岩石力學
一、名詞解釋：
（1）岩石 ：岩石是由各種造岩礦物或岩屑在地質作用下按一定規律組合而成的多種礦物顆粒的集合體，是組成地殼的基本物質
（2）岩體：岩體是地質體，它的形成與漫長的地質年代有關，它是一定工程範圍內的自然地質體，經過各種地質運動，內部含有構造和裂隙。
（3）岩石結構：岩石礦物顆粒的大小、形狀、表面特徵、顆粒相互關係、脈結型別等
（4）岩石構造：岩石的組成部分在空間排列的情況，如岩石的層面構造、層理構造等。
（5）岩石的密度：是指單位體積岩石的質量，單位是kg/mmmm。分為塊體密度和顆粒密度
（6）塊體密度：是指單位體積岩石的質量。根據岩石試樣的含水狀態不同，分為天然密度、飽和密度和幹密度。
（7）顆粒密度：岩石顆粒密度ρs是岩石固相物質的質量與其體積的比值。
（8）容重: 岩石容重是指單位體積內岩石的重量單位為kn/m3。
（9）比重: 是指岩石的幹的重力除以岩石的實體體積（不包括孔隙）再與4攝氏度時水的容重相比
（10）孔隙性：岩石依其生成原因和生成條件不同，可能含有形狀、體積不同的孔隙和裂隙。把岩石所具有的孔隙和裂隙特性，統稱為岩石的孔隙性。通常用孔隙率大小表示。
（11）孔隙率：岩石孔隙率n為岩石試件中孔隙總體積與岩石試樣總體積之比。
（12）滲透性：地下水在水力坡度（壓力差）作用下，岩石能被水透過的效能成為岩石的滲透性。用滲透係數k來表徵岩石滲透效能的大小。
（13）滲透係數：是表徵岩石透水性的重要指標，其大小取決於岩石中孔隙的大小、數量、方向、相互貫通情況，並根據達西定律在室內測定。
（14）軟化性：岩石浸水飽和後強度降低的性質，稱為軟化性，通常用軟化係數kr表示。
（15）軟化係數：岩石試件的飽和抗壓強度與幹抗壓強度的比值。
（16）岩石的膨脹性：是指岩石浸水後發生體積膨脹的性質。通常以岩石的自由膨脹率、岩石的側向約束膨脹率、膨脹壓力等來表達。
（17）自由膨脹率：指岩石試件在無任何約束件下浸水後所產生膨脹應變與試件原尺寸的比值。
（18）側向約束膨脹率：是將具有側向約束的試件水中，使岩石試件僅產生軸向膨脹變形而求得的膨脹率。
（19）膨脹壓力：是指岩石試件浸水後，使試件保持原有體積所施加的最大壓力。
（20）岩石的吸水性：岩石在一定的實驗條件下吸收水分的能力，稱為岩石的吸水性。其吸水量的大小取決於岩石孔隙體積的大小及其敞開或封閉的程度。
（21）含水率：岩石含水率w是指天然狀態下岩石孔隙中水的質量與岩石固體質量之比，一般用百分數表示。
（22）吸水率：是指岩石試樣在大氣壓力和室溫條件下吸入水的質量與試樣固體質量的比值，以百分數表示。
（23）飽和吸水率：是岩石試樣在強制狀態（真空、煮沸或高壓）下的最大吸水量與試樣固體質量的比值，以百分數表示。
（24）飽水系數：岩石吸水率與岩石飽和吸水率之比，成為飽和洗漱kw。
（25）彈性模量：是指在單項壓縮條件下，彈性變形範圍為軸向應力與試件軸向應變之比，即e=σ/ε。
（26）變形模量：是指岩石在單軸壓縮條件下，軸向應力與軸向應變（彈性應變和塑性應變之和）之比。
（27）泊松比：在單向載荷作用下，橫向應變和軸向應變之比成為泊松比。
（28）初始彈性模量：用應力應變曲線座標原點斜線斜率表示。
