巖體力學(xué)期末考試復(fù)習(xí)資料

巖體力學(xué)期末考試復(fù)習(xí)資料第一章巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征1、結(jié)構(gòu)面：是指地質(zhì)歷史發(fā)展中，在巖體內(nèi)形成的具有一定的延伸方向和長度，厚度相對較小的地質(zhì)界面或帶。2、巖體：在地質(zhì)歷史中形成的由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的，具有一定的結(jié)構(gòu)并賦存與一定的天然應(yīng)力和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體，是巖體力學(xué)研究的對象。3、結(jié)構(gòu)面的分類根據(jù)地質(zhì)成因類型分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面；根據(jù)力學(xué)成因類型分為張性結(jié)構(gòu)面、剪性結(jié)構(gòu)面；根據(jù)結(jié)構(gòu)面的規(guī)模和分級為五級；I級結(jié)構(gòu)面：延伸幾km?幾十km以上，破碎帶寬度幾十m以上的大斷層，對區(qū)域構(gòu)造起控制作用。II級結(jié)構(gòu)面延伸再m~幾km破碎帶寬度幾~幾十mm的斷層、層間錯動帶、接觸帶、風(fēng)化夾層等，對山體穩(wěn)定起控制作用。III級結(jié)構(gòu)面延伸幾百m的斷層、接觸帶、風(fēng)化夾層等，寬度小于1m,對巖體穩(wěn)定起控制作用。W級結(jié)構(gòu)面：延伸在幾十m范圍內(nèi)的節(jié)理、裂隙，未錯動、不夾泥，影響巖體質(zhì)量。V級結(jié)構(gòu)面：延伸差，無厚度，隨機分布的隱裂隙等細小結(jié)構(gòu)面，影響巖石質(zhì)量。4、結(jié)構(gòu)面的基本特征方位（產(chǎn)狀）：結(jié)構(gòu)面在空間的分布狀態(tài)，用傾向、傾角表示。間距：相鄰結(jié)構(gòu)面之間的垂直距離。線裂隙率Ks：沿測線方向單位長度上結(jié)構(gòu)面或裂隙的條數(shù)。（s為結(jié)構(gòu)面平均間距）1Ks=—s面裂隙率Ka：單位測量面積中裂隙面積所占的百分率。Ka=各裂隙面積（長*寬）之和義100%

所測量的巖體面積體積裂隙率Kv：單位測量巖體中裂隙體積所占的百分率。Kv=各裂隙體積（長*寬*厚）之和x100%s所測量的巖體體積°單位體積裂隙數(shù)Jv:單位巖體體積內(nèi)通過的總裂隙數(shù)。延續(xù)性：表征結(jié)構(gòu)面的展布范圍和延伸長度。很差差中等好的很好的延伸長度（m）<11~33~1010~30>30粗糙度：指結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘拇植诔潭龋闷鸱群推鸱畋硎?。形態(tài):臺階形;波浪形;平直形；剖面類型:粗糙的;平坦的;光滑的。結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺趶姸?與巖石類型和巖體風(fēng)化或蝕變有關(guān)。張開度：指結(jié)構(gòu)面相鄰巖壁間的垂直距離，用插尺測定。充填物：指充填于結(jié)構(gòu)面相鄰巖壁間的物質(zhì)。機械充填（砂、粘土、粉土、角礫等）膠結(jié)充填（方解石、石英、石膏）敷膜式充填（鈣膜、泥膜、鐵錳渲染）充填物厚度（t）與起伏差（h）之比:t>h:填充物決定結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)；t<h:側(cè)壁特征決定結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)。滲流；節(jié)理組數(shù)；（10）塊體大小；（11）巖石質(zhì)量指標RQD:用直徑為75mm的金剛石鉆頭和雙管單動直徑巖芯管在巖石中鉆進，連續(xù)取直徑為54mm的巖芯，回次鉆進所取巖芯中，長度大于加的巖芯段長度之和與該回次進尺之比的百分數(shù)，表征巖體的節(jié)理、裂隙等發(fā)育程度的指標。（12）巖體的完整性系數(shù)％K=（Vpm）八2VVpr式中：Vpm為彈性波在原巖中的縱波速度，km/s；Vpr為彈性波在相應(yīng)巖石的縱波速度，km/s；（13）巖體波速比KVpmV~pr式中：Vpm為彈性波在原巖中的縱波速度，km/s；Vpr為彈性波在相應(yīng)巖石的縱波速度，km/s；（14）結(jié)構(gòu)面強度系數(shù)Kf結(jié)構(gòu)面的總摩擦角K=f巖石的總摩擦角5、巖體風(fēng)化程度的評價指標定性指標主要有顏色、礦物的蝕變程度、破碎程度及開挖錘擊技術(shù)等；定量指標主要有風(fēng)化孔隙率指標和波速指標；風(fēng)化孔隙率是快速浸水后風(fēng)化巖塊吸入水的質(zhì)量與干燥巖塊質(zhì)量之比。