岩石力学_复习题.docVIP

名词解释 原岩应力：地壳中由于没有受到人类工程活动（如矿井开掘巷道等）的影响的岩体称为原岩体，简称原岩。存在于地层中未受工程扰动的天然应力为原岩应力，也称为岩体初始应力，绝对应力或地应力。主要（系指天然环境下地壳岩土体内某一点所固有的应力状态，通常称为地应力） 岩石强度准则：是判断岩土工程的应力应变是否安全的准则，判断或条件。目前常用的强度准则为库仑－纳维准则、莫尔准则和格里菲思准则。 软化系数：岩石在饱水状态下的单轴抗压强度与干燥状态下的单轴抗压强度之比值。 是表示岩石吸水前后机械强度变化的物理量，是评价天然建筑石材耐水性的一项重要参数。 蠕变：应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现。 碎胀系数：岩石破坏后体积与破坏前体积之比、反应松散程度的系数 地压：岩体开挖后，破坏了原岩应力平衡状态，岩体中应力重新分布，使围岩变形、移动和破坏的力，叫地压。泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支架的作用力。当围岩的次生应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷可不加支护在一定时期内维持稳定；当次生应力超过围岩强度极限时，为保持井巷稳定，必须架设支架，这时，地压是由围岩和支架共同承受。为此，把围岩因变形移动和冒落岩块作用在支架上的压力称为狭义地压；而将岩体内部原岩作用于围岩和支架上的压力称为广义地压。 地压的显现使岩体产生变形和各种不同形式的破坏。 按其表现形式，将地压分为四类：散体地压、变形地压、冲击地压和膨胀地压 岩石地下工程稳定：定义：地下工程工作期限内，安全和所需最小断面得以保证，称为稳定。条件：分别是地下工程岩体或支护体中危险点的应力和位移；岩体或支护材料的强度极限和位移极限。自稳：不需要支护围岩自身能保持长期稳定 人工稳定：需要支护才能保持围岩稳定 岩石地下工程围岩分区：确分四：原岩应力区，弹性区，塑性区，破坏区 工程实用分两：原岩应力区、弹性区、极限平衡区 岩石变形分为弹性变形和塑料变形 弹性分为线弹性，非弹性，滞弹性 岩石在三轴受压情况下随围岩增加岩石峰值前度增加 由于弱面存在。设计考虑流变 库仑-纳维准则 (1773) 这个准则假定对破坏面起作用的法向应力会增加材料的抗剪强度，其增加量与法向应力的大小成正比。 就二向情况而论（图8），若σ和τ是作用在破坏面上的法向应力和剪应力，则根据这个准则，作用在这个面上的剪应力达到下列数值时将发生破坏： ｜τθ｜=τt+μσθ， 式中τt为材料的抗剪强度；σθ为破坏面上的法向应力。μσθ类似斜面上的摩擦力，故μ可称为内摩擦系数。在三轴或双轴试验中，这个准则用法向应力和剪应力来表示则为： 用岩石材料的抗压强度σc和抗拉强度σt来表示则为： 。 此即图9中AB线的关系式。材料不发生破坏的σ1、σ3值必定在AB和AC两线之间的范围内。在AB和AB两线范围以外的σ1、σ3值，将使材料发生破坏。岩石的μ 值的变化范围为1.0～2.5。据此，岩石的抗剪强度约为抗压强度的0.1～0.2倍。 莫尔准则 （1900） 由三轴试验测定抗剪强度要作一组试件的试验，从而求得在不同围压（σ3）下的强度值(σ1)，并可绘出一组莫尔圆，其公切线称为莫尔包线，包线嶖与τ轴的截矩（τt）为岩石的凝聚力，包线的坡角(φ)为岩石的内摩擦角，如图 10所示。包线的物理意义是：由莫尔圆所代表的任何应力状态在包线以下时，岩石材料不会破坏；反之，如果莫尔圆有些部分超出包线，则必将超过材料的临界应力；当莫尔圆与包线相切时,则材料会在与大主应力成θ夹角的面上发生破坏。还应指出，岩石的长期强度比上述瞬时强度低。 格里菲思准则 （1921） 这个准则是以岩石材料中存在细微裂纹为前提的。当材料受到应力时，裂纹尖端产生拉应力集中；当尖端或其附近的拉应力达到某一临界值时，裂纹开始扩张，最后导致破坏。这个理论首先为对玻璃的试验所证实。格里菲思准则可以用下述抛物线形的莫尔包线来表示： τ .+4σtσθ=4σ。 虽然某些沉积岩具有非线性的莫尔包线，但就更多的脆性岩石来说，在压缩时普遍具有线性的莫尔包线。此外，格里菲思裂纹周围的应力集中是根据弹性理论计算出来的，因此破坏机理与时间无关，没考虑强度随应力速率或应变速率而变化的因素。F.A.麦克林托克、J.B.沃尔什和W.F.布雷斯遂加以修改，称为修正的格里菲思理论，使适用于压应力很高的双轴条件，其压应力足以使裂纹闭合，因此在裂纹表面上有摩擦力的作用。经过修改的格里菲思准则包括两个临界值：以抗拉强度表示的裂纹尖端处的临界应力；裂纹表面之间的摩擦系数。这个准则的表达式为： 式中μ为裂纹表面的摩擦系数；σcr