（29）割線彈性模量：用應力應變曲線原點與某一特定應力點之間的弦的斜率表示。一般規定特定應力為極限強度σc的50%。
（30）切線彈性模量：用應力應變曲線直線段的切線斜率表示
e=（σ2-σ1）/(ε2-ε1)
（31）擴容: 受載岩石試件隨載荷增加直到破壞，試件體積不是減少而是增加。這種體積增大現象稱為擴容，即岩石受載破壞經歷乙個擴容階段。
（32）尺寸效應：通過不同尺寸試件測定結果看出，岩石試件的尺寸越大，則強度越低，反之越高，這一現象稱為尺寸效應。
（33）常規三軸試驗：用常規三軸壓力試驗機進行。實驗表明：岩石處於三向應力狀態下，其強度隨側向壓力增加而擇增大。其變形特徵顯現塑性變形的能力亦增加。
（34）真三軸試驗：真三軸試驗是使岩石試件處於三個主應力不相等（即σ1>σ2>σ3）的應力組合狀態下的三軸壓縮試驗。真三軸試驗可以研究中間主應力（σ2）對岩石變形及強度特性的影響。
（35）岩石三軸壓縮強度：是指岩石在三軸壓縮荷載作用下，試件破壞時所承受的最大軸向壓應力。
（36）流變性：是指介質在外力不變條件下，應力或應變隨時間而變化的性質。
（37）蠕變：是指介質在大小和方向均不改變的外力作用下，其變形隨時間的變化而增大的現象
（38）鬆弛：是指介質的變形（應變）保持不變時，內部應力隨時間變化而降低的現象。
（39）彈性後效：是指介質在載入或解除安裝時，彈性應變滯後於應力的現象。它是一種延遲發生的彈性變形和彈性恢復，外力解除安裝後最終不留下永久變形
（40）岩石長期強度：岩石的強度時隨外載作用時間的延長而降低，通常把作用時間t→∞的強度（最低值）s∞稱為岩石長期強度。
（41）強度準則：又稱破壞判據，它表徵岩石破壞條件的應力狀態與岩石強度引數間的函式關係，一般可以用破壞條件下（極限應力狀態）的應力間關係σ1=f(σ2,σ3)或τ=f(σ)來表示
（42）結構面密度：反應結構面發育的密集程度，常用線密度、間距等指標表示。
（43）岩體完整性係數：岩體完整性係數又稱裂隙係數，為岩體與岩石的縱波速度之比的平方，用動力法可以測定完整性係數。根據岩體完整性係數對岩體完整程度進行分類，可分完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎五類
（44）混凝土：混凝土是膠結材料、水、細骨料和粗骨料按適當比例配合的混合物，經過硬化後形成的一種人工石材。
（45）細骨料：是指顆粒粒徑在的天然砂石，如河砂、海砂以及山砂，其中以河砂應用較多。
粗骨科：顆粒粒徑大於5mm的石子。有卵石和碎石兩種
（46）握裹力：是指水泥砂漿固結後，水泥砂漿對其所包裹的鋼絲繩或鋼絞線等芯材的一種約束力。
（47）噴射混凝土有三種方案：乾式噴射、半濕式噴射
、濕式噴射。
（47）乾式噴射：是指水泥、砂、石的幹混合料經過攪拌，借助風壓和管道輸送至噴頭，在噴頭處與水混合後噴射到岩石表面。這種工藝的回彈率高，工作面粉塵濃度大，使用量逐漸減小
（48）噴錨支護：是指在井巷表面噴射混凝土或在井巷圍岩中安裝錨桿來支護巷道，也可以採用噴射混凝土和安裝錨桿的聯合支護，噴錨支護還可以與其他支護手段聯合應用。
二、問答題
1．岩石顆粒間連線方式有哪幾種？
答：岩石顆粒間連線方式分為結晶連線和膠結連線兩類。
2．何謂岩石的水理性？水對岩石力學性質有何影響？