波速指標是風(fēng)化巖塊和新鮮巖塊的縱波波速之比。6、泥化夾層的特性泥化夾層是含泥質(zhì)的軟弱夾層經(jīng)一系列地質(zhì)作用演化而成的，它多分布在硬而中間相對軟弱剛?cè)嵯嚅g的巖層組合條件下，在構(gòu)造運動作用下產(chǎn)生層間錯動、巖層破對堅碎、結(jié)構(gòu)改組，并為地下水滲流提供了良好的通道。水的作用使破碎巖石中的顆粒分散、含水量增大，進而使巖石處于塑性狀態(tài)（泥化），強度大為降低，水還使來中的可溶鹽類溶解，引起離子交換，改變了泥化夾層的物理化學(xué)性質(zhì)。泥化夾層具有以下特性：由原巖的超固結(jié)膠結(jié)式結(jié)構(gòu)變成了泥質(zhì)散狀結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)定向結(jié)構(gòu)；黏粒含量很高；含水量接近或超過塑限；具有一定的脹縮性；力學(xué)性質(zhì)比原巖差，強度低，壓縮性高；由于其結(jié)構(gòu)疏松，抗沖刷能力差，因而滲透水流的作用下易產(chǎn)生滲透變形。7、巖體的結(jié)構(gòu)類型整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎屑狀結(jié)構(gòu)、散體狀結(jié)構(gòu)8、巖體結(jié)構(gòu)的控制論巖體結(jié)構(gòu)對工程巖體的控制作用表現(xiàn)在三個方面，即巖體的應(yīng)力傳播特征、巖體的變形和破壞特征、工程巖體的穩(wěn)定性。9、評價巖體結(jié)構(gòu)對巖體控制作用應(yīng)該注意那些方面在工程地質(zhì)模型基礎(chǔ)上,經(jīng)初步巖體結(jié)構(gòu)分析,對巖體穩(wěn)定性可作出宏觀與定性的判斷。依存關(guān)系,尤其是結(jié)構(gòu)面（特別是控制性結(jié)構(gòu)面與軟弱結(jié)構(gòu)面）與工程巖體的可準確確定巖體穩(wěn)定性的邊界條件。結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系,尤其是在軟弱結(jié)構(gòu)面共同作用下,控制著巖體變形破壞方式與失穩(wěn)機制。巖體結(jié)構(gòu)同樣控制工程巖體的環(huán)境因素。環(huán)境因素主要包括地應(yīng)力與地下水,就地應(yīng)力而言,雖主要受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景的控制,但就具體工程而言,地應(yīng)力的作用方式與強度仍受到巖體結(jié)構(gòu)的制約。地下水完全受控于巖體結(jié)構(gòu)。在巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)效應(yīng)中,通過起伏角、尺寸效應(yīng)和結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀,可充分反映巖體結(jié)構(gòu)對巖體穩(wěn)定性的控制作用。第二章巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)1、研究巖塊物理力學(xué)性質(zhì)的意義在巖體性質(zhì)接近巖塊性質(zhì)時,如裂隙不發(fā)育的厚層、巨厚層巖體和塊狀巖體,則可通過巖塊力學(xué)性質(zhì)的研究外推巖體的力學(xué)性質(zhì),并解決有關(guān)的巖體力學(xué)問題。巖塊是巖體的組咸部分,當研究巖體在不同加載條件下的強度和變形性質(zhì)時,不能忽視巖塊性質(zhì)的研究。在評價石材性能時,必須研究相關(guān)巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)。在評價巖石的可鉆性和可破碎性時,也要研究巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)。在工程巖體分類中,巖塊強度和變形模量作為重要分類指標,這時也要研究巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)。