巖石力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、巖石力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)1.、緒論1 .巖石材料的特殊性：巖石材料不同于一般的人工制造的固體材料，巖石經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)構(gòu)造作用，內(nèi)部產(chǎn)生了很大的壓應(yīng)力，具有各種規(guī)模的不連續(xù)面和孔洞，而且還可能含有液相和氣相，巖石遠(yuǎn)不是均勻的、各向同性的彈性連續(xù)體。2 .巖石與巖體的區(qū)別：(1)巖石：是組成地殼的基本物質(zhì)，他是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質(zhì)體。(2)巖體：是指一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體，他經(jīng)歷了漫長的自然歷史過程，經(jīng)受了各種地質(zhì)作用，并在地應(yīng)力的長期作用下，在其內(nèi)部保留了各種永久變形和各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造形跡如不整合褶皺斷層層理節(jié)理劈理等不連續(xù)面。重要區(qū)別就是巖體包含若干不連續(xù)面。起

2、決定作用的是巖體強(qiáng)度，而不是巖石強(qiáng)度。3巖體結(jié)構(gòu)的兩個(gè)基本要素：結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)面即巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面與不連續(xù)面。被結(jié)構(gòu)面分割而形成的巖塊，四周均被結(jié)構(gòu)面所包圍，這種由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合切割而形成的單元體稱為結(jié)構(gòu)體。3 .巖石的物理力學(xué)性質(zhì)1 .名詞解釋：孔隙比：孔隙的體積(Vv)與巖石固體的體積的比值?？紫堵剩菏侵笌r石試樣中孔隙體積與巖石總體積的百分比。吸水率：干燥巖石試樣在一個(gè)大氣壓和室溫條件下吸入水的重量與巖石干重量之比的百分率。其大小取決于巖石中孔隙數(shù)量多少盒細(xì)微裂隙的連通情況。膨脹性：是指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。崩解性：巖石

3、與水相互作用時(shí)失去粘結(jié)力，完全喪失強(qiáng)度時(shí)的松散物質(zhì)的性質(zhì)。擴(kuò)容：巖石在壓縮載荷作用下，當(dāng)外力繼續(xù)增加時(shí)，巖石試件的體積不是減小，而是大幅度增加的現(xiàn)象。蠕變：應(yīng)力恒定，變形隨時(shí)間發(fā)展。松弛：應(yīng)變恒定，應(yīng)力隨時(shí)間減少。彈性后效：在卸載過程中彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。長期強(qiáng)度：當(dāng)巖石承受超過某一臨界應(yīng)力時(shí)，其蠕變向不穩(wěn)定蠕變發(fā)展，當(dāng)小于該臨界值時(shí)，其蠕變向穩(wěn)定蠕變發(fā)展，稱該臨界值為巖石的長期強(qiáng)度。2 .巖石反復(fù)凍融后強(qiáng)度下降的原因：構(gòu)成巖石的各種礦物的膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度變化時(shí)由于礦物的漲縮不均而導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)的破壞；當(dāng)溫度減低到0C以下時(shí)巖石孔隙中的水將結(jié)冰，其體積增大約9%會(huì)產(chǎn)生很大的膨脹壓力，使

4、巖石的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，直至破壞。3.影響巖石強(qiáng)度的主要實(shí)驗(yàn)因素有哪些？1 .溫度，一般而言,隨溫度的升高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度也降低.2 .加載速度，加載速度隊(duì)巖石的變形性質(zhì)和強(qiáng)度指標(biāo)有明顯的影響：加載速度越快，測(cè)得的彈性模量越大，強(qiáng)度指標(biāo)越高.3 .受力狀態(tài)，巖石的脆性和塑性并非巖石固有的性質(zhì)，而與巖石的受力狀態(tài)有關(guān)，隨著受力狀態(tài)的變化，其脆性和塑性是可以相互轉(zhuǎn)化的，強(qiáng)度指標(biāo)也隨之變化.4 .巖石破壞有哪些形式？對(duì)各種破壞的原因做出解釋脆性破壞：由于應(yīng)力條件下巖石中裂隙的產(chǎn)生和發(fā)展的結(jié)果。塑性破壞：是在塑性流動(dòng)狀態(tài)下發(fā)生的，這是由于組成物質(zhì)顆粒間相互滑移所致。5,什么是巖石的全應(yīng)力

