巖體力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)

巖體力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)名詞解釋?zhuān)?、軟化性：軟化性是指巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)。2、軟化系數(shù)：是指巖石時(shí)間的飽和抗壓強(qiáng)度于干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度的比值。3、形狀效應(yīng)：在巖石試驗(yàn)中，由于巖石試件形狀的不同，得到的巖石強(qiáng)度指標(biāo)也就有所差異。這種由于形狀的不同而影響其強(qiáng)度的現(xiàn)象稱(chēng)為“形狀效應(yīng)”。4、尺寸效應(yīng)：巖石試件的尺寸愈大，則強(qiáng)度愈低，反之愈高，這一現(xiàn)象稱(chēng)為“尺寸效應(yīng)”。5、延性度：指巖石在達(dá)到破壞前的全應(yīng)變或永久應(yīng)變。6、流變性：指在應(yīng)力不變的情況下，巖石的應(yīng)變或應(yīng)力隨時(shí)間而變化的性質(zhì)。7、應(yīng)力松弛：是指當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，巖石的應(yīng)力隨時(shí)間增加而不斷減小的現(xiàn)象。8、彈性后效：是指在加荷或卸荷條件下，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。9、峰值強(qiáng)度:若巖石應(yīng)力--應(yīng)變曲線上出現(xiàn)峰值,峰值最高點(diǎn)的應(yīng)力稱(chēng)為峰值強(qiáng)度.10、擴(kuò)容:在巖石的單軸壓縮試驗(yàn)中,當(dāng)壓力達(dá)到一定程度以后,巖石中的破列或微裂紋繼續(xù)發(fā)生和擴(kuò)展,巖石的體積應(yīng)變?cè)隽坑杏蓧嚎s轉(zhuǎn)為膨脹的力學(xué)過(guò)程,稱(chēng)之為擴(kuò)容.11、應(yīng)變硬化:在屈服點(diǎn)以后(在塑性變形區(qū)),巖石(材料)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線呈上升直線,如果要使之繼續(xù)變形,需要相應(yīng)的增加應(yīng)力,這種現(xiàn)象稱(chēng)之為應(yīng)變硬化.12、延性流動(dòng):是指當(dāng)應(yīng)力增大到一定程度后,應(yīng)力增大很小或保持不變時(shí),應(yīng)變持續(xù)增長(zhǎng)而不出現(xiàn)破裂,也即是有屈服而無(wú)破裂的延性流動(dòng).13、強(qiáng)度準(zhǔn)則:表征巖石破壞時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強(qiáng)度參數(shù)之間的關(guān)系,一般可以表示為極限應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力間的關(guān)系方程:σ1=f(σ2,σ3)或τ=f(σ).14、結(jié)構(gòu)面:①指在地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中,巖體內(nèi)形成的具有一定得延伸方向和長(zhǎng)度,厚度相對(duì)較小的宏觀地質(zhì)界面或帶.②又稱(chēng)若面或地質(zhì)界面,是指存在于巖體內(nèi)部的各種地質(zhì)界面,包括物質(zhì)分異面和不連續(xù)面,如假整合,不整合,褶皺,斷層,層面,節(jié)理和片理等.15、原生結(jié)構(gòu)面:在成巖階段形成的結(jié)構(gòu)面.16、次生結(jié)構(gòu)面:指在地表?xiàng)l件下,由于外力的作用而形成的各種界面.17、結(jié)構(gòu)體:結(jié)構(gòu)面依其本身的產(chǎn)狀,彼此組合將巖體切割成形態(tài)不一,大小不等以及成分各異的巖石塊體,被各種結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石塊體稱(chēng)為結(jié)構(gòu)體.18、結(jié)構(gòu)效應(yīng)：巖體中結(jié)構(gòu)的方向性質(zhì)密度和組合方式對(duì)巖體變形的影響。19、剪脹角：巖體結(jié)構(gòu)面在剪切變形過(guò)程中所發(fā)生的法向位移與切向位移之比的反正切值。