2、巖石的物理指標密度：單位體積內(nèi)巖石的質(zhì)量；重度：單位體積內(nèi)巖石的重量；比重：巖石固體重量和4℃時同體積純水的比值；孔隙率：巖石的空隙與總體積之比；吸水率：巖石試件在大氣壓力和室溫條件下自由吸入水的質(zhì)量與巖樣干重量之比；飽和吸水率：巖石試樣在高壓或者真空條件下吸入水的質(zhì)量與與巖樣干重量之比；軟化性：巖石浸水飽和后強度降低的性質(zhì)；軟化系數(shù)=飽和抗壓強度/干抗壓強度；抗凍性：巖石抵抗凍融破壞的能力；抗凍系數(shù)=反復(fù)凍融后的抗壓強度/干抗壓強度；滲透性：在一定水力梯度或者壓力差作用下，巖石能被水透過的性質(zhì)；膨脹性：巖石浸水后體積膨脹的性質(zhì)；崩解性：巖石與水相互作用時失去粘結(jié)性并變成完全喪失強度的松散物質(zhì)的性能；3、有關(guān)模量的概念初始模量：應(yīng)力與應(yīng)變曲線原點處的切線斜率；切線模量：應(yīng)力與應(yīng)變曲線上任一點處切線斜率；割線模量：應(yīng)力與應(yīng)變曲線某特定點與原點連線的斜率，常?。?2的點；泊松比u：在單軸壓縮條件下，橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比；體積模量：KV=^^;V3（1-2u）剪切模量：剪應(yīng)力與應(yīng)變的比值,G=^;2（1-u）4、其它概念流變：巖石的變形或者應(yīng)力隨時間變化的現(xiàn)象；臨界應(yīng)力：試樣處于臨界平衡狀態(tài)時橫截面上的應(yīng)力；轉(zhuǎn)化壓力：把巖石由脆性轉(zhuǎn)化為延性的臨界圍壓彈性后效：巖石在彈性變形卸載后沒有很快恢復(fù)，而是經(jīng)過一段時間才能恢復(fù)的現(xiàn)象；長期強度：巖石在長期荷載作用下抵御破壞的強度值；端面效應(yīng):端面條件對巖塊強度的影響；尺寸效應(yīng)：試件尺寸越大，巖塊強度越低；脆性度；抗壓強度與抗拉強度之比；5、巖塊典型全應(yīng)力-應(yīng)變曲線的基本特征孔隙裂隙壓密階段（OA段）在該階段，隨著載荷的增加，試件中原有張開性結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐漸閉合,巖石被壓密,形成巖塊的應(yīng)力應(yīng)變，全過程曲線早期的非線性變形,應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈上凹型,曲線斜率隨應(yīng)力增加而逐漸增大,表明微裂隙的閉合開始較快,隨后逐漸減慢,本前段變形對裂隙化巖石來說較明顯,而對堅硬裂隙的巖石則不明顯,甚至不顯現(xiàn)。彈性變形至微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段（A段），該階段的曲線呈近似直線關(guān)系,而曲線開始（AB段）為直線關(guān)系，隨應(yīng)力增加逐漸變?yōu)榍€關(guān)系,據(jù)其變形機理又可細分為彈性變形階段（AB段）和微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段（BC段），彈性變形階段不僅變形隨應(yīng)力成比例增加,而且在很大程度上表現(xiàn)為可恢復(fù)的彈性變形,B點的應(yīng)力可稱為彈性極限，微破夏穩(wěn)定發(fā)展階段的變形主要表現(xiàn)為性變形,試件內(nèi)開始出,并隨應(yīng)力增加面逐漸發(fā)展,當載荷保持不變時,微破裂也停止發(fā)展,由于微裂的出現(xiàn),試件體積壓縮速率減緩，曲線偏離直線向縱軸方向彎曲,這一階段的上界應(yīng)力（C點應(yīng)力）稱為服極。非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（或稱累進性裂階段）（CD段）進入破裂的發(fā)展發(fā)生了質(zhì)的變化,由于破裂過程中所造成的應(yīng)力集中效應(yīng)顯著載荷保不變,破裂仍會不斷發(fā)展,并在某些薄弱部位首先破,重新分,其結(jié)又引起次薄部位的破壞,依次進行下去直至試件完全破壞,試件面體積壓縮轉(zhuǎn)為擴軸向應(yīng)變和體積應(yīng)變速率迅速增大。試件承載能力達到最大段的上界應(yīng)力稱為峰強度單軸抗壓。破壞后階段（圖23,D點以后階段）巖塊承載力達到峰值后其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全破壞,但試件仍基本保持整體狀,到本階段,裂隙快速發(fā)展、交叉且相互聯(lián)面。此后,巖塊變形主要表現(xiàn)為沿宏觀斷裂面的塊體滑移,試件承載力增大迅速下但并不降到零,說明破裂的巖石仍有一定的承載能力。擴容現(xiàn)象的解釋非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（或稱累進性裂階段）（CD段）進入破裂的發(fā)展發(fā)生了質(zhì)的變化,由于破裂過程中所造成的應(yīng)力集中效應(yīng)顯著載荷保不變,破裂仍會不斷發(fā)展,并在某些薄弱部位首先破,重新分,其結(jié)又引起次薄部位的破壞,依次進行下去直至試件完全破壞,試件面體積壓縮轉(zhuǎn)為擴軸向應(yīng)變和體積應(yīng)變速率迅速增大。試件承載能力達到最大段的上界應(yīng)力稱為峰強度單軸抗壓。巖塊蠕變曲線的特征初始蠕變階段（或稱減速蠕變階段）如圖中的AB段，曲線呈下凹型，應(yīng)最初隨時間增大較快，但其應(yīng)變率隨時間迅速遞減,到B點達到最小值。