5、一應(yīng)變曲線？什么是剛性試驗(yàn)機(jī)？為什么普遍材料試驗(yàn)機(jī)不能得出巖石的全應(yīng)力一應(yīng)變曲線？（1）在剛性試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單軸壓力試驗(yàn)可以獲得完整的巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線。分為四個(gè)區(qū)段：（1）在0A區(qū)段，曲線稍微向上彎曲；（2）在AB區(qū)段，很接近于直線；（3）在BC區(qū)段，曲線向下彎曲，直至C點(diǎn)的最大值；（4）下降段CD（2）剛性試驗(yàn)機(jī)：符合壓力機(jī)剛度大于試件剛度的壓力試驗(yàn)機(jī)。（3）因?yàn)槠胀ú牧显囼?yàn)機(jī)剛度小于巖楊剛度。6.簡述巖石在單體壓力試驗(yàn)下的變形特征1）原生微裂隙壓密階段（0A）c1-£1曲線，應(yīng)變率隨應(yīng)力增加而減小；塑性變形（變形不可恢復(fù)）原因：微裂隙閉合（壓密）2） 彈性變形階段（AB） c1

6、-£1曲線是直線； 彈性模量，E為常數(shù)（變形可恢復(fù)）原因：巖石固體部分變形，B點(diǎn)開始屈服，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的cB應(yīng)力為屈服極限，超過B點(diǎn)卸載有塑性變形。3） 彈塑性（非線性）變形階段（BC）C1-£1曲線；有塑性變形產(chǎn)生，變形不可恢復(fù)；應(yīng)變速率不斷增大。原因：新裂紋產(chǎn)生，原生裂隙擴(kuò)展。7.簡述巖石在反復(fù)加載卸載下的變形特征對(duì)于彈塑性巖石，在反復(fù)多次加載與卸載循環(huán)時(shí)，所得的應(yīng)力應(yīng)變曲線將具有以下特點(diǎn)（1）卸載應(yīng)力水平一定時(shí)，每次循環(huán)中的塑性應(yīng)變?cè)隽恐饾u減小，力口、卸載循環(huán)次數(shù)足夠多后，塑性應(yīng)變?cè)隽繉②呌诹?。因此，可以認(rèn)為所經(jīng)歷得加、卸載玄幻次數(shù)愈多，巖石則愈接近彈行變形。（2）加卸載

7、循環(huán)次數(shù)足夠多時(shí)，卸載曲線與其后一次再加載曲線之間所形成得滯回環(huán)得面積將愈變愈小，且愈靠攏而又愈趨于平行（3）如果多次反復(fù)加載、卸載循環(huán)，每次施加得最大荷載比前一次循環(huán)得最大荷載為大。隨著循環(huán)次數(shù)增加，塑性滯回環(huán)的面積也有所擴(kuò)大，卸載曲線得斜率也逐次略有增加。這個(gè)現(xiàn)象稱為強(qiáng)化。此外，每次卸載后再加載，在荷載超過的上一次循環(huán)的最大荷載以后，變形曲線仍沿著原來的單調(diào)加載曲線上升，好像不曾受到反復(fù)加卸荷載得影響似的，這就是所謂的巖石具有記憶效應(yīng)。3.巖體的力學(xué)特性(1)名詞解釋：切割度：假設(shè)有一平直的斷面，他與考慮的結(jié)構(gòu)面重疊而且完全的橫貫所考慮的巖體，令其面積為A,則結(jié)構(gòu)面的面積a與它之間的比率，

