巖石力學知識點整理

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上巖石主要物質成分正長石，斜長石，石英，黑云母，白云母，輝石，橄欖石角閃石，方解石，白云石，高嶺石，赤鐵礦基性巖與超基性巖易風化是由于它們主要由易風化的輝石，橄欖石和基性斜長石組成巖石結構連結類型結晶連結，巖石中的礦物顆粒通過結晶相互嵌合在一起膠結連結，巖石中的礦物顆粒通過膠結物連結在一起微結構面，是存在于礦物顆粒內部及礦物顆粒與礦物集合體之間微小的弱面或空隙包括礦物的解理面，礦物晶體或晶粒受力后沿一定結晶方向分裂成的光滑平面晶粒邊界，礦物晶體內各粒子之間由離子鍵，原子鍵，分子鍵等相連接，由于礦物表面晶粒電價不平衡而使礦物表面產生一定的粘結力，而這種粘結力比起礦物內部的

2、鍵要小很多，因此晶粒邊界相對軟弱微裂隙，礦物顆粒內及顆粒之間多呈閉合狀態(tài)的破裂跡線，又稱顯微裂隙晶格缺陷，有由于晶體外原子入侵引起的化學上的缺陷，也有由于化學比例或原子重新排列的毛病引起的物理上的缺陷，與巖石的塑性變形有關粒間空隙，多在成巖過程中形成，如結晶石晶粒之間的小空隙，碎屑巖中由于膠結物填充不完全而留下的空隙，對巖石的透水性和壓縮性有較大影響巖石按地質成因分類巖漿巖深成巖，常形成較大入侵體，顆粒均勻，多為中粗粒狀結構，致密堅硬，孔隙很小，力學強度高，透水性較差，抗水性較強淺成巖，成分與深成巖相似，但產狀與結構不相同，均勻性差，與其他巖種相比，性能較好噴出巖，結構較復雜，巖性不均一，連續(xù)

3、性差，透水性較強，軟弱結構面較發(fā)育沉積巖火山碎屑巖，具有巖漿和普通沉積巖的雙重特性和過渡關系，各類火山巖性質差別較大膠結碎屑巖，是由沉積物經過膠結，成巖固結硬化的巖石，其性質取決于膠結物成分，膠結形式和碎屑物成分和特點粘土巖，包括頁巖和泥巖，性質較差化學巖和生物巖，碳酸鹽類巖石，其中石灰石分布最廣，結構致密，堅硬，強度高變質巖，在已有巖石的基礎上，經過變質混合作用形成，由于形成過程中形成的溫度和壓力不同而具有不同的性質，形成變質巖特有的片理，剝理，片麻結構等，具有明顯的不均勻性和各向異性接觸變質巖，侵入體周圍形成巖體，透水性強，抗風化能力差動力變質巖，構造作用產生的斷裂帶及附近受到影響的巖石，

4、它膠結不好，裂隙，空隙較多，透水性強，強度低區(qū)域變質巖，這種變質巖分布范圍廣，厚度大，變質程度均一，一般塊狀巖石性質較好，層狀片狀性質較差巖石破壞形式X狀共軛斜面剪切破壞單斜面剪切破壞拉伸破壞劈裂法破壞面上出現(xiàn)拉應力在對徑壓縮的圓盤中心點壓應力值是拉應力值的三倍，而巖石的抗壓強度是抗拉強度的5至20倍，因此試件在達到抗壓強度前已被抗拉應力破壞，故破壞面上會出現(xiàn)拉應力全應力應變曲線，能顯示巖石在受壓破壞過程中的應力應變特性，尤其是破壞后的強度和力學性質的變化規(guī)律，由于材料試驗機的剛度小，在試件壓縮時，其支柱上存在很大的變形和變形能，當試件要破壞時，該變形能突然釋放，加速試件破壞，從而得不出極限壓

5、力后的應力應變關系曲線預測巖爆，左半部分表示當?shù)竭_峰值強度時，積累在試件中的應變能，右半部分表示巖石從破壞到完全破壞整個過程中所釋放的能量，若AB，則可能發(fā)生巖爆，若AB，則不會發(fā)生巖爆預測蠕變，當巖石應力小于H點時，巖石不會蠕變，當巖石應力大于H點小于I點時，巖石會發(fā)生穩(wěn)定蠕變，但不會破壞，當巖石應力大于I點，巖石發(fā)生不穩(wěn)定蠕變，最終巖石會破壞預測反復加載卸載條件下巖石的破壞，在低應力條件下，進行反復加載卸載，巖石破壞時的循環(huán)次數(shù)比在高應力條件下進行反復加載卸載的循環(huán)次數(shù)要多，當反復加載卸載曲線與全應力應變曲線相交，巖石破壞三軸壓縮試驗力學性質改變圍壓增大，巖石抗壓強度增大，破壞時的變形增大

