岩石力学复习重点

word文档可自由复制编辑1岩石力学与工程学科定义。岩石力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。2岩石力学与工程的任务、研究对象以及其研究范围。3岩石力学与工程的研究方法。1)工程地质研究方法2）科学实验方法3）数学力学分析方法4）整体综合分析方法第一章岩石物理力学性质1岩石的物理性质（几个重要概念：容重的测量方法P25\吸水率、抗冻性、软化性）容重的测量方法：A、量积法测定岩石的容重B、水中称重法测定岩石的容重C、蜡封法测定岩石的容重学性质。吸水率：岩石在一定条件下吸收水分的性能称为岩石的吸水性。抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。软化性：岩石浸水后强度降低的性能称为岩石的软化性。2岩石的力1点荷载强度指标是一种最简单的岩石强度试验，其试验所获得的强度指标可用做岩石分级的一个指标，有时可代替单轴抗压强度。岩石的抗剪切强度：岩石在在剪切荷载作用下达到破坏所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度。剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验和限制性剪切强度试验二类。2.试件在单轴压缩状态下的主要破坏形式1)X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。2)单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。3)塑性流动变形，线应变≥10％。4)拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生拉应力。这是泊松效应的结果。这种类型的破坏就是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。3.用能量法解释刚性实验机的工作原理试件受压，试验机框架受拉，刚性试验机4.全程应力应变三个用途1.预测岩爆2.预测蠕变破坏3.预测循环加载条件下岩石的破坏5.全程应力应变曲线及解释

6.影响岩石力学的主要因素影响岩石力学性质的因素很多，如水、温度、风化程度、加荷速率、围压的大小、各向异性等，对岩石力学性质都有影响。第二章岩体力学性质1.完整性系数、RQD、裂隙度及切割度完整性系数：又称裂隙系数，为岩体与岩石的纵波速度之比的平方。RQD：将长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，成为岩石质量指标。裂隙度：指沿取样线方向单位长度上的节理数量。切割度：指岩体被节理割裂分离的程度。2.地应力对岩体力学性质的影响1)地应力影响岩体的承载能力2)地应力影响岩体的变形和破坏机制3)地应力影响岩体中的应力传播法则3结构面力学性质的尺寸效应主要体现在哪些方面？①随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大；=2\*GB3②由于尺寸的增加，剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化；③尺寸加大，峰值剪胀角减小，④随结构面粗糙度减小，尺寸效应也在减小。4工程岩体分级标准进行围岩分级（计算）第三章地应力及其测试1地应力定义：地应力可以概要定义为存在于岩体中未受扰动的自然应力，或称原岩应力。地应力的成因：1)地应力形成主要与地球的各种动力运动过程有关：板块挤压、地球旋转、地心引力（重力场）等2)温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其他物理化学变化等也可以引起相应的应力场，其中，构造应力场和重力应力场是地应力场的主要组成部分2.地应力基本分布规律1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函2）垂直应力随深度的变化规律。垂直应力随深度线性增加3）水平应力普遍大于垂直应力4）平均水平应力与垂直应力之比随深度增加而减小，且趋近于15）最大和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系6）最大水平主应力与最小水平主应力之差随深度增加而增大,一般差别很大。3.地应力测试方法分类测量手段：构造法、变形法、电磁法、地震法、放射性法。测量原理：直接测量：偏千斤顶法、刚性包体应力计法、水压致裂法、声发射法间接测量：全应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物理探测法4.扁千斤顶发测量步骤1)在准备测量应力的岩石表面，如地下巷道、硐室的表面，安装二个测量柱，并用微米表测量二柱之间的距离。2)在与二测量柱对称的中间位置向岩体内开挖一个垂直于测量柱连线的扁槽，槽的大小、形状和厚度需和扁千斤顶相一致，一般槽的厚度为5—10mm，由盘锯切割而成。由于扁槽的开挖，造成局部应力释放并引起测量柱之间距离的变化，测量并记录这一变化。3)将扁千斤顶完全塞入槽内，必要时需注浆将扁干斤顶和岩石胶结在一起。然后用电动或手动液压泵向其加压随着压力的增加，二测量柱之间的距离亦增加当二测量柱之间的距离恢复到扁槽开挖前的大小时，停止加压，记录下此时扁千斤顶中压力该压力称为“平衡应力’或“补偿应力”，等于扁槽开挖前表面岩体中垂直于扁千斤顶方向，也即平行于二测量柱连线方向的应力。