8、即為切割度。工程巖體：巖石工程影響范圍內(nèi)的巖體RQD:是指單位長度的鉆孔中10cm以上的巖芯占有的比例。BQ：巖體基本質(zhì)量指標(biāo)。RMRCSIR分類指標(biāo)值。(2)簡述結(jié)構(gòu)面的自然特征P48(3)結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些因素有關(guān)？結(jié)構(gòu)面的剪切變形與巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面粗糙性有關(guān)；法向變形與結(jié)構(gòu)面抗壓強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面粗糙性、結(jié)構(gòu)面張開度有關(guān)(4)結(jié)構(gòu)面的剪切變形曲線，抗剪強(qiáng)度公式P545)影響結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的因素：1 )尺寸效應(yīng)(2)前期變形歷史(3)后期充填性質(zhì)(6)在CSIR分類法、Q分類法和BQ分類法中各考慮了巖體的哪些因素？(1)巖塊強(qiáng)度、RQDg、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件即地下水5種指標(biāo)

9、(2)巖體的完整性，結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、填充物特征及其次生變化程度，水與其他應(yīng)力存在是對(duì)質(zhì)量影響。(3)巖塊飽和單軸抗壓強(qiáng)度和巖體的完整度系數(shù)。7 .BQ修正系數(shù)：軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；地下水影響修正系數(shù)；天然應(yīng)力影響修正系數(shù)8 .結(jié)構(gòu)面的剪切變形曲線的角度的含義P549 .簡述Hoek-Brown巖體強(qiáng)度估算方法P7410 .巖體變形曲線可分為幾類？各類巖體變形曲線有何特點(diǎn)？P84第四章巖體地應(yīng)力及其測(cè)量方法1 .巖體地應(yīng)力的構(gòu)成與特點(diǎn)：構(gòu)造應(yīng)力，自重應(yīng)力。2 .地應(yīng)力的分布規(guī)律（特點(diǎn)）1）地應(yīng)力是一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場(chǎng)，它是時(shí)間和空間的函數(shù)2）實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的質(zhì)量3

10、）水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力4）平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小5）最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力也隨深度線性增長6）最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力之值一般相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性。7）地應(yīng)力的上述分布規(guī)律還會(huì)受到地形、地表腐蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響，特別是受地形和斷層的擾動(dòng)影響最大。2高地應(yīng)力判別準(zhǔn)則當(dāng)圍巖內(nèi)部的最大地應(yīng)力6max與圍巖強(qiáng)度Rb的比值達(dá)到某一水平時(shí)，才能稱為高地應(yīng)力或極高地應(yīng)力，即圍巖強(qiáng)度比=Rb|6max（P105）3 .地應(yīng)力判別準(zhǔn)則巖爆的產(chǎn)生條件：（1）地下工程開挖，洞室空間的形成是誘發(fā)巖爆的幾何條件；（空間條件）（2

11、）圍巖應(yīng)力重分布和集中導(dǎo)致圍巖積累大量彈性變形能，這是誘發(fā)巖爆的動(dòng)力條件；(3)巖體承受極限應(yīng)力產(chǎn)生初始破裂后的剩余彈性變形能的集中釋放量決定巖爆的彈射程度；(4)巖爆通過何種方式出現(xiàn)，這取決于圍巖的巖性、巖體結(jié)構(gòu)特征、彈性變形能的積累和釋放時(shí)間長短。4 .地應(yīng)力測(cè)量P113水壓致裂法：(1)測(cè)量原理：由彈性理論可知，鉆孔位于無限巖體，受到二維應(yīng)力場(chǎng)(c1,c2)的作用時(shí)，在鉆孔周圍的應(yīng)力為：(to=c1+c2-2(c1-c2)-cos20(1)cr=0(2)cO鉆孔周邊的切向應(yīng)力；cr鉆孔周邊的徑向應(yīng)力；0周邊一點(diǎn)與c1軸的夾角。當(dāng)0=0時(shí)，cO取最小值，cO=3c2-c1聲發(fā)射法測(cè)試原理：

