岩石力學知識要點

2021-07-04 18:04:20 字數 4202 閱讀 8282

第一章1、 岩石:經過地質作用而天然形成的(一種或多種)礦物集合體

3、 岩石力學研究的基本內容:

1 基本理論:岩體地應力、岩體強度、岩體變形、裂隙水力學

2 材料試驗:現場試驗和室內試驗

3 工程應用:邊坡工程、地下洞室、壩基穩定

第二章1、岩石的裂隙連通率:巖裂隙面方向(a為裂隙面長度,b為岩橋長度)

2、橫管各向異性:同一層面內力學性質相同,而不同層面內力學性質有差異的性質

3、岩石的物理性質指標:

(1)孔隙率:岩石內空隙體積與總體積之比,

(2)吸水率: ①自然吸水率:岩石在常溫下浸水48小時後岩體內的含水量與岩石幹重量的比值

飽和吸水率:巖樣在強制狀態下(真空、煮沸或高壓下)巖樣最大吸水量與岩石幹重量的比值

(3)軟化係數:岩石試件的飽和抗壓強度與幹抗壓強度的比值,用表示,

4、岩石的滲透係數:受承壓水作用的岩體,在節理裂隙等結構面上將產生滲流,其滲

透性大小工程上一般用滲透係數k表示(cm/s)

注意:k不僅與岩體性質有關,還與岩體的應力狀態有關,即拉壓有關。

1 當外壁水壓力大於內壁水壓力時,水從外壁流向內壁,巖樣受壓

2 當內壁水壓力大於外壁水壓力時,水從內壁流向內壁,巖樣受拉

一般來說》

5、岩體質量指標rqd值的概念: 6、岩體分類應考慮的因素:岩塊強度、rqd值、節理間距、節理條件及地下水

第三章1、岩石的三種破壞形式及特徵?

①脆性破壞:發生破壞時變形很小,明顯聲響,一般發生單軸或者是地圍壓堅硬岩石(岩爆)

②延性破壞(塑性破壞):破壞時變形較大,有明顯的「剪脹效應」,一般發生在較軟弱岩石或者是高圍壓堅硬岩石

③弱面剪下破壞:岩層中存在節理、裂隙、層理、軟弱夾層等軟弱結構面,岩層整體性受到

破壞,在外荷載作用下當結構面上的剪應力大於該面上的強度時,岩體

發生沿弱面的剪下破壞

2、岩石的抗剪斷強度、抗剪強度的概念:

①抗剪強度:岩石沿原生結構面或已被剪斷的結構面剪下滑動時的「摩擦阻力」

②抗剪斷強度:完整岩塊、岩石被剪斷時表現出的「抵抗剪下破壞」的強度

3、岩石的單軸抗壓、抗拉、抗剪強度的概念:

①單軸抗壓強度:岩石試件在單軸壓力(無圍壓而軸向加壓力)下抵抗破壞的極限能力或極限強度,數值上等於破壞時的最大壓應力

②抗拉強度:岩石的抗拉強度是指岩石試件在單向拉伸條件下試件達到破壞的極限值,它在數值上等於破壞時的最大拉應力。

③岩石的抗剪強度:就是岩石抵抗剪下滑動的能力,它是岩石力學中需要研究的最重要指標之一,往往比抗壓和抗拉強度更有意義

4、圍壓對岩石(岩體)的影響:岩石的強度隨著圍壓的增加而增加,岩石的性狀隨著圍壓的增加而由脆性轉換為延性

5、根據m-c強度條件推證岩石的單軸抗壓強度、抗拉強度分別為:

推證:設滑動面與大主應力的夾角為,則有:

由m-c強度準則知:,將及帶入其中可得:

對於破壞面有,,,上式可寫為:

①單軸壓力作用下有: 帶入其中可得

②單軸拉力作用下有: 帶入其中可得

6、說明格里菲斯強度理論的基本觀點和推導思路:

(1)基本觀點:格里菲斯人為材料內部存在著許多細微裂隙,在力的作用下,這些細微裂隙的周圍特別是縫端,可以產生應力集中現象。材料的破壞往往從縫端開始,裂縫擴充套件,最後導致材料的完全破壞,屬於微觀強度理論。

(2)推導思路:①從岩石中取出任一條裂縫,簡化為橢圓裂紋(長軸a、短軸b外部應力場σ1、 σ3;

②分析裂紋周邊的切向應力σb,取σbmax;

③求危險裂紋方向β(從若干條裂紋中挑出最危險裂紋);

④與材料引數建立聯絡,匯出強度準則;

7、說明岩石強度的主要因素:①礦物成分:造岩礦物強度越高,顆粒級配越好,岩石強度就越高②節理裂隙發育程度:

節理裂隙越發育,岩石強度越低③圍壓水平④加荷速度:速度越快,強度越高⑤含水率:含水率越大,強度越低⑥層面方向

8、說明岩體中軟弱結構面的強度分析方法:

9、說明岩石抗剪強度巴頓公式中各符號的含義及如何取值?

jrc——節理(結構面)粗糙係數,介於0—20之間,由實測起伏狀態,十條標準剖面對比確定

——裂隙面圍岩的抗壓的強度

——節理(結構面)基本摩擦角(光面摩擦角)

——節理(結構面)的法向應力

——節理(結構面)的抗剪強度

第四章1、岩石的彈性、塑性、粘性變形的概念

①彈性變形:荷載卸去後,變形可恢復。包括線性和非線性(彈性後效,粘彈性)

②塑性變形:荷載卸去後,變形不能全部恢復,殘留一部分永久變形。

③粘性變形:荷載一定,變形隨時間t增加而增加。

2、岩石的曲線一般包括哪幾個階段?其變形特徵如何?

