岩體：是指在地質歷史過程中形成的，由岩塊和結構面網路組成的，具有一定的結構並賦存於一定的天然應力狀態和地下水等地質環境中的地質體。
結構面：是指地質歷史發展過程中，在岩體內形成的具有一定的延伸方向和長度，厚度相對較小的地質介面或帶。
結構面的成因型別：（一）地質成因型別：1、原生結構面 2、構造結構面 3、次生結構面；（二）力學成因型別：1、張性結構面 2、剪性結構面
岩石的吸水性指標：
1、 吸水率：是指岩石試件在大氣壓力和室溫條件下自由吸入水的質量mw1與巖樣幹質量ms之比。
2、 飽和吸水率：是指岩石試件在高壓（一般壓力為15mp）或真空條件下吸入水的質量mw2與巖樣幹質量ms之比。
3、 飽水系數：岩石的吸水率wa與飽和吸水率wp之比。
岩石的軟化性指標：
軟化係數（kr）：岩石試件的飽和抗壓強度與幹抗壓強度的比值。
軟化係數是評價岩石力學性質的重要指標。
當軟化係數kr＞0.75時，軟化性弱，抗凍性和抗風化能力強；當軟化係數kr＜0.75時，軟化性較強，工程地質性質差。
岩石的抗凍性指標：
1、 抗凍係數（rd）：是指岩石試件經反覆凍融後的幹抗壓強度與凍融前乾抗壓強度之比。
2、 質量損失率（km）：是指凍融試驗前、後幹質量只差（ms2-ms1）與試驗前乾質量ms1之比。
岩石單軸抗壓強度，實驗方法：（1）抗壓實驗——完整 （2）點荷載實驗——分散
岩石的三軸壓縮強度
單軸抗拉強度：岩塊試件在單向拉伸時能承受的最大拉應力。
岩石單軸抗拉強度的確定：岩塊的抗拉強度是通過室內試驗測定的，其方法包括直接拉伸法和間接法兩種。在間接法中，又有劈裂法、抗彎法及點載荷法等。其中以劈裂法和點載荷法最常用。
剪下強度：
1、 抗剪斷強度：是指試件在一定的法向應力作用下，沿預定剪下面剪斷時的最大剪應力。
2、 抗切強度：是指試件上的法向應力為零時，沿預定剪下面剪斷時的最大剪應力。
3、 摩擦強度：是指試件在一定的法向應力作用下，沿已有破裂面（層面、節理等）再次剪下破壞是的最大剪應力。
結構面的變形與強度性質：
1、 法向剛度：在法向應力作用下，結構面產生單位法向變形所需要的應力，數值上等於σn-vｊ曲線上一點的切線斜率。是反映結構面法向變形性質的重要引數。
2、 剪下剛度：是反映結構面剪下變形性質的重要引數，其數值等於峰值前τ-u曲線上任一點的切線斜率。
3（剪斷凸起條件）
圖：12、
3、測算岩體的變形試驗：1、承壓板法 2、鑽孔變形法 3、狹縫法
岩體的剪下強度：1、抗剪斷強度 2、抗剪強度 3、抗切強度
rqd：大於10cm的巖芯累計長度與鑽孔進尺長度之比的百分數。
rmr分類：1、根據各類引數的實測資料，按岩塊強度、rqd值、節理間距、節理條件及地下水條件評分。2、將給類引數的評分值相加得岩體質量總分rmr值，並依節理方位對岩體穩定是否有利作適當的修正。
3、用修正後的岩體質量總分rmr值，查得岩體類別及相應的不支護地下開挖的自穩時間和岩體強度指標（c、ф）。
bq法分類：
1、按岩體的基本質量指標bq=90+3σcw +250 kv 進行初步分級。
當σcw＞90 kv＋30時，以σcw＝90kv＋30和kv代入上式計算bq值；
當kv＞0.04σcw＋0.4時，以kv＝0.04σcw＋0.4和σcw代入上式計算bq值。
σcw為岩塊飽和單軸抗壓強度 kv為岩體的完整性係數
2、 針對各類工程岩體的特點，考慮其他影響因素對bq進行修正
［bq］＝bq－100(k1＋k2＋k3)
k1-地下水影響修正係數；
k2-主要軟弱面產狀影響修正係數；
k3-天然應力影響修正係數。
3、 按修正後的［bq］進行詳細分級
天然應力：人類工程活動之前存在於岩體中的應力
重分布應力：人類在岩體表面或岩體中進行工程活動的結果，必將引起一定範圍內岩體中天然應力的改變。岩體中這種由於工程活動改變後的應力。
岩體中天然應力分布的規律：
1、 地殼中主應力一壓應力為主，方向基本上是垂直和水平的
2、 天然應力場是乙個具有相對穩定性的非穩定應力場，是時間和空間的函式
3、 垂直天然應力隨深度呈線性增長
4、 水平天然應力分布比較複雜
5、 天然水平應力與垂直應力的比值——天然應力比值係數
6、 乙個相當大的區域內，最大主應力方向是相對穩定的
7、 區域構造場常常決定區域性點的主應力
8、 天然應力狀態——三維應力狀態
岩體天然應力測量：1、應力恢復法 2、套心法 3、水壓致裂法
岩石的強度理論：
1、庫倫強度準則：
（1）式子：剪下式三向應力式
單向應力式
（2）應用：①判斷岩石在某一應力狀態下是否破壞（用應力圓）②**破壞面的方向
③進行岩石強度計算
（3）原理：岩石的破壞主要是剪下破壞，岩石的強度，及抗摩擦強度等於岩石本身抗剪下摩擦的粘結力和剪下面上法向力產生的摩擦力。