6、，彈性極限增大，全應力應變曲線發(fā)生明顯變化，巖石性質變化，由彈脆性彈塑性應變硬化莫爾強度包絡線，三軸抗壓強度試驗得出，對于同一種巖石的不同試件或不同試驗條件給出了幾個恒定的強度指標值（直線型強度曲線時為巖石的內聚力與內摩擦角），這些指標值是以莫爾強度包絡線的形式給出的在不同圍壓條件下，得出不同的抗壓強度，就可以做出不同的莫爾應力圓，這些莫爾應力圓的包絡線就是莫爾強度包絡線單軸壓縮條件下的變形特征全應力應變曲線分為四個階段孔隙裂隙壓密階段OA，巖石試件中的孔隙裂隙被壓密，形成早期的非線性變形，應力應變曲線呈上凹形彈性變形至微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段AC，該階段應力應變曲線近似為直線，其中AB為彈性變形階

7、段，BC為微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段非穩(wěn)定破壞發(fā)展階段CD，C點是巖石由彈性到塑性的轉折點，成為屈服點，該點對應的應力為屈服應力，該階段，微裂隙發(fā)展產生質的改變，破裂不斷發(fā)展，直至試件完全破壞破壞后階段D點后，軸壓力達到峰值強度后，試件內部結構遭到破壞，但試件基本保持整體狀，之后裂隙快速發(fā)展，形成宏觀斷裂面，試件承載力隨變形增大而迅速下降，但并不為零，說明破裂的巖石仍具有一定的承載力反復加載卸載條件下的變形特征對于線彈性巖石，反復循環(huán)加載卸載時的應力應變路徑完全重合對于完全彈性巖石，應力應變路徑也完全重合，但應力應變關系呈曲線對于彈性巖石，加載卸載曲線不重合，但應力應變曲線總是服從環(huán)路的規(guī)定對于非彈性

8、巖石，在彈性范圍內服從彈性巖石的變形特征，當卸載點超過屈服點時，卸載曲線與加載曲線不重合，形成塑性滯回環(huán)等荷載循環(huán)加載卸載時，塑性滯回環(huán)隨著加載卸載次數(shù)的增加而變窄，直至接近彈性變形，沒有塑性變形為止不斷增大荷載的循環(huán)加載卸載時，每次卸載后加載，在荷載超過上一次循環(huán)的最大荷載后，變形曲線仍沿著原來的單調加載曲線上升，好像不曾受到循環(huán)加載的影響似的，這種現(xiàn)象稱為巖石的變形記憶巖石的擴容,在荷載作用下,在破壞之前產生的非線性體積變形,對于E和u不變的巖石，體積應變曲線分為三個階段體積變形階段，體積應變在彈性范圍內隨應力增加而呈線性減小體積不變階段，在該階段，隨應力增加，體積應變增量幾乎為零擴容階段

9、，外力繼續(xù)增加，巖石體積增大，且增加速率越來越大，直至巖石破壞巖石各向異性巖石的全部或部分物理，力學性質隨不同方向表現(xiàn)出差異正交各向異性某彈性體存在三個互相正交的彈性對稱面，在各面兩邊的對稱方向上，彈性相同，而在彈性主向上彈性不同橫觀各向異性某巖石在某一平面內的各方向彈性相同,此面成為各向同性面,而垂直該面的方向上力學性質不同影響巖石力學性質的主要因素水連結作用，束縛在礦物表面的水分子通過其吸引力將礦物顆粒拉近，連接潤滑作用，由水溶鹽，膠體連接巖石，當水入侵時，水溶鹽溶解，膠體水解，使礦物顆粒連接力減弱，摩擦力降低，從而降低巖石強度水楔作用，當兩個礦物顆粒靠得很近，水分子補充到礦物表面時，礦物