若在本階段中某一點P卸載,則應(yīng)變沿PQR下降至零。其中,PQ段為瞬時應(yīng)變的恢復(fù)曲線，而QR段表示應(yīng)變隨時間逐漸恢復(fù)至零。由于卸載后應(yīng)力立即消失，而應(yīng)變則隨時間逐漸恢復(fù),二者恢復(fù)不同步。應(yīng)變恢復(fù)總是落后于應(yīng)力,這種現(xiàn)象稱為彈性后效。等速蠕變階段（或稱穩(wěn)定蠕變階段）如圖中的BC段，曲線近似呈直線，應(yīng)變隨時間近似等速增加,直到C點。若在本階段內(nèi)某點T卸載,則應(yīng)變將沿TUV線恢復(fù)，最后保留一永久應(yīng)變￡p。加速蠕變階段）如圖的CD段，曲線呈上凹型，應(yīng)變率隨時間迅速增加，應(yīng)變隨時間增長越來越大,其蠕變加速發(fā)展直至巖塊破壞（D點）8、強度的概念及計算方法抗壓強度：巖石所能承受的最大壓應(yīng)力，%=今；抗拉強度：巖石所能承受的最大拉應(yīng)力，雪=莊tA抗剪強度：在剪切荷載作用下，巖石抵抗剪切破壞的最大剪應(yīng)力；9、影響巖塊抗壓強度的因素一是巖石本身性質(zhì)方面的因素：礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造（顆粒大小、聯(lián)結(jié)、微結(jié)構(gòu)發(fā)育特征等）、密度及風(fēng)化程度等；二是試驗條件因素：試件的幾何形狀及加工精度、加載速率、端面條件、溫度和濕度、層理結(jié)構(gòu)等。第三章結(jié)構(gòu)面的變形和強度性質(zhì)1、概念剪脹角：剪切時剪切位移的軌跡線與水平線之間的夾角。法向剛度：在法向應(yīng)力作用下，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生單位法向變形所需要的應(yīng)力剪切剛度：數(shù)值上等于峰值前T-A曲線上任一點的切線斜率。2、結(jié)構(gòu)面的法向變形的主要特征含液含結(jié)杓值,叁跳法向變唯4"M用合理芯△?,mm㈤（b）開始時隨著法向應(yīng)力的增大，結(jié)構(gòu)面的閉合迅速增長，兩曲線均為上凹型。當增加到一定值時，曲線變陡并且大致平行，說明這是結(jié)構(gòu)面已基本上完全閉合。從變形上看，在初始壓縮階段，含結(jié)構(gòu)面的變形主要是由結(jié)構(gòu)面的閉合造成的。研究表明，當法向應(yīng)力大約在苧處，含結(jié)構(gòu)面的變形會轉(zhuǎn)化為巖塊的彈性變形為主。結(jié)構(gòu)面的變形曲線大致以A』=AVm為漸近線的非線性曲線。結(jié)構(gòu)面的最大閉合量始終小于結(jié)構(gòu)面的張開度。3、結(jié)構(gòu)面的剪切變形的主要特征△內(nèi)Aw結(jié)構(gòu)面的剪切變形曲線均為非線性曲線，按期剪切變形機理可分為脆性變形和塑性變形。結(jié)構(gòu)面的峰值位移4a受其風(fēng)化程度的影響。風(fēng)化結(jié)構(gòu)面的峰值位移比新鮮的大,這是由于結(jié)構(gòu)面遭受風(fēng)化后,原有的兩壁互鎖程度變差,結(jié)構(gòu)面變得相對平滑的緣故。對同類結(jié)構(gòu)面而言,遭受風(fēng)化的結(jié)構(gòu)面,剪切剛度比未風(fēng)化的小1/4~1/2。結(jié)構(gòu)面的剪切剛度具有明顯的尺寸效應(yīng),在同一法向應(yīng)力作用下。其剪切剛度隨被剪切結(jié)構(gòu)面的規(guī)模增大而降低。結(jié)構(gòu)面的剪切剛度隨法向應(yīng)力的增大而增大。4、平直無填充結(jié)構(gòu)面的剪切強度特征結(jié)構(gòu)面的抗剪強度主要來源于結(jié)構(gòu)面的微咬合作用和膠黏作用,且與結(jié)構(gòu)面的壁巖性質(zhì)及其平直光滑程度密切相關(guān)。若壁巖中含有大量片狀或鱗片狀礦物,如云母、綠泥石、黏土礦物、滑石及蛇紋石等礦物時,其摩擦強度較低,摩擦角一般在20°?30°之間,小者僅10°?20°,黏聚力在0?0.1MPa之間。而壁巖為硬質(zhì)巖石,如石英正長閃長巖、花崗巖及砂礫巖和灰?guī)r等時,其摩擦角可達30°~40°,黏聚力一般在0.05?0.1MPa之間。結(jié)構(gòu)面愈平直,擦痕愈細膩,其抗剪強度愈接近于下限，黏聚力可降低至0.05MPa以下,甚至趨于零;反之,其抗剪強度就接近于上限值。4、有填充結(jié)構(gòu)面的剪切強度特征填充物厚度對結(jié)構(gòu)面抗剪強度的影響較大。當填充物較薄時,隨著厚度的增加,摩擦系數(shù)迅速降低,而黏聚力開始時迅速升高,升到一定值后又逐漸序低,當填充物厚度達到一定值后,摩擦系數(shù)和黏聚力都趨于某一穩(wěn)定值。這時,結(jié)構(gòu)面的強度主要取決于填充夾層的強度,而不再隨填充物厚度的增大而降低。