12、凱澤效應(yīng)為測(cè)量巖石應(yīng)力提供了一個(gè)途徑，即如果從原巖中取回定向的巖石試件，通過對(duì)加工的不同方向的巖石試件進(jìn)行加載聲發(fā)射試驗(yàn)，測(cè)定凱澤點(diǎn)，即可找出每個(gè)試件以前所售的最大應(yīng)力，并進(jìn)而求出取樣點(diǎn)的原始三維應(yīng)力狀態(tài)。5)巖石地下工程1 .圍巖：是指在巖石地下工程中，由于受開挖影響而發(fā)生應(yīng)力改變的周圍巖體。2 .簡述地下工程按埋置深度的分類：地下工程分為深埋與淺埋兩大類。3 .簡述地下工程圍巖的破壞機(jī)理：P1404 .我國地下工程圍巖壓力計(jì)算方法P145T495什么是圍巖變形曲線、支護(hù)特性曲線和圍巖松動(dòng)壓力曲線？支護(hù)特性曲線的主要作用是什么？支護(hù)特性曲線是是作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的形變壓力與支護(hù)結(jié)構(gòu)外緣所產(chǎn)生的

13、徑向位移間的關(guān)系。（6）巖石邊坡工程1 .巖石邊坡破壞的基本類型：從形態(tài)上可分為崩塌和滑坡：崩塌是指塊狀巖體與巖坡分離，向前翻滾而下；滑坡是指巖體在重力作用下，沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的整體滑動(dòng)。2 .邊坡穩(wěn)定的影響因素（1）結(jié)構(gòu)面（2）邊坡外形（3）巖體力學(xué)性質(zhì)（4）各種外力直接作用3 .了解巖質(zhì)邊坡的應(yīng)力分布特征（補(bǔ)充百度）坡面附近，大主應(yīng)力近似與坡面平行，小主應(yīng)力與坡面垂直；遠(yuǎn)離坡面初，大主應(yīng)力與重力方向平行，小主應(yīng)力與重力方向垂直。4 .坡頂張裂縫的最大深度（P163頁的計(jì)算公式）5 .平面滑動(dòng)的一般條件：1）滑動(dòng)面的走向必須與坡面平行或接近平行（約在+-20度的范圍內(nèi)）；2）滑動(dòng)面必須在

14、邊坡面露出，即滑動(dòng)面的傾角B必須小于坡面的傾角a；3）滑動(dòng)面的傾角B必須大于該平面的摩擦角；4）巖體中必須存在滑動(dòng)阻力很小的分離面，以定出滑動(dòng)的側(cè)面邊界。(7)巖石地基工程1 .巖石地基工程的兩大特點(diǎn)：(1)相較于土質(zhì)地基，巖石地基可以承擔(dān)大得多的外載荷；(2)巖石中各種缺陷的存在可能導(dǎo)致巖體強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于完整巖塊的強(qiáng)度。2 .設(shè)計(jì)三原則：(1)基巖體需要有足夠的承載能力，以保證在上部建筑荷載作用下不產(chǎn)生碎裂或蠕變破壞；(2)在外載荷作用下，由巖石的彈性應(yīng)變和軟弱夾層的非彈性壓縮產(chǎn)生的巖石地基沉降值應(yīng)該滿足建筑物安全與正常使用的要求；(3)確保由交錯(cuò)結(jié)構(gòu)面形成的巖石塊體在外載荷作用下不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)破壞，這種情況通常發(fā)生在高陡巖石邊坡上的基礎(chǔ)工程中。3 .嵌巖樁基礎(chǔ)：當(dāng)淺層巖體的承載力不足以承擔(dān)上部建筑物荷載，或者沉降值不滿足正常使用要求時(shí)，就需要使用嵌巖樁將上部荷載直接作用到深層堅(jiān)硬巖層上。嵌巖樁的承載力由樁側(cè)摩阻力、端部支承力和嵌固力提供。4 .將巖