10、顆粒利用其表面吸附力將水分子拉到自己周圍，在兩個顆粒接觸處水分子向兩顆粒之間的縫隙擠入，使巖石體積膨脹，產生膨脹壓力，水膠代替膠體連接，起潤滑作用，降低巖石強度孔隙壓力作用，巖石受壓時，巖石內的孔隙水來不及排除，在孔隙內產生較大的孔隙壓力，降低巖石內聚力和內摩擦角，減小巖石的抗剪強度溶蝕-潛蝕作用，巖石中滲透水在流動過程中將可溶物質溶解帶走，降低巖石強度溫度，隨著溫度的增高，巖石延性增大，屈服點降低，強度降低加載速度越大，測得的彈性模量越大，強度指標越高圍壓，在三軸壓縮試驗中，巖石的強度和彈性極限都顯著增加風化降低巖石結構面粗糙程度并產生新的裂隙在化學風化作用下，礦物成分發(fā)生改變，強度降低巖石

11、賦存環(huán)境，地應力，地下水，地溫地應力對力學性質的影響承載能力，圍壓越大，承載能力越大變形和破壞機制，低圍壓條件下破壞的巖體，在高圍壓條件下呈現(xiàn)出塑性變形和塑性破壞應力傳播法則，高圍壓條件下，非連續(xù)介質巖體的力學性質具有連續(xù)介質巖體特征巖石結構劃分依據，結構面及結構體的類型巖體結構地質特征完整結構巖體，多半是碎裂巖體的結構面被后生作用愈合而成，后生愈合作用包括壓力愈合和膠結愈合塊狀結構巖體，多組或至少一組軟弱結構面切割，及堅硬結構面參與切割成塊狀結構體的高級序巖體結構，軟弱結構面多為斷層，層間錯動面，堅硬結構面一般延展較長，多數(shù)錯動過板裂結構巖體，主要發(fā)育于經過褶皺作用的層狀巖體內，由一組軟弱結

12、構面切割，結構體呈板狀，軟弱結構面多為層間錯動面，結構體為組合板狀結構體碎裂結構巖體，結構面主要為原生結構面和構造結構面，塊狀碎裂結構的塊度大，層狀碎裂結構塊度小，起塊度與巖體厚度有關斷續(xù)結構巖體，結構面不連續(xù)，對巖體切割而不斷，個別地方有連續(xù)貫通結構散體結構巖體碎屑狀散體結構巖體，結構面無序分布，有軟弱也有堅硬，結構體多為角礫糜棱化散體結構巖體，多指斷層泥工程巖體唯一性在不同工程條件下，巖體結構可視為塊裂結構，斷續(xù)結構，碎裂結構，因此巖體結構是相對的，在確定的地質條件和工程尺寸條件下，工程巖體結構才是唯一的結構面按成因分類原生結構面，成巖過程中形成的結構面，成因不同又分沉積結構面，火成結構面

13、，變質結構面構造結構面，巖體在構造運動作用下形成的結構面次生結構面，在外力作用（風化，地下水，卸載，爆破等）下形成的各種界面結構面級別與特征根據結構面的發(fā)育程度，規(guī)模大小，組合形式將結構面分為五級I級，對區(qū)域構造起控制作用的斷裂帶，延伸數(shù)十公里，深度可穿透一個構造層II級，延伸性強但寬度有限的地質界面，延伸數(shù)百米III級，局部性的斷裂結構，多為小斷層，延伸數(shù)十米IV級，一般延伸性較差，無明顯寬度的結構面，延伸數(shù)米V級，延伸性甚差的微裂隙，節(jié)理結構面狀態(tài)指標產狀，對巖體是否會沿一個結構面滑動起控制作用形態(tài)，決定結構面抗滑力的大小，起伏越大，抗滑力越大延展尺度，在工程范圍內，延展尺度最大的結構面，

14、決定巖體的強度密集程度，以巖體裂隙度K和切割度X表示結構面的密集程度結構面剪切變形,法向變形與結構面的哪些因素有關巖體強度，結構面粗糙程度和法向力結構面力學性質的尺寸效應試塊長度增大，平均峰值摩擦角降低，試塊面積增大，剪切應力減小隨著試塊尺寸增加，達到峰值的位移量增大，剪切破壞形式由脆性破壞向延性破壞轉化峰值剪脹角減小，結構粗糙程度減小，尺寸效應也減小多結構面巖體破壞形式當巖體內存在多組結構面時，巖體強度受加載方向與多組結構面的控制，根據多組結構面與加載方向的夾角，分別求出各組結構面單獨存在時，在最大主應力作用下的巖石強度，取其中最小值作為多結構面的巖體強度巖石中水滲流與土體中水滲流區(qū)別土體滲