據(jù)試驗研究表明,這一穩(wěn)定值接近于填充物的內(nèi)摩擦系數(shù)和內(nèi)聚力,因此,可用填充物的抗剪強度來代替結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。5、非貫通斷續(xù)結(jié)構(gòu)面的剪切強度特征非貫通斷續(xù)的結(jié)構(gòu)面的抗剪強度要比貫通結(jié)構(gòu)面的抗剪強度高，因為沿非貫通結(jié)構(gòu)面剪切時,剪切面上的應(yīng)力分布實際上是不均勻的,其剪切變形破壞也是一個復(fù)雜的過程,剪切面上應(yīng)力分布不均勻表現(xiàn)在:巖橋部分受到的法向應(yīng)力一般比裂隙面部分大得多,這樣試件受剪時,由于巖橋的架空作用及相對位移的阻擋,使裂隙面的抗剪強度難以充分發(fā)揮出來,另方面,在裂隙尖端將產(chǎn)生應(yīng)力集中,使裂隙擴展,導(dǎo)致裂隙端部巖石抗剪強度降低。因此，非貫通結(jié)構(gòu)面的變形破壞,往往要經(jīng)歷線性變形一裂隙端部新裂原擴展、聯(lián)合的過程,在裂紋擴展、聯(lián)合過程中還將出現(xiàn)剪脹、爬坡及啃斷凸起等現(xiàn)象,直室裂隙全部貫通及試件破壞。因此,可以認為非貫通結(jié)構(gòu)面的抗剪強度是裂隙面與巖橋巖石強度共同作用形成的,其強度性質(zhì)由于受多種因素影響也是很復(fù)雜的。目前有人試圖用斷裂力學(xué)理論,建立裂紋擴展的壓剪復(fù)合斷裂判據(jù)來研究非貫通結(jié)構(gòu)面的抗剪強度和變形破壞機理。第四章巖體力學(xué)性質(zhì)1、常見確定巖體變形參數(shù)的原位測試方法原位巖體變形試驗,按其原理和方法不同可分為靜力法和動力法兩種。靜力法的基本原理是:在選定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上施加法向載荷,并測定其巖體的變形值;然后繪制壓力變形關(guān)系曲線,計算出巖體的變形參數(shù)。根據(jù)試驗方法不同,靜力法又可分為承三板法、狹縫法、鉆孔變形法、水壓硐室法及單（雙）軸壓縮試驗法等。動力法是用人工方法對巖體發(fā)射（或激發(fā)）彈性波（聲波或地震波）,并測定其在巖體中的傳播速度,然后根據(jù)波動理論求巖體的變形參數(shù)。上凹型：層狀或者節(jié)理巖體；上凸型：結(jié)構(gòu)面發(fā)育且有泥質(zhì)填充的巖體，較深處埋藏有軟弱夾層或者巖性軟弱的巖體；復(fù)合型：結(jié)構(gòu)面發(fā)育不均勻或者巖性不均勻的巖體（1）峰值前變形曲線的平均斜率小，破壞位移大，一般可達2?10mm;峰值后隨位移增大強度損失很小或不變。沿軟弱結(jié)構(gòu)面剪切時,常呈這類曲線［a］峰值前變形曲線平均斜率較大,峰值強度較高。峰值后隨剪位移增大,強度損失較大,有較明顯的應(yīng)力降。沿粗糙結(jié)構(gòu)面、軟弱巖體及劇烈風(fēng)化巖體剪切時，多屬這類曲線［b］。峰值前變形曲線斜率大,曲線具有較清楚的線性段和非線性段。比例極限和屈服極限易確定。峰值強度高，破壞位移小，一般約1mm。峰值后隨位移增大,強度迅速降低,殘余強度較較低左右。剪斷堅硬巖體時的變形曲線多屬此類［c］4、結(jié)構(gòu)面方位對強度的影響巖體變形隨著結(jié)構(gòu)面及應(yīng)力作用的方向間夾角不同而不同，導(dǎo)致巖體變形的各向異性，隨結(jié)構(gòu)面組數(shù)增多會越來越明顯，其最大值均發(fā)生在垂直結(jié)構(gòu)面上，平行結(jié)構(gòu)面方向的變形最小。5、概念抗剪斷強度：在任一法向應(yīng)力下，橫切結(jié)構(gòu)面剪切破壞時巖體能抵抗的最大剪應(yīng)力；抗剪強度：在任一法向應(yīng)力下，巖體沿著已有破壞面剪切破壞時的最大應(yīng)力；抗切強度：剪切面的法向應(yīng)力為零時的抗剪強度；6、巖體剪切強度特征巖體結(jié)構(gòu)面的存在使巖體一般都具有高度的各向異性。即沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生剪切破壞（重剪破壞）時,巖體剪切強度最小,近似等于結(jié)構(gòu)面的抗剪強度;而橫切結(jié)構(gòu)面剪切（剪斷破壞）時巖體剪切強度最高;沿復(fù)合剪切面剪切（復(fù)合破壞）時,其強度則介于兩者之間。因此,在一般情況下,巖體的剪切強度不是一個單一值,而是具有一定上限和下限的值域,其強度包絡(luò)線也不是一條簡單的曲線,而是有一定上限和下限的曲線族。第五章工程巖體分類1、工程巖體分類的考慮因素巖石強度、巖體強度、水的影響、不同具體工程所考慮的特殊因素；2、模量比：在Et/ac中一點切線模量與之對應(yīng)的抗壓強度的比值。3、RQD：采用直徑為75mm的雙層巖芯管金剛石鉆進，提取直徑為54mm的巖心，長度大于10cm的巖心長度之和與鉆孔總進尺的百分比。