《岩石力学复习资料》word版.docx

第一章1 岩石的造岩矿物有哪些？P13答：有正长石，斜长石，石英，黑云母，白云母，角闪石，辉石，橄榄石，方解石，白云石，高岭石，赤铁矿等2岩石的结构连接类型有 结晶连接，胶结连接。P153何谓岩石的微结构面？主要是指那些？P13岩石中的微结构面，是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。包括矿物解理，晶格缺陷，晶粒边界，粒间空隙，微裂隙等。4 岩石按地质成因分类，分三类，有岩浆岩，沉积岩，变质岩。P17岩浆岩：岩浆不断向地壳压力低的地方移动，以致冲破地壳深部的岩层，沿着地缝上升，上升到一定的高度，温度、压力都发生降低，当岩浆的内部压力小于上部岩层压力时，迫使岩浆停留，凝成岩浆岩。水成岩：也叫沉积岩，是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当的条件下沉积下来，经胶结和成岩作用而形成的，其矿物成分主要是粘土矿物，碳酸盐和残余的石英长石等，句层理结构，岩性一般哟明显的各项异性，按形成条件及结构特点，沉积岩分为：火山碎屑岩，粘土岩，化学岩和生物化学岩变质岩：是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用后形成的，温度和压力的不同，生成比不同的变质岩。5岩石物理性质的主要指标及其表达方式是什么？P24-29有容重，比重，孔隙率，含水率 吸水率，渗透系数，抗冻系数。重点是：比重、容重、吸水率、透水性的公式看看。岩石在一定的条件下吸收水分的性能称为岩石的吸水性，含水率=岩石中水的质量与岩石烘干质量的比值。岩石的透水性是岩石能被水透过的的性能。可用渗透系数来衡量。P30 岩石在反复冻融后强度降低的主要原因是：一构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时，由于矿物的胀、缩不均匀二导致岩石的结构破坏；二当温度降到OC一下时，岩石空隙中的水讲结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石结构发生改变，直至破坏。6 岩石的的强度及岩石单轴压缩破坏有几种形式？P31岩石在各种载荷的作用下达到破坏的时所能承受的最大压力称为岩石的强度。有三种，X状共轭斜面剪切破坏；但斜面剪切破坏；拉伸破坏。P337 什么是全应力应变曲线？P48曲线不仅包括应力应变达到峰值时的曲线，还包括岩石超过峰值强度破坏后的变形特征。要用刚性试验机才能获得。8 什么是摩尔包络线？如何根据实验绘制摩尔包络线？试件破坏时的应力摩尔圆，沿着很多的摩尔圆绘制包裹的曲线，也就是摩尔强度曲线，有直线型，有抛物线型的，包络线与Y轴的截距称为岩石的粘结力，与X轴的夹角称为岩石的内摩擦角。有两种方式得到摩尔包络线：一对五六个岩石试件做三轴压缩实验，每次的围压不等，由小到大，得出每次试件破坏时的应力摩尔圆，有时也用单轴压缩和拉伸的摩尔圆。绘制；二用角膜压剪实验（P46）中将不同的正应力和剪应力组合，得到很多的点，把所有的点连接起来就获得了摩尔强度包络线。9 岩石的抗剪强度与剪切面所受的正应力有什么关系？P46剪切面所受的正应力越大，试件所能承受的剪应力也越大。10 简述岩石单轴压缩的变形特征？P53分四个阶段，具体介绍看书一空隙裂隙压密阶段二线弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段三非稳定破裂发展阶段四破裂后的阶段11 反复加载、卸载条件下的临界应力和疲劳强度是什么？P55当循环应力峰值小于某一数值时，循环次数即使很多，也不会导致试件破坏，而超过这一数值后岩石将在某次循环中发生破坏，这一数值叫临界应力。当循环应力超过临界应力时反复加载卸载的应力应变曲线将于最终和岩石全应力应变曲线的峰后段相交，并导致岩石破坏，此时的应力称为疲劳强度。