①oa段——壓密階段:岩體中細微裂隙受壓閉合

②ob段——線彈性階段:解除安裝後變形可恢復,岩石顆粒變形

③bc段——強化階段:解除安裝後變形不能完全恢復

④cd段——軟化階段:ε↑,強度下降,塑性變形比重大

3、岩石的彈模、變模切線、割線的概念?

(1)彈性模量:是指單軸受力時正應力σ與彈性正應變εe之比分為:

①初始彈性模量:曲線上零荷載時的切線斜率

②切線彈性模量:曲線在某點處切線斜率,隨應力狀態變化

③平均彈性模量:曲線近乎直線段的平均斜率

④割線彈性模量:原點與曲線上某點連線的斜率

(2)變形模量:岩石的變形模量是以正應力σ與總應變ε(為彈性應變εe與塑性應變εp之和的比值表示

4、岩石的彈性抗力係數和單位彈性抗力係數的概念?

①彈性抗力係數:用以表示岩石反力(彈性抗力)大小的係數,其物理意義是:使隧洞周圍的岩石達到乙個單位變形時所需要的壓力大小

②單位彈性抗力係數:隧洞半徑d=1m時,產生單位位移所需的壓力,

5、動彈模概念及與靜彈模的關係?

概念:通過激振(**波、聲波等)岩石的方式,測定彈性介質(岩體中)的波速,並換算得到的岩體彈性模量稱為動彈模,用表示

與靜彈模的關係:用動力法測得的彈性模量比靜彈模要大,一般動彈模ed=(1.0~2.56)靜彈模es ,工程上一般取ed=1.3 es

6、岩石蠕變概念及三種蠕變型別?(初期、恆速、加速)

岩石蠕變:指岩石在應力恆定情況下,應變隨時間增長的特性

1 初期蠕變:應變—時間曲線向下彎曲,蠕變速率遞減,變形可完全恢復

2 恆速蠕變:曲線有近似不變的斜率,單位時間應變增加相同,變形部分可恢復

3 加速蠕變:蠕變速率不斷增大,變形破壞

7、試寫出馬克思威爾和凱爾文蠕變模型的微分形式本構關係?

馬克思威爾模型凱爾文模型

①馬克思威爾模型凱爾文模型:

彈性元件與粘性元件串聯,有彈性元件與粘性元件併聯,有

而或者或者第五章

1、岩體地應力二次應力概念?

由於人類活動(工程開挖,修建建築物)影響一定範圍的天然應力,這種岩體被撓動後的應力稱為「重分布應力」或「二次應力」

2、說明形成岩體地應力的主要力源,以及影響地應力分布的主要因素?

主要力源:自重應力和構造應力

影響岩體天然應力大小和分布規律的因素很多,主要有岩體自重(自重應力)、地質構造運動(構造應力)等;此外,成岩過程中的物理化學變化、地形地貌、地溫梯度岩體特性等均對岩體天然應力有不同程度的影響。

3、結合圖說明應力解除法和應力恢復法的基本原理?

①應力解除法基本原理:(共同點)通過解除岩體中應力→量測孔徑(孔底、孔壁)變形(應變)→利用彈性理論→反求外部釋放應力(地應力)

應力恢復法示意圖

②應力恢復法基本原理:在量測部位→磨平→貼應力片→初始讀數;開挖(沿與待測主應力垂直方向開槽)→地應力釋放→應變增加;利用扁千斤頂反向加壓(應力恢復)→使應變讀數恢復至初始讀數

地應力=反向油壓

4、掌握條件下圓孔周邊上的切向應力集中程度,橢圓洞室與a,b的關係?

(1) ①時時,

從以上可以看出:洞壁處有較大的切向應力, 從以上可以看出:①圍岩中的徑向應

洞室邊界附近產生應力集力均小於岩體中

中現象的初始應力

圍岩中的切向應力均大於岩體中

的初始應力

若令帶入,則有

(2),洞頂受拉;洞頂受壓

,拱腰受拉;拱腰受壓

設計中可以根據通過調整長短軸之比使橢圓洞室切向均勻受力

5、地下洞室軸線及體形與地應力特徵的關係,地下洞室岩壁穩定性如何判定?如何確定支護力?

第六章1、山岩壓力的概念(鬆動、變形)?

把由於地下洞室開挖形成的圍岩變形或破壞,且作用於襯砌(支護)上的壓力,稱為山岩壓力,包括鬆動和形變壓力

2、影響山岩壓力的主要因素?

岩石力學考試

選擇題1 在工程實踐中,洞室圍岩穩定性主要取決於 b a 岩石強度 b 岩體強度 c 結構體強度 d 結構面強度 計算題7.1解釋岩體原始應力 二次應力 圍岩壓力。7.2某直牆型隧道處於 類圍岩,浄寬5.5m,浄高7.4m,圍岩容重 r 20適用鐵路隧道計算方法確定圍岩壓力。7.3一直牆型隧道建於軟...

《岩石力學》複習

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岩石力學課件

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