RQD與裂隙頻率kd之間：RQD=I00e-o.ikd(0.1kd+1)RQD與節(jié)理總數(shù)Jv之間：RQD=115-3.3Jv4、巖塊強度分類名豚…—u—,_1地%單釉抗壓強度/MP&代表住巖看硬質(zhì)巖瞿荏巖>60花崗巖、片麻巖必總巖:玄武巖等校耍硬號30-60■F慕巖.石薨酢巖.大理巖.白云巖等較飄巖15-30凝灰?guī)r，千枚巖、泥炭巖.粒砂巖等默巖5-15強風(fēng)化的壁理巖，居凰化強風(fēng)北的救善鞭巖」艮牝的核款暑、未風(fēng)化的泥善等極荻巖"<5金風(fēng)虻的告〉巖石.各種未貳胃5、RMR分類的參數(shù)組成巖塊強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件和地下水。6、Q分類的參數(shù)組成及和RMR的關(guān)系節(jié)理組數(shù)、節(jié)理粗糙度系數(shù)、節(jié)理蝕變系數(shù)、節(jié)理水折減系數(shù)、應(yīng)力折減系數(shù)。RMR=9InQ+44。7、RMR分類和Q分類的優(yōu)缺點RMR分類重視節(jié)理、裂隙對巖體工程的影響，比較接近實際情況，所以各項指標容易獲取，但是為考慮地應(yīng)力的影響，是目前巖體分類研究領(lǐng)域內(nèi)影響較大的一種方法。Q分類不適用與強烈擠壓破碎的巖體、膨脹巖體和極軟弱巖體，但是考慮地質(zhì)因素較為全面，而且吧定性分析與定量評價結(jié)合起來，且軟硬巖均適用。8、基本質(zhì)量指標BQ當KV>0.04acw+0.4時，以KV=0.04acw+0.4代入BQ=90+3acw+250KV，acw為巖塊飽和單軸抗壓強度，KV為巖塊完整性系數(shù)。第六章巖體天然應(yīng)力1、天然應(yīng)力：人類工程活動之前存在于巖體中的應(yīng)力。2、重分布應(yīng)力：由于人類工程活動而改變巖體中的應(yīng)力。3、天然應(yīng)力的特點地殼中的主應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，方向基本上市垂直和水平的；天然應(yīng)力場是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，是時間和空間的函數(shù)；垂直天然應(yīng)力隨著深度呈線性增長；水平天然應(yīng)力比較復(fù)雜：巖體中的水平天然應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，出現(xiàn)拉應(yīng)力的較少，大部分巖體中的水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力，巖體中兩個水平應(yīng)力通常不相同，在單薄的山體、谷坡以及未收到構(gòu)造變動的巖體中，天然水平應(yīng)力均小于垂直應(yīng)力，甚至出現(xiàn)水平應(yīng)力為零的現(xiàn)象。天然應(yīng)力比值系數(shù)即天然水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值，隨深度的增加而減少；一個相當大的區(qū)域內(nèi)，最大主應(yīng)力方向是穩(wěn)定的；區(qū)域構(gòu)造場常常決定局部點的主應(yīng)力；巖體中的天然應(yīng)力一般處于三維應(yīng)力狀態(tài)；4、應(yīng)力恢復(fù)法應(yīng)用較早的一種應(yīng)力測量方法是應(yīng)力恢復(fù)法,此法是用扁千斤頂使已解除了應(yīng)力的巖石恢復(fù)到初始應(yīng)力狀態(tài)。具體步驟是：在地下巷道洞壁上布置一對或若干對測點，每對測點間的距離do視所采用的引伸儀尺寸而定。一般每對測點間的距離為15cm左右。在兩測點之間的中線處,用金剛石鋸切割一道狹縫槽。由于洞壁巖體受到環(huán)向壓應(yīng)力的作用,所以,在狹縫槽切割后,兩測點間的距離就會從初始值d0減小到d,即兩點間距產(chǎn)生相對縮短位移。把扁千斤頂塞入狹縫槽內(nèi),并用混凝土填充狹縫槽,使扁千斤頂與洞壁巖體緊密膠結(jié)在一起。對扁千斤頂泵入高壓油,通過扁千斤頂對狹縫兩壁巖體加壓。使巖壁上兩測點的間距緩緩地由d恢復(fù)到d0。這時扁千斤頂對巖壁施加的壓力P,即為所要測定的洞壁巖體的環(huán)應(yīng)力值。5、套心法套心法的全稱為鉆孔套心應(yīng)力解除法。此法的基本原理是在鉆孔中安裝變形或應(yīng)變測量元件（位移傳感器或應(yīng)變計）,通過測量套心應(yīng)力解除前后,鉆孔孔徑變化或孔底應(yīng)變變化或孔壁表面應(yīng)變變化值來確定天然應(yīng)力的大小和方向所謂套心應(yīng)力解除是用一個較測量到徑更大的巖心鉆,對測量孔進行同心套鉆,把安裝有傳感器元件的孔段巖體與周圍巖體隔離開來,以解除其天然受力狀態(tài)。6、水壓致裂法水壓致裂法是把高壓水泵入到由栓塞隔開的試段中。