20、巖體基本質(zhì)量：巖體所固有的影響工程掩體穩(wěn)定性的最基本屬性，巖體基本質(zhì)量由巖石堅(jiān)硬程度和巖石完整程度決定。21、自穩(wěn)能力：在不支護(hù)條件下，地下工程巖體不產(chǎn)生任何形式的能力。22、地應(yīng)力：自然狀態(tài)下在原巖巖體中存在的由于巖石自重和構(gòu)造應(yīng)力形成的分布應(yīng)力，也稱(chēng)天然應(yīng)力23、原巖應(yīng)力：在工程中指天然存在于巖體中而與任何認(rèn)為因素?zé)o關(guān)的應(yīng)力。24、殘余應(yīng)力：沒(méi)有外力作用時(shí)在巖體內(nèi)部由于某種原因在整個(gè)巖體內(nèi)的不均勻的變形而引起的應(yīng)力25、初始地應(yīng)力：巖體中存在的未受工程擾動(dòng)的原始應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力26、自重應(yīng)力：由于巖體自重而產(chǎn)生的天然應(yīng)力27、構(gòu)造應(yīng)力：由于地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)在巖體中引起的應(yīng)力場(chǎng)，這種應(yīng)力與一定范圍地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，其主要特點(diǎn)是水平應(yīng)力大于覆巖垂直應(yīng)力分量。這一作用可以持續(xù)到底層深處。28、應(yīng)力重分布：巖體受到工程活動(dòng)擾動(dòng)，引起巖體中初始應(yīng)力的轉(zhuǎn)移變化形成的新的應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)。29、二次應(yīng)力：相對(duì)于初始應(yīng)力而言，巖體上或巖體內(nèi)部受到工程活動(dòng)擾動(dòng)，引起初始應(yīng)力自然平衡狀態(tài)的改變，使一定范圍內(nèi)的原始應(yīng)力重分布形成的新的應(yīng)力為二次應(yīng)力，或稱(chēng)次生應(yīng)力，直接與工程穩(wěn)定性有關(guān)。30、巖爆：是地下洞室開(kāi)挖過(guò)程中圍巖發(fā)生突然脆性破壞的現(xiàn)象。一般在地應(yīng)力較大部位，巖石被擠壓超過(guò)其彈性限度，聚集的能量會(huì)突然釋放出來(lái)，伴隨有聲音、碎石飛散、墜落等現(xiàn)象。31、構(gòu)造線：指區(qū)域性擠壓應(yīng)力所形成的構(gòu)造形跡，也就是指與產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的壓應(yīng)力方向相垂直的平面和地面的交線。32、圍巖：指由于人工開(kāi)挖使巖體的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，而這部分被改變了應(yīng)力狀態(tài)的巖體稱(chēng)為圍巖。地下工程開(kāi)挖過(guò)程中，在發(fā)生應(yīng)力重分布的那一部分工程巖體稱(chēng)為圍巖。33、圍巖壓力：地下洞室圍巖在重分布應(yīng)力作用下產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形或松動(dòng)破壞，進(jìn)而引起施加于支護(hù)襯砌上的壓力。作用在支護(hù)物上的圍巖的變形擠壓力或塌坍巖體的重力稱(chēng)為圍巖壓力。34、圍巖抗力：在有壓洞室中，作用有很高的內(nèi)水壓力，并通過(guò)襯砌或洞壁傳遞給圍巖，這時(shí)圍巖將產(chǎn)生一個(gè)反力，稱(chēng)為圍巖抗力。35、靜水應(yīng)力狀態(tài)：在巖石力學(xué)中，地下深部巖體在自重作用下，巖體中的水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力相等的應(yīng)力狀態(tài)。36、形變圍巖壓力：指圍巖在二次應(yīng)力作用下局部進(jìn)入塑性，緩慢的塑性變形作用在支護(hù)上形成的壓力，或者是有明顯流變性能的圍巖的粘彈性或者粘彈—粘塑性變形形成的支護(hù)壓力。一般發(fā)生在塑性或者流變性較顯著的地層中。37、松動(dòng)圍巖壓力：指因圍巖應(yīng)力重分布引起的或施工開(kāi)挖引起的松動(dòng)巖體作用在隧道或坑道井巷等地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用壓力。一般是由于破碎的、松散的、分離成塊的或被破壞的巖體坍滑運(yùn)動(dòng)造成的。