河南工业大学岩石力学复习资料

1 Jerry 河南工业大学岩石力学复习资料河南工业大学岩石力学复习资料 学长精心之作学长精心之作 第一章第一章绪论绪论 1 1 岩石 岩石 由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚成的自然地质体 2 2 岩体 岩体 指一定工程范围内的自然地质体 岩石与岩体的重要区别在于岩体包括若干不连 续面 导致岩体的强度远远低于岩石的强度 3 3 按照成因 岩石可以分为按照成因 岩石可以分为岩浆岩 沉积岩和变质岩 岩浆岩的矿物化学成分和物理性质 比较稳定 通常具有较高的力学强度和均质性 沉积岩的物理性质不仅与矿物和岩屑的成分 有关 还与胶结物性质有很大联系 具有层理构造 沿不同方向表现出不同的力学性能 变 质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关 还与变质作用的性质和变质程度有关 第二章第二章岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质 1 1 蠕变蠕变 在应力为恒定的情况下 岩石的变形随时间变化的现象 2 2 岩石的相对密度 岩石的相对密度 比重瓶法 3 3 孔隙率 孔隙率 孔隙体积和试样总体积的比值 孔隙比 孔隙比 孔隙体积与固体体积的比值 岩石吸岩石吸 水率水率 吸入水的质量与固体质量的比值 岩石的膨胀性 室内膨胀实验 4 4 影响单轴受压实验结果的因素 影响单轴受压实验结果的因素 试件的形状 尺寸 加载速率 5 5 岩石的抗剪强度 岩石的抗剪强度 室内实验 直剪实验 楔形剪切实验 三轴压缩强度实验 室外实验 6 6 劈裂法间接劈裂法间接测定岩石抗拉强度 7 7 松弛 松弛 在应变保持恒定的情况下 岩石的应力随时间减少的现象 8 8 岩石流变 岩石流变 岩石矿物组构随时间不断调整重组 应力应变状态也随时间持续变化的性质 又称为岩石的粘性 9 9 长期强度 长期强度 岩石的强度随荷载作用时间的延长而降低 把作用时间 t 趋于无穷大时的强 度称为岩石的长期强度 10 10 弹性后效 弹性后效 岩石的应变滞后于应力的效应 11 11 岩石在单轴受压试验下的变形特征 岩石在单轴受压试验下的变形特征 OA 区段 曲线稍微上扬 初始的微裂隙受压闭合 AB 区段 近似于弹性工作状态 应力应变曲线近似为直线 BC 区段 曲线向下弯曲 处于 非弹性阶段 主要是平行于荷载方向开始出现新的微裂缝以及裂缝的不稳定 B 点是岩石 由弹性状态转变为非弹性状态的转折点 CD 区段 下降段 为破坏阶段 C 点的纵坐标为 岩石单轴抗压强度 Rc 第三章第三章岩体的力学性质岩体的力学性质 1 1 结构面 结构面 岩体经历的地质历史过程中形成的不连续面 包括原生结构面 构造结构面和 次生结构面 原生结构面的特征和成岩条件密切相关 构造结构面是岩体受地壳作用形成 以断层的规模最大 节理的分布最广 次生结构面是在外应力变化 应力变化 爆破 形成 的结构面 发育多呈无序状的 不平整 不连续的状态 2 2 断层 断层 正断层 逆断层和平移断层 节理 张节理 剪节理和层面节理 3 3 切割度 切割度 表示结构面的延展性 说明结构面在岩体中分离的程度 2 Jerry 4 RQD4 RQD 岩石质量指标 指岩石钻探时的复原率 BQ 岩石基本质量指标 RMR 岩石的 ISR 分类指标值 也叫岩体评分值 5 由于岩体中存在若干不连续的结构面 导致岩体的强度远远低于岩石的强度 受到岩块 和结构面强度及其组合方式的控制 如果岩体中结构面不发育 岩体的强度大致和岩石的 强度接近 可视为均质体 如果岩体将发生沿某一特定结构面滑动破坏时 其强度取决于 结构面的强度 第四章第四章岩体地应力及其测量方法岩体地应力及其测量方法 1 1 地壳浅部地应力分布规律 地壳浅部地应力分布规律 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场 是时间和空 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 平均水平应 力与垂直应力的比值随深度的增加而减小 最大水平主应力和最小水平主应力也随深度线性 增长 2 2 为测压系数 定义为某点的水平应力与该点的垂直应力的比值 可大于 1 可小于 1 3 3 地应力测量的重要性 地应力测量的重要性 目的是为了了解岩体中存在的应力大小和方向 从而为分析岩体 工程的受力状态以及支护提供依据 同时还是预报岩体失稳破坏和岩爆的有力工具 4 4 岩爆 岩爆 围岩处于高应力场条件下所产生的岩片飞射抛洒及洞壁片状剥落的现象 5 5 地应力测量方法 地应力测量方法 直接测量和间接测量 主要方法有 水压致裂法 应力解除法 应力恢复 法 声发射法 第五章第五章岩石地下工程岩石地下工程 1 1 围岩 围岩 指地壳中受地下工程开挖扰动影响的那部分岩土体 通常等于地下工程横剖面中 最大尺寸的 3 5 倍 2 2 围岩应力重分布 围岩应力重分布 开挖扰动而引起岩体中原有应力大小方向和性质变化的作用 3 3 二次应力 二次应力 重分布后围岩应力状态对应的应力 4 4 围岩应力 围岩应力 对围岩进行支护时 变形破坏的围岩对支护结构施加的荷载 计算题 计算题 1 已知岩样的容重 22 5kN m3 比重 天然含水量 试计算该 80 2 s G 8 0 岩样的孔隙率 n 干容重及饱和容重 d m 答 因为 所以 20 83 kN m3 01 0 1 d 10 01 d 24 09 1 d s n G 水 23 19 kN m3 md n 水 2 将一个岩石试件进行单轴试验 当压应力达到 100MPa 时即发生破坏 破坏面与最大 主应力平面的夹角 即破坏所在面与水平面的仰角 为 65 假定抗剪强度随正应力呈 线性变化 即遵循莫尔库伦破坏准则 试计算 1 内摩擦角 2 在正应力等于零的那 3 Jerry 个平面上的抗剪强度 3 在上述试验中与最大主应力平面成 30 夹角的那个平面上的 抗剪强度 4 破坏面上的正应力和剪应力 5 预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度 解 1 2 45 4045652 2 sin1 cos2 1 c Rc 因为 2cos40 100 1 sin40 c 所以MPa23 30c MPa30 23tan c 3 2sin 2 31 MPa