邊坡岩體應力的分布規律：
1、 無論在什麼樣的天然應力場下，邊坡面附近的主應力跡線均明顯偏轉，表現為最大主應力與坡面近於平行，最小主應力與坡面近於正交，向坡體內逐漸恢復初始應力狀態。
2、 由於應力的重分布，在坡面附近產生應力集中帶，不同部位其應力狀態是不同的。在坡腳附近，平行坡面的切向應力顯著公升高，而垂直坡面的徑向應力顯著降低，由於應力差大，於是就形成了最大剪下應力增高帶，最易發生剪下破壞。在坡肩附近，在一定條件下坡面徑向應力和坡頂切向應力可轉化為拉應力，形成一拉應力帶。
邊坡越陡，則帶範圍越大，因此，坡肩附近最易拉裂破壞。
3、 在坡面上各處的徑向應力為零，因此坡面岩體僅處於雙向應力狀態，向破內逐漸轉為三向應力狀態。
4、 由於主應力偏轉，坡體內的最大剪應力跡線也發生變化，由原來的直線變為凹向坡面的弧線。
穩定性計算方法：
圍岩應力重分布作用：地下開挖後圍岩中應力應變調整而引起圍岩中原有應力大小、方向和性質改變的作用。
圍岩壓力：地下洞室圍岩在重分布應力作用下產生過量的塑性變形或鬆動破壞，進而引起施加於支護襯砌上的壓力。
計算題：
1. 如圖2，岩塊試件受雙向應力狀態，其應力量:σx=12mpa,σy=20mpa,τxy=-8mpa，求：
(1)繪出代表應力狀態的摩爾應力圓，並根據圖形確定其主應力的大小與方向(σ1與x軸的夾角）
(2)用解析法和**法求圖中斜面上的正應力σn和剪應力τn，並進行對比。
（1）（2）解析法：
**法：
2. 假定岩石中一點的應力為：σ1=61.
2mpa，σ3= -11.4mpa室內實驗測得的岩石單軸抗拉強度σt= -8.7mpa，剪下強度引數c=30mpa, tgφ=1.
54, 試用格里菲斯判據和庫侖—納維爾判據分別判斷該岩塊是否破壞，並討論結果。
解：原因:
格里菲斯判據是在微裂紋控制破壞和漸進破壞理論的基礎上提出來的,認為老裂紋在拉應力作用下,在尖端處產生新裂紋,聯合產生破壞,它適用於脆性岩石產生拉破壞的情況
庫侖-納維爾判據是在庫侖最大剪應力理論的基礎上提出來的,它適用於堅硬的脆性岩石產生剪下破壞的情況,不適用於張破壞
3. 某岩石通過三軸試驗，求得其剪下強度為：c=10mpa、φ=45°，試計算該岩石的單軸抗壓強度和單軸抗拉強度？
解：由4.試述岩塊的單軸抗拉強度(σt)比抗壓強度(σc)小得多的原因是什麼？
答: (1)岩塊中包含有大量的微裂隙和孔隙，岩塊抗拉強度受其影響很大，直接削弱了岩塊的抗拉強度。
(2) 抗拉強度對裂隙的敏感性要強於抗壓強度;
(3) 拉應力具有弱化強度效應.
5. 有一節理面的起伏角i=20°，基本摩擦角φb=35°，兩壁岩石的內摩擦角φ=40°，c=10mpa, 作出節理面的剪下強度曲線。
解：6．在圖中,坡高滑面ac上的粘結力 ，內摩擦角岩體容重求此邊坡的穩定係數 。
7．擬在地表以下1500公尺處開挖一水平圓形洞室，已知岩體的單軸抗壓強度 σc=100mpa， 岩體天然密度ρ=2.75g/cm3，岩體中天然應力比值係數λ=1，試評價該地下洞室開挖後的穩定性。
解：8.在地表以下200公尺深度處的岩體中開挖一洞徑2r0=2公尺的水平圓形隧洞，假定岩體的天然應力為靜水壓力狀態(即λ=1)，岩體的天然密度ρ=2.7g/cm ，試求：
(1)洞壁、2倍洞半徑、3倍洞半徑處的重分布應力；
(2)根據以上計算結果說明圍岩中重分布應力的分布特徵；
(3)若圍岩的抗剪強度cm=0.4，φm=30°，試評價該洞室的穩定性；
(4)洞室若不穩定，試求其塑性變形區的最大半徑（r1）
解：（1）地表下200m處岩體的鉛直應力：
5.290 mpa
岩體處於靜水壓力狀態，λ=1， =5.290 mpa
根據重分布應力公式：
洞壁處 =0 mpa =（3-）σv = 10.584 mpa =0 mpa
2倍洞徑處 =3.969 mpa =6.615 mpa =0 mpa
3倍洞徑處 =4.704 mpa =5.88 mpa0 mpa
（2）從以上結果可知：隨著洞壁距離r增大，徑向應力
逐漸增大，環向應力逐漸減小， 剪應力始終為0。
（3）圍岩的強度為將帶入公式得：
=1.386 mpa＜ =10.584 mpa
故該洞室不穩定，發生破壞。
（4）由修正芬納-塔羅勃公式：
帶入資料得， r1=2.196 m
即塑性變形區的最大半徑為2.196m。
岩體力學複習
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岩體力學實習報告
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