(shù)8 .結構面的剪切變形曲線的角度的含義P549 .簡述Hoek-Brown巖體強度估算方法P7410 .巖體變形曲線可分為幾類？各類巖體變形曲線有何特點？P84第四章巖體地應力及其測量方法1 .巖體地應力的構成與特點：構造應力，自重應力。2 .地應力的分布規(guī)律（特點）1）地應力是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應力場，它是時間和空間的函數(shù)2）實測垂直應力基本等于上覆巖層的質量3

10、）水平應力普遍大于垂直應力4）平均水平應力與垂直應力的比值隨深度增加而減小5）最大水平主應力和最小水平主應力也隨深度線性增長6）最大水平主應力和最小水平主應力之值一般相差較大，顯示出很強的方向性。7）地應力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表腐蝕、風化、巖體結構特征、巖體力學性質、溫度、地下水等因素的影響，特別是受地形和斷層的擾動影響最大。2高地應力判別準則當圍巖內部的最大地應力6max與圍巖強度Rb的比值達到某一水平時，才能稱為高地應力或極高地應力，即圍巖強度比=Rb|6max（P105）3 .地應力判別準則巖爆的產(chǎn)生條件：（1）地下工程開挖，洞室空間的形成是誘發(fā)巖爆的幾何條件；（空間條件）（2

11、）圍巖應力重分布和集中導致圍巖積累大量彈性變形能，這是誘發(fā)巖爆的動力條件；(3)巖體承受極限應力產(chǎn)生初始破裂后的剩余彈性變形能的集中釋放量決定巖爆的彈射程度；(4)巖爆通過何種方式出現(xiàn)，這取決于圍巖的巖性、巖體結構特征、彈性變形能的積累和釋放時間長短。4 .地應力測量P113水壓致裂法：(1)測量原理：由彈性理論可知，鉆孔位于無限巖體，受到二維應力場(c1,c2)的作用時，在鉆孔周圍的應力為：(to=c1+c2-2(c1-c2)-cos20(1)cr=0(2)cO鉆孔周邊的切向應力；cr鉆孔周邊的徑向應力；0周邊一點與c1軸的夾角。當0=0時，cO取最小值，cO=3c2-c1聲發(fā)射法測試原理：

12、凱澤效應為測量巖石應力提供了一個途徑，即如果從原巖中取回定向的巖石試件，通過對加工的不同方向的巖石試件進行加載聲發(fā)射試驗，測定凱澤點，即可找出每個試件以前所售的最大應力，并進而求出取樣點的原始三維應力狀態(tài)。5)巖石地下工程1 .圍巖：是指在巖石地下工程中，由于受開挖影響而發(fā)生應力改變的周圍巖體。2 .簡述地下工程按埋置深度的分類：地下工程分為深埋與淺埋兩大類。3 .簡述地下工程圍巖的破壞機理：P1404 .我國地下工程圍巖壓力計算方法P145T495什么是圍巖變形曲線、支護特性曲線和圍巖松動壓力曲線？支護特性曲線的主要作用是什么？支護特性曲線是是作用在支護結構上的形變壓力與支護結構外緣所產(chǎn)生的

13、徑向位移間的關系。（6）巖石邊坡工程1 .巖石邊坡破壞的基本類型：從形態(tài)上可分為崩塌和滑坡：崩塌是指塊狀巖體與巖坡分離，向前翻滾而下；滑坡是指巖體在重力作用下，沿坡內軟弱結構面產(chǎn)生的整體滑動。2 .邊坡穩(wěn)定的影響因素（1）結構面（2）邊坡外形（3）巖體力學性質（4）各種外力直接作用3 .了解巖質邊坡的應力分布特征（補充百度）坡面附近，大主應力近似與坡面平行，小主應力與坡面垂直；遠離坡面初，大主應力與重力方向平行，小主應力與重力方向垂直。4 .坡頂張裂縫的最大深度（P163頁的計算公式）5 .平面滑動的一般條件：1）滑動面的走向必須與坡面平行或接近平行（約在+-20度的范圍內）；2）滑動面必須在

14、邊坡面露出，即滑動面的傾角B必須小于坡面的傾角a；3）滑動面的傾角B必須大于該平面的摩擦角；4）巖體中必須存在滑動阻力很小的分離面，以定出滑動的側面邊界。(7)巖石地基工程1 .巖石地基工程的兩大特點：(1)相較于土質地基，巖石地基可以承擔大得多的外載荷；(2)巖石中各種缺陷的存在可能導致巖體強度遠遠小于完整巖塊的強度。2 .設計三原則：(1)基巖體需要有足夠的承載能力，以保證在上部建筑荷載作用下不產(chǎn)生碎裂或蠕變破壞；(2)在外載荷作用下，由巖石的彈性應變和軟弱夾層的非彈性壓縮產(chǎn)生的巖石地基沉降值應該滿足建筑物安全與正常使用的要求；(3)確保由交錯結構面形成的巖石塊體在外載荷作用下不會發(fā)生滑動破壞，這種情況通常發(fā)生在高陡巖石邊坡上的基礎工程中。3 .嵌巖樁基礎：當淺層巖體的承載力不足以承擔上部建筑物荷載，或者沉降值不滿足正常使用要求時，就需要使用嵌巖樁將上部荷載直接作用到深層堅硬巖層上。嵌巖樁的承載力由樁側摩阻力、端部支承力和嵌固力提供。4 .將巖