12 影响岩石力学性质的主要因素有哪些？水，温度，风化程度，加荷速度，围压的大小，各项异性等。增加的1岩石强度试验的要求P31不含解理和裂隙的完整岩石。2什么是岩石的固有性质？凡是不受试件的形状、尺寸、采集地、采集人等影响而保持不变的特性，如岩石的颜色，密度等3 岩石强度指标值受那些因素影响？P31 试件尺寸；试件形状；试件三维尺寸的比例；加载速度；湿度。4 三轴抗压强度试验中，有真三轴加载和伪三轴加载。5 点载荷强度指标 P386 非限制剪切强度试验有四种：单面剪切试验，双面剪切试验，冲击剪切试验，扭转剪切试验。第二章1 岩石力学性质与岩体是结构面结构体及赋存环境密切相关。P 752 结构面的概念：物质的分异面和不连续面，如假整合，不整合，褶皱，断层，层理，解理和片理等，这些不同成因，不同特征的地质界面统称为结构面。3 被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体，结构体是岩体的基本组成部分。结构面和结构体称为岩体结构单元过岩体结构要素。4 岩体的赋存环境：地应力，地下水，地温。P765 地应力的影响：A影响岩体的承载能力，围压越大，承载能力越大；B影响岩体的变形和破坏机制；C影响岩体中的应力传播的法则。6 各类结构体的地质特征，完整结构岩体和散体结构岩体？完整结构岩体：多半是碎裂结构岩体中结构面被后生作用愈合而成，后生愈合有两种，一种为压力愈合，一种为胶结愈合。P79散体结构岩体：有两个亚类，碎屑状散体结构岩体和糜棱化散体结构岩体。特点是结构面无序分布、结构面中有软弱的，也有坚硬的。结构体主要为角砾，角砾中常充填夹杂有泥质成分。成因有两种，一为构造型，二为风化型。P817 简述工程岩体结构的唯一性P81岩体结构分类是最终目的在于为岩石工程的建设服务，对于工程岩体而言，由于工程规模和尺寸的变化，岩体结构也发生相对的变化，岩体结构是相对的，只有在确定的地质条件和工程尺寸条件下，工程岩体结构才是唯一确定的。8 结构面的类型有？及特征 P82-83原生结构面；构造结构面；次生结构面。原生结构面：分为沉积结构面，火成结构面，变质结构面。构造结构面：各类岩体在构造运动作用下形成的各种结构面，如解理，劈理，断层，层间错动面等。次生结构面：在地表条件下，由于外力的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙，爆破裂隙，风化裂隙，风化夹层及泥化夹层。9 结构分级：P86分五级：分类依据i. 一般泛指对区域构造起控制作用的断裂带，区域性的深大断裂或大断裂。构成独立的力学介质单元。ii. 延伸数百米至数公里，破碎带宽度比较窄几厘米至数米，包括不整合面，假整合面，原生软弱夹层，层间错动带、风化夹层等。 属于软弱结构面，形成块裂边界iii. 延伸数十米物破碎带，面内不含泥，有具泥模，仅在一个地质时代的地层中分布，有时仅在某一种岩性中分布。像各种类型的断层，原生软弱夹层，层间错动带等 。多数属于硬性结构面，少数属于软弱结构面。iv. 延伸数米，未错动，不加泥，有的呈若结合状态，统计结构面。如解理、劈理、片理、层理、卸荷裂隙、风化裂隙等。坚硬结构面v. 连续性极差，刚性接触的细小或隐微裂面，统计结构面，如微小解理，隐微裂隙和线理等，硬性结构面。10 结构面状态分为三类：非贯通性的，半贯通性的和贯通性的。P8811 结构面的状态对岩体工程性质的影响的有?P88结构面的产状、形态、延展尺度，密集程度（裂隙度和切割度）12 裂隙度 K=n/L 沿该长度内出现的解理数量与长度的比 P8813 切割度：Xe=（a1+a2+an ）/A .P8814 结构面的力学性质：一法向变形，二剪切变形，三抗剪强度。P90要求了解法向应力与结构面闭合量的关系。剪切变形中剪切刚度，（P92），剪切强度，库伦准则（P93 ）。