答：岩石在水溶液作用下所表現出的力學的、物理的、化學的作用性質，稱為岩石的水理性質。
主要影響：岩石的吸水率愈高，岩石質量愈差。吸水性較大的岩石（如軟巖）當吸水後往往產生膨脹，它會給井巷支護造成很大的壓力。
岩石滲透係數溶蝕作用使岩石緻密程度降低，孔隙率增大，導致岩石強度降低。岩石浸水飽和後強度降低的性質，具有軟化性。通常含粘土質礦物岩石遇水易於產生膨脹，影響岩石工程穩定。
3．岩石受載時會產生哪些型別的變形? 岩石的塑性和流變性有什麼不同? 從岩石的破壞特徵看，岩石材料可分為哪些型別？
答：按照應力－應變－時間的關係，岩石的變形可分為彈性變形、塑性變形和粘性（流動）變形三種。彈性在一定的應力範圍內，物體受外力作用產生全部變形，而去除外力(卸荷)後能夠立即恢復其原有的形狀和尺寸大小的性質，稱為彈性。
塑性物體受力後產生變形，在外力去除(卸荷)後不能完全恢復原狀的性質，稱為塑性。不能恢復的那部分變形稱為塑性變形，或稱永久變形、殘餘變形。
粘性物體受力後變形不能在瞬時完成，且應變速率隨應力增加而增加的性質，稱為粘性。應變速率隨應力變化的變形稱為流動變形。
根據岩石材料的應力應變曲線所表現出的破壞特徵，可將岩石劃分為脆性材料和延性材料。
脆性物體受力後，變形很小時就發生破裂的性質，稱為脆性。
4．岩石在單軸壓縮下典型的應力—應變曲線有哪幾種型別？並用圖加以說明。
答：試件受載後直到破壞歷經以下五個階段：
（1）微裂隙壓密階段(o-a)岩石試件受載初期，內部已存在裂隙及孔隙受壓閉合，岩石被逐漸壓密，形成早期的非線性變形。
（2）彈性變形階段(a-b)在此階段應力應變曲線保持線性關係，服從虎克定律σ=eε。試件中原有裂隙繼續被壓密，體積變形表現繼續被壓縮。
（3）裂隙發生和擴充套件階段(b-c)在此階段軸向(εl)曲線仍保持近於直線；過b點後，隨載荷增加，曲線εv偏離直線。新的裂隙產生，呈穩定狀態發展。岩石變形表現為塑性變形。
（4）裂隙不穩定發展直到破裂階段(c-d)從εv曲線看出，c點切線斜率為無窮大(dσ/dεv=∞)，是εv曲線拐點。過c點後，試件體積增大。裂隙進入不穩定發展階段，裂隙擴充套件接交形成滑動面，導致岩石試件完全破壞。
（5）破裂後階段（d-e）岩石試件通過峰值應力後，其內部結構遭到破壞，但試件基本保持整體狀。裂隙快速發展，交叉且相互聯合形成巨集觀斷裂面。試件具有殘餘強度。
5．簡述迴圈荷載條件下岩石的變形特徵。
答：在逐級迴圈載入條件下。如果解除安裝點p超過屈服點，形成塑性回滯環。
隨迴圈次數增加，解除安裝應力下的岩石材料的彈性有所增強。加、卸荷過程並未改變岩石變形的基本習性，這種現象也稱為岩石記憶。
在反覆迴圈載入（在同一荷載水平上反覆加解除安裝）條件下。當迴圈應力峰值在彈性極限以上，回滯環的面積變小，岩石越來越接近彈性變形。岩石在反覆加、卸荷曲線與應力-應變全過程曲線交點處，形成疲勞破壞。
當迴圈應力峰值低於某一極限應力水平時，岩石不會破壞。
6．簡述岩石在常規三軸壓縮條件下的變形特徵與強度特徵。
答：以常規三軸為例①破壞前岩石的應變隨圍壓σ3增大而增加；
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