38、沖擊圍巖壓力：（1）是地下洞室開(kāi)挖過(guò)程中，在超過(guò)圍巖彈性限度的壓力作用下，圍巖產(chǎn)生內(nèi)破壞，發(fā)生突然脆性破壞并涌向開(kāi)挖（采掘）空間的一種動(dòng)力現(xiàn)象。（2）強(qiáng)度較高且完整的彈脆性巖體過(guò)渡受力后突然發(fā)生巖石彈射變形所引起的圍巖壓力。39、膨脹圍巖壓力：在遇到水分的條件下圍巖常常發(fā)生不失去整體性的膨脹變形和位移，表現(xiàn)在頂板下沉、地板隆起和兩幫擠出，并在支護(hù)結(jié)構(gòu)上形成形變壓力的現(xiàn)象。40、應(yīng)力集中：受力物體或構(gòu)件在其形狀或尺寸突然改變之處引起應(yīng)力在局部范圍內(nèi)顯著增大的現(xiàn)象。41、應(yīng)力集中系數(shù)：指巖體中二次應(yīng)力與原始應(yīng)力的比值，也可用井巷開(kāi)挖后圍巖中應(yīng)力與開(kāi)挖前應(yīng)力的比值來(lái)表示。41、研究巖石應(yīng)力狀態(tài)的目的在于正確認(rèn)識(shí)巖石的力學(xué)性能，闡述圍巖的破壞機(jī)制，充分利用和發(fā)揮圍巖的自承能力，是工程設(shè)計(jì)更加合理安全和經(jīng)濟(jì)。42、巖體變形的不均勻?qū)е聡鷰r局部破裂的原因是應(yīng)力分布的不均勻性和強(qiáng)度不均勻性。43、巖石在三軸壓縮時(shí)，隨著側(cè)向應(yīng)力σ3和σ1—σ3的增加，巖石強(qiáng)度也隨之增大：巖石發(fā)生破壞后，仍保留一定的承載能力。44、隧洞根據(jù)其內(nèi)部的受力情況可分為有壓洞室和無(wú)壓洞室兩大類(lèi)。45、對(duì)于無(wú)襯砌有壓洞室，洞內(nèi)水壓力P在圍巖中所產(chǎn)生的徑向和切向應(yīng)力隨隧洞半徑r的增大而迅速降低，在6r處該應(yīng)力基本可以忽略不計(jì)，在有些有壓隧洞中常見(jiàn)到新形成的，平行于洞軸線的放射狀張裂隙，這主要是由于內(nèi)水壓力使圍巖產(chǎn)生的應(yīng)力抵消了圍巖的壓應(yīng)力，并超過(guò)了巖體的抗拉強(qiáng)度所致。46、圍巖在不產(chǎn)生破壞的條件下，當(dāng)巖石性質(zhì)由硬巖，中硬巖，到軟巖的變化過(guò)程中，對(duì)于同一種支護(hù)形式而言，圍巖位移增長(zhǎng)會(huì)越來(lái)越大，相應(yīng)要求支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的壓力會(huì)越來(lái)越大，對(duì)于同一種巖石來(lái)說(shuō)，隨圍巖的不斷變化要求支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的壓力會(huì)越來(lái)越小。解答：1、在三軸試驗(yàn)中，圍壓對(duì)巖石的力學(xué)性質(zhì)有什么影響（1）破壞前巖塊的總應(yīng)變隨圍壓增大而增加（2）隨圍壓增大，巖塊的塑性也不斷增大，且由脆性破壞逐漸轉(zhuǎn)化為延性破壞（3）隨圍壓的增大，巖塊三軸極限強(qiáng)度明顯增大（4）隨圍壓增大，彈性模量和泊松比不同程度的提高（5）當(dāng)圍壓達(dá)到一定值時(shí)，出現(xiàn)應(yīng)變硬化現(xiàn)象2、結(jié)構(gòu)面的成因類(lèi)型與分類(lèi)結(jié)構(gòu)面的成因分為兩類(lèi)：地質(zhì)成因和力學(xué)分類(lèi)：（1）地質(zhì)成因類(lèi)型包括原生結(jié)構(gòu)面（沉積結(jié)構(gòu)面、巖漿結(jié)構(gòu)面、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面）構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（斷層、節(jié)理、劈理和層間錯(cuò)動(dòng)面）次生結(jié)構(gòu)面（卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙、次生夾泄層、泥化夾層）（2）力學(xué)成因類(lèi)型有剪性結(jié)構(gòu)面（逆斷層、平移斷層、多數(shù)正斷層）張性結(jié)構(gòu)面（羽狀張裂面、縱張及橫張破裂面和巖漿巖中的冷凝節(jié)理）3、結(jié)構(gòu)面的分級(jí)：由結(jié)構(gòu)面的伸長(zhǎng)度、切割深度、破碎帶寬度及其力學(xué)效應(yīng)可分為5級(jí)：1級(jí)指大斷層或區(qū)域性斷層，延伸數(shù)公里至數(shù)十公里以上破碎寬約數(shù)米至幾百米以上；2級(jí)指延伸長(zhǎng)、寬度不大數(shù)百米至數(shù)千米，寬數(shù)十厘米至數(shù)米；3級(jí)長(zhǎng)數(shù)十米至數(shù)百米的斷層、區(qū)域性節(jié)理、延伸較好的層面及層間錯(cuò)動(dòng)等，寬數(shù)厘米至一米左右；4級(jí)延伸較差的節(jié)理、層面等長(zhǎng)一般10mm~30mm，寬數(shù)厘米；5級(jí)微結(jié)構(gòu)面有隱節(jié)理、微層面等。