15 结构面的力学性质具有尺寸效应 P95l 随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大。l 由于尺寸的增加，剪切破坏形式由脆性破坏向沿性破坏转化。l 尺寸加大峰值的剪胀角减小。l 随结构面粗糙度减小，尺寸效应减小16 结构强度效应单结构面强度结构效应：P104 法向应力和切应力的公式，库伦准则（省略）。17 岩石的完整性系数Kv P110 岩体中纵波传播速度与岩块中纵波传播速度比值的平方。18 岩体与土体渗流的区别P112-113土体：以空隙为主，1) 土体渗透性大小取决于岩性，土体中颗粒愈细渗透性愈差。2) 土体可看作多孔连续介质。3) 土体渗透性一般具有均质各向同性特点。4) 土体渗流符合达西渗流定律岩体：以裂隙为主1) 岩体渗透性大小取决于岩体中结构面的性质及岩块的岩性。2) 岩体渗流以裂隙导水，微裂隙和岩石空隙储水为其特色。3) 岩体网络渗流具有定向性。4) 岩体一般看做非连续介质（对密集型裂隙可看作等效连续介质）。5) 岩体渗流具有高度的非均质性和各向异性。6) 一般岩体中的渗流符合达西渗流定律（岩溶管道一般属紊流，不符合达西定律）。7) 岩体渗流受应力场影响明显。8) 复杂裂隙系统中的渗流，在裂隙的交叉处，具有偏流效应，即裂隙水流经大小不等裂隙交叉处时，水流偏向宽度大裂隙一侧流动。19 地下水对岩体的物理作用，化学作用，力学作用体现在那几个方面？P116物理作用：1润滑作用； 2软化作用和泥化作用；3结合水的强化作用。化学作用：1离子交换作用，2 溶解和溶蚀作用，3 水化作用，4 水解作用，5氧化还原作用，6 沉淀作用等力学作用：主要通过空隙静水压力和空隙动水压力。静水压力使裂隙产生扩容变形，动水压力对岩体产生切向推力，降低岩土体抗剪强度等。20 岩体指标分类P119RQD=10cm以上（含10cm）的岩心长度比上钻孔长度。21 岩体质量分级，P121岩石的坚硬程度c； 岩体完整性指数KvBQ=90+3C+250KV注：当C 90KV+30,代C 90KV+30 当KV0.04 RC+0.4,代KV0.04 RC+0.4 BQ 分五级 550, 550451, 450351, 350251, 250 .22 稳定性分级 P 123 【BQ】=BQ100（K3+K1+K2）小塌方：塌方高3m,或塌方体积6m 或塌方体积100 m3第三章1 地应力是存在与地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力，绝对应力或原岩应力。它是引起采矿、水利水电、土木建筑，铁路、公路、军事和其他各种地下或露天开挖工程变形和破坏的根本作用力，是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩石工程开挖设计和决策科学化的必要条件。P1292 均匀等压力状态 P129 理想的断面是一个椭圆，水平和垂直方向的两个半轴是长度之比与该断面内水平主应力和垂直主应力之比相等。3 重力作用和构造作用是引起地应力的主要原因。4 地应力的成因 主要与地球的各种动力运动过程有关，其中包括板块边界受压，地幔热对流，地球内应力，地心引力，地球旋转，岩浆侵入，和地壳非均匀扩容，温度不等，水压梯度，地表剥蚀产生的应力场。补加：地应力分布的一些基本规律P133 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，踏上时间和空间的函数。 实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量 水平应力普遍大于垂直应力 最大主应力和最小主应力随深度呈线性增长的关系 最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性 还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征，岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。