岩体力学复习要点详解.doc

岩体力学：是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。 岩体力学的研究方法：工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法 岩体: 是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 结构面： 指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。 岩块的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。 岩块的构造：是指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排列组合方式。 结构面迹长：是指结构面与露头面交线的长度。 岩体质量指标RQD：长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。 岩石的吸水性：岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。 岩石的软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性 蠕变：是指岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。 影响单轴抗压强度的因素：岩块的抗压强度受一系列因素影响和控制，主要包括两个方面：一是岩石本身性质方面的因素，如矿物组成、结构构造(颗粒大小、连结及微结构发育特征等)、密度及风化程度等等；二是试验条件方面的因素（试件的几何形状及加工精度、加载速率、端面条件、湿度和温度、层理结构） 剪切强度：在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度 岩石的破坏判据：一、库仑--纳维尔判据适用条件：低应力或坚硬、较坚硬的岩石的剪切破坏. 二、莫尔判据 1. 斜直线型：同库仑--纳维尔判据 2. 二次抛物线型：适用条件：高应力或软弱、较软弱岩石的剪切破坏 3. 双曲线型：适用条件：中等应力或较坚硬岩的剪切破坏。 三、格里菲斯判据适用条件：非常适用于脆性岩石的拉破坏。 四、八面体强度判据该判据适用于以延性破坏为主的岩石。 应力-变形关系曲线特征 ①开始时随着法向应力增加，结构面闭合变形迅速增长， σn-ΔV及σn-ΔVｊ曲线均呈上凹型。当σn增到一定值时，σn-ΔVｔ曲线变陡，并与σn-ΔVｒ曲线大致平行。说明结构面已基本上完全闭合，其变形主要是岩块变形贡献的。这时ΔVｊ则趋于结构面最大闭合量Vｍ ②初始压缩阶段，含结构面的岩块变形ΔVｔ主要是由结构面的闭合造成的。试验表明，当σn＝１MPa时，ΔVｔ/ΔVｒ可达5~30，说明ΔVｔ占了很大一部分。 ③法向应力σn大约从σｃ/3处开始，含结构面的岩块变形由以结构面的闭合为主转为以岩块的弹性变形为主。 ④结构面的σn- ΔVｊ曲线大致为以ΔVｊ＝Vｍ为渐近线的非线性曲线。可用初始法向刚度及最大闭合量来确定，与结构面的类型及壁岩性质无关 。 ⑤结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度（ｅ）。这是因为结构面是凹凸不平的，两壁面间无论如何也不可能达到100％的接触。 结构面的初始法向刚度是一个与结构面在地质历史时期的受力历史及初始应力（σｉ）有关的量，其定义为σn-Vｊ曲线原点处的切线斜率，即： 法向刚度：是指在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，在数值上等于σn- ?Vｊ曲线上一点的切线斜率。 剪切刚度KS：是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前τ-?u曲线上任一点的切线斜率 原位岩体变形试验方法及其原理 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变形关系曲线，计算出岩体的变形参数。 动力法的基本原理：用人工方法对岩体发射(或激发)弹性波(声波或地震波)，并测定其在岩体中的传播速度，然后根据波动理论求岩体的变形参数。 法向变形曲线 (1)直线型 (2)上凹型 (3)上凸型 (4)复合型 影响弹性波在岩体中的传播速度的因素： ①不同岩性岩体中弹性波速度不同，岩体愈致密坚硬，波速愈大，反之，则愈小。 沿结构面传播的速度大于垂直结构面传播的速度。 ②在压应力作用下，波速随应力增加而增加，波幅衰减少；反之，在拉应力作用下，则波速降低，衰减增大。 ③随岩体中含水量的增加导致弹性波速增加。 ④岩体处于正温时，波速随温度增高而降低，处于负温时则相反。 岩体与岩块本质的区别是什么？ ①岩体中存在有各种各样的结构面； ②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。 岩石和岩体 区别 岩石 岩体 --无结构面 --有结构面 --强度较大 --强度较小 --连续介质 --非连续介质 --室