岩石力学1~9.docVIP

第一章 一、概念 岩石力学：研究岩石和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，作出响应的一门力学分支。 岩石结构：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体 。 岩石构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系的层理构造。 岩体：通常将一定工程范围内的自然地质体称为岩体。 结构面：岩体内存在的各种各样的节理裂隙（地质分界面，不承受拉应力） 岩石：（岩石）是不包含有显著弱面的岩石块体，具有连续性、均质性。 二、简答 1、岩体力学特征： ①不连续； ②各向异性； ③不均匀性； ④地质因子特性（水、气、热、初应力）。 2、岩体力学研究内容及研究方法：①岩体的地质力学模型及其特征。②岩石与岩体的物理力学性质方面。③岩体力学在各类工程中应用方面。 研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合 第二章 一、概念 岩石密度：单位体积内岩石的质量。 孔隙比： Vv—孔隙体积（水银充填法求出），Vs—固体体积 抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。常用抗冻系数来表示。 岩石渗透性：在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。 qx— —沿x方向水的流量；h——水头高度； 　 A——垂直x方向的截面面积；k——渗透系数。 岩石强度：岩石抵抗外力破坏的能力。 .... .... 脆性破坏：岩石在荷载作用下没有显著觉察的变形就突然破坏。 延性破坏：岩石在破坏之前变形很大，且没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形、流动或挤出。 变形模量：变形模量是指单轴压缩条件下，轴向应力与轴向应变之比。常用E50表示 弹性模量： 割线模量：割线模量(Es)指曲线上某特定点与原点连线的斜率，通常取σc/2处的点与原点连线的斜率。 扩容：是指岩石受外力作用后，发生非线性的体积膨胀，且这一体积膨胀是不可逆的。 塑性滞环：非弹性岩石，当卸载点超过屈服应力(屈服极限)时，加载与卸载曲线不重合，两着之间形成一个环路，一般称为塑性滞回环。 岩石变形记忆：每次卸载后再加载，在荷载超过上次循环的最大荷载后，变形曲线仍沿着单调加载曲线上升，这种现象称为变形记忆。 刚性试验机： 应力-应变全过程曲线：全过程曲线指在刚性试验机上所获得的包括岩石达到峰值应力以后的应力应变曲线。 流变：当外部条件不变时（如持续加载），岩石的变形或应力会随时间而变化。 蠕变：岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。也称徐变 弹性后效：岩石具有随时间的增长应变逐渐恢复的特性。 应力松弛：是指岩石应变保持不变的条件下，应力随时间的增长而减小的特性。 强度准则： 屈服准则：屈服准则是判断某一点的应力是否进入塑性状态的判断准则。 三轴抗压强度：试件在不同三向压应力作用下能抵抗外荷载的最大应力。 二、简答 1、影响岩石抗压强度的因素 （1）岩石自身的性质(2）实验条件: ①试件形状、尺寸及加工精度 断面形状：圆形六多边形四边形三边形试件 尺寸效应：尺寸越大，岩块强度越低，直径大于10倍矿物颗粒直径即可，约4-6cm试件的高径比h/D增大，岩块强度降低 加工精度：垂直度、端面平整度 ②加荷速率: 强度常随加荷速率增大而增高 ③温度、湿度: 含水量越高，强度越低，软岩；温度越高，强度越低。 ④端面条件 端面效应 ⑤层理结构 强度各向异性 2、绘图说明岩石基本的力学介质模型，并写出其本构方程 (1)弹性介质模型：用具有一定刚度的弹簧来表示。体现变形可恢复和线性关系。 σ=Eε （2）塑性介质模型：摩擦块，摩擦器等理想的塑性变形： （3）粘性介质模型：粘性介质通常是描述与时间有关的变形特性。 3、绘图说明岩石弹塑性介质模型，并写出其本构方程 这是用弹簧和摩擦器串联在一起的一个模型。 无塑性硬化作用时：当:σ＜σ0 ， 当σ=σ0 , σ保持不变，ε持续增大，→∞。 有塑性硬化作用时： σ＜σ0 ， σ≥σ0， 4、简述假三轴压缩条件下的变形特性 ①随围压增大，屈服应力提高 ②岩石弹性摸量随围压增大而增大，但变化不大 ③随围压增大，峰值应力所对应的应变值有所增大，岩石的变形特性明显地表现出低围压下的脆性特性向高围压的塑性特性转变的规律。 5、绘图说明典型的岩石蠕变特性曲线 OA:瞬时应变 AB：瞬态蠕变阶段。曲线下凹，应变速率减少。卸载，瞬时应变恢复，剩余应变逐渐恢复。 弹性后效：岩石具有随时间的增长应变逐渐恢复的特性。 BC：稳定蠕变阶段。近似直线，卸载特性类似，但存在永久变形。 第二阶段曲线斜率与外荷载大小和岩石粘滞系数有关。 C点以