規(guī)模小、連續(xù)性差、常包含在巖塊內(nèi)。4、結(jié)構(gòu)面特征及其影響：產(chǎn)狀（結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力間的關(guān)系控制著巖體的破壞機(jī)制與強(qiáng)度）、連續(xù)性（對(duì)巖體的變形、變形破壞機(jī)理、強(qiáng)度及滲透性都有很大影響）、密度（控制著巖體的完整性和巖塊的塊度，密度越大，巖體完整性越差，塊度越小，導(dǎo)致巖體力學(xué)性質(zhì)變差，滲透性增強(qiáng)）、張開(kāi)度、形態(tài)（對(duì)巖體的力學(xué)性質(zhì)及水力學(xué)性質(zhì)存在明顯影響）、充填膠結(jié)特征（經(jīng)膠結(jié)的結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)改善，未膠結(jié)的力學(xué)性質(zhì)取決于充填物成分、厚度、含水性和壁巖性質(zhì)等）、結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系（控制著可能滑移巖體的幾何邊界條件、形態(tài)、規(guī)模、滑動(dòng)方向及滑移破壞類(lèi)型）。5、巖塊的力學(xué)屬性：彈性、塑性、粘性、脆性、延性。（1）彈性：在一定應(yīng)力范圍內(nèi)，物體受外力作用產(chǎn)生全部變形，而去除外力后能立即恢復(fù)其原有形狀和尺寸大小的性質(zhì)。（2）塑性：物體受力后產(chǎn)生變形，外力去除后不能完全恢復(fù)的性質(zhì)。不能恢復(fù)的那部分變形稱(chēng)為塑性變形或永久變形或殘余變形。（3）粘性：物體受力后，變形不能瞬時(shí)完成，且變形速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)。（4）脆性：物體受力后，變形很小時(shí)就發(fā)生破裂的性質(zhì)。（5）延性：物體能承受較大塑性變形而不喪失其承載力的性質(zhì)。6、單軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線：εv=εl+εd階段：Ⅰ：孔隙裂隙壓密階段：原有張開(kāi)性結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐漸閉合，巖石被壓密，早期非線性變形，呈上凹形，斜率隨應(yīng)力增大而增大，微裂隙的閉合在開(kāi)始較快隨后逐漸下降。Ⅱ：彈性變形至為微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段：近似直線，開(kāi)始為直線，應(yīng)力增加，變?yōu)榍€，出現(xiàn)彈性極限，之后為塑性變形，出現(xiàn)新裂隙和微破裂，隨著應(yīng)力發(fā)展而發(fā)展，達(dá)到屈服極限。Ⅲ：非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段：破裂不斷發(fā)展，薄弱部位首先破壞，應(yīng)力重分布，次薄弱部位破壞，體積壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)容，達(dá)到峰值強(qiáng)度或單軸抗壓強(qiáng)度。Ⅳ：破壞后階段：裂隙快速發(fā)展，交叉且聯(lián)合成宏觀斷裂面，巖塊沿其滑移，試件承載力迅速下降但不為0。7、變形參數(shù)：變形模量（彈性模量）：?jiǎn)屋S壓縮條件下，軸向壓應(yīng)力與軸向壓應(yīng)變之比。E=σ/ε初始模量：曲線原點(diǎn)處的切線斜率，Ei=σi/εi切線模量：曲線上任一點(diǎn)處的切線斜率，Et=(σ2-σ1)/(ε1-ε2)割線模量：曲線上某特定點(diǎn)原點(diǎn)連線的斜率，通常取σc/2處的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，Es=σ50/ε50泊松比：?jiǎn)屋S壓縮條件下，橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比，μ=-εd/εl8、結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度性質(zhì)分類(lèi)：平直無(wú)充填的結(jié)構(gòu)面、粗糙起伏無(wú)充填~、非貫通斷續(xù)~、有充填的軟弱結(jié)構(gòu)面。