5.声发射测试原理。当需要测定岩体中某点的应力状态时，人为的将该处岩体单元和周围的岩体分离，此时，岩体单元上所受的拉力将被解除。同时，该单元体的几何尺寸也将产生弹性恢复。应用一定的仪器，测定弹性恢复的应变值或变形值，并且认为岩体时连续、均质和各向同性的弹性体，于是就可以借助弹性理论的解答计算岩体单元所受的应力状态。流程要点：切断联系、解除应力、应变恢复、测试应变、计算应力第四章岩石本构关系与强度理论1.库伦准则固体内任一点发生剪切破坏时，破坏面上的剪应力(τ)应等于或大于材料本身的抗切强度(C)和作用于该面上由法向应力引起的摩擦阻力(σtgφ)之和。2.莫尔强度理论时，滑动平面上的剪应力达到一取决于正应力与材料性质的最大值，即。优点：(1)适用塑性岩石及脆性岩石的剪切破坏；(2)反映岩石抗拉强度远小于抗压强度特性;(3)能解释岩石在三向等拉时破坏，在三向等压时不会破坏（曲线在受压区不闭合）的特点。缺点:(1)忽略了中间主应力的影响，与试验结果有一定的出入。(2)该判据只适用于剪破坏，受拉区的适用性还值得进一步探讨，不适用于膨胀或蠕变破坏。3.格里菲斯强度理论脆性材料断裂的起因是分布在材料中的微小裂纹尖端有拉应力集中。结论：(1)材料的单轴抗压强度是抗拉强度的8倍，其反映了脆性材料的基本力学特征。(2)材料发生断裂时，可能处于各种应力状态。不论何种应力状态，材料都是因裂纹尖端附近达到极限拉应力而断裂开始扩展，即材料的破坏机理是拉伸破坏。新裂纹与最大主应力方向斜交，而且扩展方向会最终趋于与最大主应力平行。Griffith强度准则只适用于研究脆性岩石的破坏。Mohr-coulomb强度准则的适用性一般的岩石材料。第六章岩石地下工程1岩石地下工程：地下岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程。常见的地下工程:矿山坑道、铁路及公路隧道、水工隧道、地下发电站厂房、地下铁路及地下停车场、地下储油库及储气库、地下弹道导弹发射井、地下飞机库、地下核废料密闭储存库等。2.维护岩石地下工程稳定性的基本原则1.合理利用和充分发挥岩体强度1）把工程设计在岩石条件好的岩体中；2）避免岩石强度的损坏，如采用光面爆破等措施；3）充分发挥围岩的承载能力，让围岩在脱落点以前充分释放弹性能，从而有利于降低支护强度。4）加固岩体，如采用喷、锚、网技术对围岩进行支护2.改善围岩的应力条件1）选择合理的隧道断面形状和尺寸。巷道的尺寸设计应尽量避免围岩处于拉伸状态。2）选择合理的位置和方向。工程布置在免受构造应力影响的位置，使轴线方向与最大主应力方向一致。3）“卸压”方法。通过钻孔或爆破方法使巷道周围岩石的应力集中系数降低3.合理支护（合理支护包括支护的形式、支护时间、支护刚度和支护受力情况的合理，支护经济。4.强调监测和信息反馈3.新奥法：在岩体或土体中设置的以使地下空间的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的的设计施工方法，其核心是利用围岩的自承作用来支撑隧道，促使围岩本身变为支护结构的重要组成部分，使围岩与构筑的支护结构共同形成坚固的自承环。软岩：1）地质软岩定义：指单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总称。2）工程软岩概念：指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。第七章岩石边坡工程1极限平衡法：更是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理分析各种破坏模式下的受力状态，以及边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。安全系数（稳定性系数）：为最危险破坏面作用的最大抗滑力与下滑力的比值。2岩质边坡的破坏模式及边坡稳定性的因素破坏模式：滑坡、崩塌、滑塌。边坡稳定性的因素：1.结构面在边坡破坏中的作用（边破变形与破坏的首要原因，在于坡体中存在各种形式的结构面。岩体的结构特征对边坡应力场的影响主要表现为由于岩土体的不均一和不连续性，使沿结构面周边出现应力集中和应力阻滞现象。因此，它构成了边坡变形与破坏的控制性条件，从而形成不同类型的变形与破坏机制。边坡结构面周边应力集中的形式主要取决于结构面的产状与主压应力的关系。）2.边坡外形改变对边坡稳定性的影响（水的冲刷及人工削坡时,切露了控制斜坡稳定的主要软弱结构面，形成或扩大了临空面，使坡体失去支撑，会导致斜坡的变形与破坏。坡角增加时，坡顶及坡面张力带范围扩大，坡脚应力集中带的最大剪应力也随之增大。坡顶、坡脚应力集中增大，会导致斜坡的变形与破坏）3.岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响风化作用、水的浸润作用使坡体强度减小，坡体稳定性大大降低，加剧了斜坡的变形与破坏。4.各种外力直接作用对边坡稳定性的影响区域构造应力的变化、地震、爆破、地下静水压力和动水压力，以及施工荷载等，都使斜坡直接受力，对斜坡稳定的影响直接而迅速。第八章岩石地基工程1.地基承载力的确定方法1）简单确定根据现场岩石类别、风化程度由地基规范表确定；通过理论计算确定。2）准确确定岩体现场荷载试验；室内饱和单轴抗压强度试验。设计中因建筑物级别不同，选用不同的方法。2.溶洞顶板坍塌自行填塞法该方法适用于顶板严重风化,裂隙发育,