5 地应力的测量P138 普遍采用应力解除法和水压致裂法 总的是直接测量法和间接测量法两大类。 直接测量法：是由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、补偿应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。在计算过程中并不涉及不同物理量的变换不需要知道岩体的物理力学性质和应力应变关系。扁千斤顶法，水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法均属直接测量法。 间接测量法：不是直接测量应力值，而是借助某些传感元件，或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，如岩体的变形形态，岩体的密度，渗透性，吸水性，电阻，电容的变化，弹性波传播速度的变化等，然后测得间接物理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。套孔应力解除法是目前国内外普遍采用的地应力测量的方法。6 扁千斤顶法：步骤P139 1 在准备测量的岩石表面，安装两个测量柱，并用微米表测量二柱间的距离。2在二测量柱中间位置向岩体挖一个垂直测量柱连线的扁平槽，大小、形状和厚度和千斤顶一致，由于扁槽的开挖造成局部应力释放并引起测量柱间的距离发生变化，记录这一变化。3 将千斤顶完全放入扁槽内部，开始加压，随压力增大，两侧量柱间的距离慢慢恢复，当二测量柱间的距离恢复到扁槽开挖前的大小时，停止加压，记录此时千斤顶的压力，此时的压力即为平行于二测量柱连线方向的应力。7 水压致裂法P141：直接测量，1 打孔盗准备测量的部位，将加压段用封隔器密封起来。 2 向两个封隔器的隔离段注水，不断加压，孔壁开裂，获得开裂压力P1 ，然后继续加压，裂隙扩张到直径3倍时关闭水压，保持水压恒定，此时为关闭压力Ps，3 重新向密封段注射高压水，使裂隙重新打开，记下压力P1 和随后的关闭压力Ps ，这样重复23次，提高准确性。8 声发射法P146 材料在受到外载荷的作用时，其内部储存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响，称为声发射。9 全应力接触法：P148 间接测量法步骤 1 向所要测的岩体内部打大孔，是小孔直径的3倍以上，所测部位在原岩应力区。 2 从大孔打同心小孔，小孔直径有探头直径确定，深度一般为孔径的10倍左右，冲洗小孔，钻小孔需倾斜1到3。 3 安装探头到小孔中央部位。 4 用第一步大孔用的薄壁钻头继续延伸大孔，使小孔周围岩芯应力解除。应力解除引起小孔变形或应变有包括测试探头在内的量测系统测定并通过记录仪器记录下来。通过有关公式即可求小孔周围的原岩应力状态。第四章1 岩石流变理论P198流变概念：流变性质，就是指材料的应力-应变关系与时间因素有关的性质，材料变形中具有时间效应的现象称为流变现象。2 流变有哪些类？P198 蠕变：是当应力不变，应变随时间增加而增长的现象。 松弛：是当应变不变，应力随时间增加而减小的现象。 弹性后效：是加载和卸载时，弹性应变滞后应力的现象。3 蠕变的三个阶段 P198 第一阶段：应变速率随时间的增加而减小，又称为减速应变阶段，或初始应变阶段。 第二阶段：应变速率保持不变，故称等速蠕变阶段。 第三阶段：应变速率增加至道岩石破坏，称为加速蠕变阶段。4 基本元件P201 弹性元件：符合胡克定律，应力应变曲线是直线。 塑性元件：物体所受的应力达到屈服极限时便开始产生塑性变形，即使应力不在增加，变形仍不断增长。 粘性元件：牛顿流体是一种理性粘性体，即应力与应变速率成正比。P2025 广义开尔文体P208 力学模型（省略），广义开尔文体蠕变曲线在P209，自己看。