9、巖體中天然應(yīng)力的分布特征1）重力應(yīng)力場(chǎng)與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的分布特點(diǎn)①重力應(yīng)力場(chǎng)：以垂直應(yīng)力為主，垂直應(yīng)力大于水平應(yīng)力；應(yīng)力為壓應(yīng)力；應(yīng)力隨深度增加而增加；②構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)：應(yīng)力有壓應(yīng)力，也可有拉應(yīng)力；以水平應(yīng)力為主，水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力；分布很不均勻，通常以地殼淺部為主。2）地殼淺部3km原巖應(yīng)力的規(guī)律：原巖應(yīng)力是非穩(wěn)定的應(yīng)力場(chǎng)，其大小和方向隨空間和時(shí)間而變化；實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本上等于上覆巖體的重力；水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力。10、各類(lèi)結(jié)構(gòu)圍巖的變形破壞特點(diǎn)（1）整體狀和塊狀巖體圍巖：破壞形式主要有巖爆、脆性開(kāi)裂及塊體滑移等。（2）層狀巖體圍巖：破壞形式主要有：沿層面張裂、折斷塌落、彎折內(nèi)鼓等。（3）碎裂狀巖體圍巖：變形破壞形式常表現(xiàn)為塌方和滑動(dòng)。（4）散體狀巖體圍巖：其變形破壞形式以拱形冒落為主。11、巖爆的產(chǎn)生條件（1）圍巖應(yīng)力條件。判斷巖爆發(fā)生的應(yīng)力條件有兩種方法：一是用洞壁的最大環(huán)向應(yīng)力σθ與圍巖單軸抗壓強(qiáng)度σc之比作為巖爆產(chǎn)生的應(yīng)力條件；另一種是用天然應(yīng)力中的最大主應(yīng)力σ1與巖塊單軸抗壓強(qiáng)度σc之比進(jìn)行判斷。σθ≤0.3σc時(shí)，洞壁不出現(xiàn)巖爆；0.3σc＜σθ≤（0.5~0.8）σc時(shí)，洞壁圍巖出現(xiàn)巖射和剝落；σθ＞0.8σc時(shí)，洞壁出現(xiàn)巖爆和猛烈?guī)r射。另外，根據(jù)我國(guó)已產(chǎn)生巖爆的地下洞室資料統(tǒng)計(jì)，得出當(dāng)巖體中最大天然主應(yīng)力σ1與σc達(dá)到σ1≥（0.15~0.2）σc時(shí)，將產(chǎn)生巖爆。（2）巖性條件。當(dāng)彈性變形能系數(shù)ω＞70%時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巖爆，ω越大發(fā)生巖爆的可能性越大。12、影響巖爆的因素（1）地質(zhì)構(gòu)造。巖爆大都發(fā)生在褶皺構(gòu)造中，巖爆與斷層、節(jié)理構(gòu)造也有密切的關(guān)系。（2）洞室埋深。隨著洞室埋深增加，巖爆次數(shù)增多，強(qiáng)度也增大。此外，地下開(kāi)挖尺寸、開(kāi)挖方法、爆破震動(dòng)及天然地震等對(duì)圍巖也有明顯的影響。13、影響巖體邊坡變形破壞的因素（1）巖性。這是決定巖體邊坡穩(wěn)定性的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)成邊坡的巖體越堅(jiān)硬，又不存在產(chǎn)生塊體滑移的幾何邊界條件時(shí)，邊坡不易破壞，反之則容易破壞而穩(wěn)定性差。（2）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，巖體結(jié)構(gòu)控制邊坡的破壞形式及其穩(wěn)定程度，其次，結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及其組合關(guān)系往往是邊坡塊體滑移破壞的幾何邊界條件。（3）水的作用。水的滲入使巖土的質(zhì)量增大，進(jìn)而使滑動(dòng)面的滑動(dòng)力增大；其次，在水的作用下巖土被軟化而抗剪強(qiáng)度降低；另外，地下水的滲入對(duì)巖體產(chǎn)生動(dòng)水壓力和靜水壓力，這些都對(duì)巖體邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。（4）風(fēng)化作用。風(fēng)化作用