15、流，以孔隙為主滲透性取決于巖性，顆粒越細，滲透性越差可看做多孔連續(xù)介質滲透性一般具有均質各向同性土體滲流符合達西滲流定律巖體滲流，以裂隙為主滲流大小取決于巖體結構面的性質和巖塊的性質裂隙導水，微裂隙和孔隙儲水為其特征巖體裂隙滲流網絡具有定向性一般視為非連續(xù)介質具有高度的非均勻性和各向異性受應力場影響明顯復雜裂隙系統(tǒng)，在裂隙交叉處，有偏流效應地下水對巖體的物理作用潤滑作用，在裂隙面上，水使裂隙面之間的摩擦系數(shù)減小軟化泥化作用，巖體內某些物質與水結合變軟成泥，減小結構面的粘聚力和摩擦力結合水的強化作用，在非飽和狀態(tài)下，巖體含水能增強顆粒之間的聯(lián)系，從而增加巖體強度地下水對巖體的化學作用離子交換作用

16、，使天然地下水軟化，增加巖體的孔隙度和滲透性能溶解溶蝕作用，大氣降水中的酸性物質在地下水中對巖體中的石灰?guī)r，白云巖等產生溶蝕，在巖體內產生裂隙和孔洞，增加巖體滲透性水化作用，水滲透到巖體的礦物結晶格架中，使巖體的結構發(fā)生微觀與宏觀的改變，減小巖體內聚力，在巖體內產生膨脹力水解作用，改變地下水的PH值，同時改變巖體成分，影響巖體力學性質氧化還原作用，巖體與氧氣發(fā)生氧化反應，礦物成分發(fā)生改變，影響巖體力學性質地下水對巖體的力學作用主要通過空隙靜水壓力和空隙動水壓力對巖體的力學性能施加影響前者減小巖體的有效應力而降低巖體強度，使裂隙擴容變形后者對巖體產生切向推力而降低巖體抗剪強度巖體質量分類意義為了

17、在工程設計與施工中能區(qū)分巖石質量的好壞與穩(wěn)定性上的差別，對巖體做出合理分類作為選擇工程結構參數(shù)，科學管理生產及評價經濟效益的依據之一，也是巖石力學與工程應用方面的基礎性工作蠕變，應力不變時，變形隨時間增加而增加的現(xiàn)象松弛，應變不變時，應力隨時間增加而減小的現(xiàn)象彈性后效，加載或卸載時，彈性應變滯后于應力的現(xiàn)象流變，材料的應力應變關系與時間因素有關的性質不同受力條件下流變特性當作用在巖石上的應力小于某一值時，巖石的變形速率隨時間增加而減小，最后趨于穩(wěn)定，該蠕變屬于穩(wěn)定蠕變當作用在巖石上的應力超過某一值時，巖石的變形速率隨時間增加而增加，最終導致巖石破壞，該蠕變屬于不穩(wěn)定蠕變流變方程種類，蠕變方程，

18、松弛方程，彈性后效方程流變模型基本元件，彈性元件，塑性元件，黏性元件流變模型及其特點圣維南體，是理想的彈塑性體，沒有蠕變，沒有松弛，沒有彈性后效馬克思威爾體,有瞬時變形，等速蠕變和松弛的性質開爾文體,屬于穩(wěn)定蠕變，有彈性后效，沒有松弛地應力測量重要性為各種巖體工程進行科學合理的開挖設計和施工提供依據對地震預報，區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價,油田油井穩(wěn)定性，巖爆，媒和瓦斯研究以及地球動力學有重要意義地應力的形成，是存在于地層中未受工程擾動的天然應力，主要與各種地球動力運動過程有關，包括板塊邊界受壓，地幔熱對流，地球內應力，地心引力，地球旋轉，巖漿入侵以及地殼費均勻擴容控制某工程區(qū)域地應力狀態(tài)的主要因素，構造應力場和重力應力場地殼淺部地應力分布規(guī)律地應力是一個相對穩(wěn)定的應力場，它是時間和空間的函數(shù)實測垂直應力基本等于上覆巖層的重量水平應力普遍大于垂直應力水平應力與垂直應力的