當鉆孔段中的水壓升高時，鉆孔孔壁的環(huán)向壓應(yīng)力降低,并在某些點出現(xiàn)拉應(yīng)力。隨著泵入的水壓力不斷升高,鉆孔孔壁的拉應(yīng)力也逐漸增大。當鉆孔中水壓力引起的孔壁拉應(yīng)力達到孔壁巖石抗拉強度。時，就在孔壁形成拉裂隙。若設(shè)形成孔壁拉裂隙時鉆孔的水壓力為Pc,拉裂隙一經(jīng)形成后,孔內(nèi)水壓力就要降低,然后達到某一穩(wěn)定的壓力Ps,稱為“封井壓力”。這時，如人為地降低水壓，孔壁拉裂隙將閉合，若再繼續(xù)泵入高壓水流,則1拉裂隙將再次張開,這時孔內(nèi)的壓力為Pc。7、高地應(yīng)力的基本特征巖心餅化現(xiàn)象；地下硐室施工過程中出現(xiàn)巖爆、剝離；隧洞、鉆孔的縮徑現(xiàn)象；土坡上出現(xiàn)錯動的臺階；第七章強度理論1、莫爾-庫倫強度理論巖石的破壞主要是剪切破壞，巖石的強度即抗摩擦強度等于巖石本身抗剪切摩擦的粘結(jié)力和剪切面上的法向應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力。/T/=c+tan3。2、莫爾-庫倫強度理論計算和公式5/旦＜455/旦＜45-K）"&61+sin0上,%1-sinp[13丫CT；21-tun—極限條件下的剪切面上的正應(yīng)力和剪力：e=n+411。=2（。1+。3）+2（。1一Q3）cos2e1T=2（Q1—Q3）sin2e3、格里菲斯強度理論格里菲斯認為脆性材料的斷裂理由是分布在材料中的微小裂紋尖端有拉應(yīng)力集中所致。分析方程和強度曲線中可以得到以下結(jié)論:材料的單軸抗壓強度是抗拉強度的8倍,其反映了脆性材料的基本力學(xué)特征。這由理論上嚴格給出的結(jié)果,其在數(shù)量級上是合理的,但在細節(jié)上還是有出入。材料發(fā)生斷裂時，可能處于各種應(yīng)力狀態(tài)。這一結(jié)果驗證了Griffith準則測所認為的不論何種應(yīng)力狀態(tài),材料都是因裂紋尖端附近達到極限拉應(yīng)力而斷裂開始擴展的基本觀點即材料的破壞機理是拉伸破在準則的理論解中還可以證明,新裂紋與最大主應(yīng)力方向斜交,而且擴展方向會最終趨于與最大主應(yīng)力平行。4、莫爾庫倫理論和格里菲斯理論的優(yōu)缺點莫爾庫倫理論的優(yōu)點：適應(yīng)塑性巖石和脆性巖石的剪切破壞；反應(yīng)巖石的抗拉強度遠小于抗壓強度；能解釋巖石在三向等拉時的破壞，在三向等壓時不會破壞(曲線在should壓區(qū)不閉合的特點)；莫爾庫倫理論的缺點：忽略了中間主應(yīng)力的影響，與實驗結(jié)果有一定的出入；該判斷值適用于剪切破壞，不適用與膨脹和蠕變破壞；格里菲斯理論的優(yōu)點：材料的單軸抗壓強度是抗拉強度的8倍；材料發(fā)生斷裂時,可能處于各種應(yīng)力狀態(tài)；格里菲斯理論的缺點：格里菲斯強度準是針對玻璃和鋼等脆性材料提出來的，因而只適用于研究脆性巖石的破壞。而對一般的巖石材料,Mohr--coulomb強度準則的適用性要遠遠大于格里菲斯強度。第八章邊坡巖體穩(wěn)定性分析1、邊坡巖體的應(yīng)力特征無論在什么樣的天然應(yīng)力場下,邊坡面附近的主應(yīng)力跡線均明顯偏轉(zhuǎn),表現(xiàn)為最大主應(yīng)力與坡面近于平行,最小主應(yīng)力與坡面近于正交,向坡體內(nèi)逐漸恢復(fù)初始應(yīng)力狀態(tài)。由于應(yīng)力的重分布,在坡面附近產(chǎn)生應(yīng)力集中帶,不同部位其應(yīng)力狀態(tài)是不同的在坡腳附近,平行坡面的切向應(yīng)力顯,而垂直坡面的徑向應(yīng)力顯著降低,由于應(yīng)力差大,于是就形成了最大剪應(yīng)力增高帶,最易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近,在一定條件下坡面徑向應(yīng)力和坡頂切向應(yīng)力可轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力,形成一拉應(yīng)力帶。邊坡愈陡,則此帶范圍愈大,因此,坡肩附近最易拉裂破壞。在坡面上各處的徑向應(yīng)力為零,因體僅處于雙向應(yīng)力狀態(tài)坡內(nèi)逐漸轉(zhuǎn)為三向應(yīng)力狀態(tài)。由于主應(yīng)力偏轉(zhuǎn),坡體內(nèi)的最大剪應(yīng)力跡線也發(fā)生變化,由原來的直線變?yōu)榘枷蚱旅娴幕【€。2、巖體邊坡的變形類型和特征卸荷回彈：成坡前邊坡巖體在天然應(yīng)力作用下早已固結(jié),在成坡過程中,由于荷重不斷減少,邊坡巖體在減荷方向（臨空面）必然產(chǎn)生伸長變形,即卸荷回彈。天然應(yīng)力越大,則向臨空方向的回彈變形量也越大。如果這種變形超過了巖體的抗變形能力時,將會產(chǎn)生一系列的張性結(jié)構(gòu)面。