6伯格斯体 P212 自己看7 西原体P214 自己看 西原体模型反映当应力水平较低时，开始变形较快，一段时间后逐渐趋于稳定成稳定蠕变，当应力水平等于和超过岩石某一临界值后，转化为不稳定蠕变，他能反映许多岩石蠕变的这两种状态，故此模型在岩石流变学中应用广泛，他特别适用于反映流变特征。8 岩石的长期长度P217 有两种测定方法第一种： 可以通过各种应力水平长期恒载蠕变实验得出，设在多个载荷由大到小，绘制时间和应变的曲线，得到破坏时经历的时间t1,t2 ,t3、以横轴表示破坏前经历的时间，纵轴表示应力值，作出破坏应力和破坏前经历时间是关系曲线，称为长期强度曲线。所得曲线的水平渐进线在纵轴上的截距，即为长期强度曲线。第二种我觉的太麻烦，自己看看。9 库伦准则 P219 222，重要是要理解岩石是强度。岩石的破坏主要是剪切破坏。抗摩擦强度等于岩石本身抗剪切的粘结力和剪切面法向应力产生的摩擦力。 正应力，粘结力，内摩擦角，等第六章1 P309 轴对称圆形巷道围岩的弹性应力状态很重要，很有可能出计算题。可以看一下第六章后面的习题一。P311 （6-12） 的公式记住。2 P314 公式（6-29） 省略。可能出计算题。3 普氏地压学说，b=a/f P331 （6-73） 和（6-75）可能出计算题。4 维护岩石地下工程稳定的基本原则有？P336-338一 合理利用和充分发挥岩体强度。 1 在充分比较施工和维护稳定两个方面经济合理性的基础上，尽量将工程位置设计在岩性好的岩层中。 2 避免岩石强度的损坏。在施工中要特别注意加强防、排水工作。采用喷混凝土的方法封闭岩石，防止软化，风化，也是维护巷道稳定的有效措施。 3 充分发挥岩体的承载能力。在围岩承载能力允许的范围内，适当的围岩变形可以增加围岩的内应力，使其更多的承受地压作用，减少支护是强度和刚度要求。 4 加固岩体。当岩体质量较差时，可以采用锚固、注浆等方法来加固岩体，提高岩体的强度及承载能力。二 改善围岩的应力条件 1 选择合理的隧道（巷）断面的形状和尺寸。 2 选择合理的位置和方向。使隧道的轴线方向尽量和最大主应力的方向一致。 3 “卸压”方法。三 合理支护 包括支护的形式、支护刚度、支护时间、支护受力情况的合理性以及支护的经济性。四 强调检测和信息反馈。 5 支护的分类与围岩P339 支护分为普通支护和锚喷支护。 普通支护是在围岩外围设置支撑和围岩结构。可以分为刚性支护和可缩性支护。 锚喷支护是靠置入岩体内部的锚杆对围岩起到稳定作用。6 围岩抗力：是指支护在挤压围岩时引起的围岩对支护的作用。因此可以说它是一种被动产生的作用。P3407 锚喷支护：是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。P343锚杆 分为端头锚固，全长锚固。锚杆长度的计算： L=L1+L2+L3 L1是外漏长度取决于锚杆类型和构造要求；L2为有效长度；L3为锚入坚硬稳定岩层的长度。8 锚索和锚杆的区别？P346 两者处规格尺寸和载荷能力外，主要在于锚索一般需要施加预应力。9围岩表面位移的测量 P348 1 裂隙位移的人工观测。 2 围岩表面位移的仪表观测。收敛计、测杆、测枪、滑尺等进行测量。 3 围岩表面位监测预警方法。10 弹性波在岩体中的传播特性P351 以下条件传播较快：坚硬的岩体；裂隙不发育和风化程度低的岩体；孔隙率小、密度大、弹性模量大的岩体；抗压强度大的岩体；断层和破碎带少的或其规模小的岩体；在岩体受压方向上。岩体的湿度也影响传播速度弹性波测定围岩松动圈 ：松动圈是设计支护强度和参数的重要依据。预先在峒室的岩壁面上打一排垂直于壁面的扇形测孔，其深度因大于松动圈的范围，将发射换能器和接收换能器构成的组合体放入充满水的测孔中，自空口开始每间隔一定间距读一次岩体的声波传播时间，根据发射和接收换能器间的距离算出声波的传播速度，松动圈范围内的岩体破碎，裂隙发育，波速较低；应力升高区内裂隙被压缩，