蠕變變形：在這種近似不變的應(yīng)力作用下,邊坡巖體的變形也將會隨時間不斷增加,這種變形稱為蠕變變形當邊坡內(nèi)的應(yīng)力未超過巖體的長期強度時,則這種變形所引起的破壞是局部的。反之,這種變形將導(dǎo)致邊坡巖體的整體失穩(wěn)。當然這種破裂失穩(wěn)是經(jīng)過局部破裂逐漸產(chǎn)生的,幾乎所有的巖體邊坡失穩(wěn)都要經(jīng)歷這種逐漸變形破壞過程。3、巖體邊坡的破壞類型根據(jù)巖體邊坡破壞的模擬實驗和理論研究分為：蠕滑拉裂、滑移致壓拉裂、彎曲拉裂、塑流拉裂、滑移拉裂。根據(jù)巖體邊坡破壞的力學(xué)原理：平面滑動、楔形體滑動、圓弧滑動和傾倒破壞。4、影響邊坡穩(wěn)定性因素影響巖體邊坡變形破壞的因素主要有:巖性、巖體結(jié)構(gòu)、水的作用、風(fēng)化作用、地震天然應(yīng)力、地形地貌及人為因素等。巖性這是決定巖體邊坡穩(wěn)定性的物質(zhì)基礎(chǔ),一般來說,構(gòu)成邊坡的巖體越堅又不在在產(chǎn)生塊體滑移的幾何邊界條件時,邊坡不易破壞,反之則容易破壞而穩(wěn)定性差巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)面的發(fā)育特征是巖體邊坡破壞的控制因素,首先,若體結(jié)構(gòu)控制邊坡的破壞形式及其穩(wěn)定程度,如堅硬塊狀巖體,不僅穩(wěn)定性好,而且其破壞形式往往是沿某些特定的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的塊體滑移,又如散體狀結(jié)構(gòu)巖體（如劇風(fēng)化和強烈破碎體）往往產(chǎn)生圓弧形破壞,且其邊坡穩(wěn)定性往往較差等等。其次,結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及其型合關(guān)系往往是邊坡塊體滑移破壞的幾何邊界條件,如前述的平面滑動及楔形體滑動都是被結(jié)構(gòu)面切割的巖塊沿某個或某幾個結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動的形式。水的作用水的滲入使巖土的質(zhì)量增大,進而使滑動面的滑動力增大;其次,在的作用下巖土被軟化而抗剪強度降低;另外,地下水的滲流對巖體產(chǎn)生動水壓力和靜水壓力,這些都對巖體邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。風(fēng)化作用風(fēng)化作用使巖體內(nèi)裂隙增多、擴大,透水性增強,抗剪強度降低。地形地貌邊坡的坡形、坡高及坡度直接影響邊坡內(nèi)的應(yīng)力分布特征,進而影響邊坡的變形破壞形式及邊坡的穩(wěn)定性。地震因地震波的傳播而產(chǎn)生的地震慣性力直接作用于邊坡巖體,加速邊坡破壞。天然應(yīng)力邊坡巖體中的天然應(yīng)力特別是水平天然應(yīng)力的大小,直接影響邊坡拉應(yīng)力及剪應(yīng)力的分布范圍與大小。在水平天然應(yīng)力大的地區(qū)開挖邊坡時,由于拉應(yīng)力及剪應(yīng)力的作用,常直接引起邊坡變形破壞。人為因素邊坡的不合理設(shè)計、爆破、開挖或加載,大量生產(chǎn)生活用水的滲入等都能造成邊坡變形破壞,甚至整體失穩(wěn)。5、邊坡穩(wěn)定性分析的基本步驟應(yīng)用塊體極限平衡法計算邊坡巖體穩(wěn)定性時,常需遵循如下步驟：可能滑動巖體幾何邊界條件的分析、受力條件分析、確定計算參數(shù)、計算穩(wěn)定性系數(shù)、確定

安全系數(shù)、進行穩(wěn)定性評價。6、巖坡的平面滑動的計算第九章地下硐室圍巖的穩(wěn)定性1、基本概念圍巖壓力：地下硐室圍巖在重分布應(yīng)力作用下產(chǎn)生過量的塑性變形或松動破壞，進而引起施加于支護襯砌上的壓力；圍巖抗力：有壓硐室由于存在很高的內(nèi)水壓力作用，迫使襯砌向圍巖方向變形，

圍巖被迫后退時，將產(chǎn)生一個反力來阻止襯砌變形的力；側(cè)壓力系數(shù)：水平壓應(yīng)力與垂直壓應(yīng)力之比；應(yīng)力集中系數(shù)：地下硐室開挖后洞壁上一點的應(yīng)力與開挖前該點的天然應(yīng)力之比：彈性抗力系數(shù)：使硐室圍巖產(chǎn)生一個單位徑向變形所需要的內(nèi)水壓力；2、塑性松動圈形成過程大多數(shù)巖體往往受結(jié)構(gòu)面切割使其整體性喪失,強度降低,在重分布應(yīng)力作用下,很容易發(fā)生塑性變形而改變其原有的物性狀態(tài)。由彈性圍巖重分布應(yīng)力特點可知,地下開挖后洞壁的應(yīng)力集中最大。當洞壁重分布應(yīng)力超過圍巖屈服極限時,洞壁圍巖就由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)化為塑性狀態(tài),并在圍巖中形成一個塑性松動圈。3、圍巖壓力的基本類型及其特征按圍巖壓力形成機理