巖石力學(xué)知識(shí)點(diǎn)整理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上巖石主要物質(zhì)成分正長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石，石英，黑云母，白云母，輝石，橄欖石角閃石，方解石，白云石，高嶺石，赤鐵礦基性巖與超基性巖易風(fēng)化是由于它們主要由易風(fēng)化的輝石，橄欖石和基性斜長(zhǎng)石組成巖石結(jié)構(gòu)連結(jié)類型結(jié)晶連結(jié)，巖石中的礦物顆粒通過結(jié)晶相互嵌合在一起膠結(jié)連結(jié)，巖石中的礦物顆粒通過膠結(jié)物連結(jié)在一起微結(jié)構(gòu)面，是存在于礦物顆粒內(nèi)部及礦物顆粒與礦物集合體之間微小的弱面或空隙包括礦物的解理面，礦物晶體或晶粒受力后沿一定結(jié)晶方向分裂成的光滑平面晶粒邊界，礦物晶體內(nèi)各粒子之間由離子鍵，原子鍵，分子鍵等相連接，由于礦物表面晶粒電價(jià)不平衡而使礦物表面產(chǎn)生一定的粘結(jié)力，而這種粘結(jié)力比起礦物內(nèi)部的

2、鍵要小很多，因此晶粒邊界相對(duì)軟弱微裂隙，礦物顆粒內(nèi)及顆粒之間多呈閉合狀態(tài)的破裂跡線，又稱顯微裂隙晶格缺陷，有由于晶體外原子入侵引起的化學(xué)上的缺陷，也有由于化學(xué)比例或原子重新排列的毛病引起的物理上的缺陷，與巖石的塑性變形有關(guān)粒間空隙，多在成巖過程中形成，如結(jié)晶石晶粒之間的小空隙，碎屑巖中由于膠結(jié)物填充不完全而留下的空隙，對(duì)巖石的透水性和壓縮性有較大影響巖石按地質(zhì)成因分類巖漿巖深成巖，常形成較大入侵體，顆粒均勻，多為中粗粒狀結(jié)構(gòu)，致密堅(jiān)硬，孔隙很小，力學(xué)強(qiáng)度高，透水性較差，抗水性較強(qiáng)淺成巖，成分與深成巖相似，但產(chǎn)狀與結(jié)構(gòu)不相同，均勻性差，與其他巖種相比，性能較好噴出巖，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，巖性不均一，連續(xù)

3、性差，透水性較強(qiáng)，軟弱結(jié)構(gòu)面較發(fā)育沉積巖火山碎屑巖，具有巖漿和普通沉積巖的雙重特性和過渡關(guān)系，各類火山巖性質(zhì)差別較大膠結(jié)碎屑巖，是由沉積物經(jīng)過膠結(jié)，成巖固結(jié)硬化的巖石，其性質(zhì)取決于膠結(jié)物成分，膠結(jié)形式和碎屑物成分和特點(diǎn)粘土巖，包括頁(yè)巖和泥巖，性質(zhì)較差化學(xué)巖和生物巖，碳酸鹽類巖石，其中石灰石分布最廣，結(jié)構(gòu)致密，堅(jiān)硬，強(qiáng)度高變質(zhì)巖，在已有巖石的基礎(chǔ)上，經(jīng)過變質(zhì)混合作用形成，由于形成過程中形成的溫度和壓力不同而具有不同的性質(zhì)，形成變質(zhì)巖特有的片理，剝理，片麻結(jié)構(gòu)等，具有明顯的不均勻性和各向異性接觸變質(zhì)巖，侵入體周圍形成巖體，透水性強(qiáng)，抗風(fēng)化能力差動(dòng)力變質(zhì)巖，構(gòu)造作用產(chǎn)生的斷裂帶及附近受到影響的巖石，

4、它膠結(jié)不好，裂隙，空隙較多，透水性強(qiáng)，強(qiáng)度低區(qū)域變質(zhì)巖，這種變質(zhì)巖分布范圍廣，厚度大，變質(zhì)程度均一，一般塊狀巖石性質(zhì)較好，層狀片狀性質(zhì)較差巖石破壞形式X狀共軛斜面剪切破壞單斜面剪切破壞拉伸破壞劈裂法破壞面上出現(xiàn)拉應(yīng)力在對(duì)徑壓縮的圓盤中心點(diǎn)壓應(yīng)力值是拉應(yīng)力值的三倍，而巖石的抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的5至20倍，因此試件在達(dá)到抗壓強(qiáng)度前已被抗拉應(yīng)力破壞，故破壞面上會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力全應(yīng)力應(yīng)變曲線，能顯示巖石在受壓破壞過程中的應(yīng)力應(yīng)變特性，尤其是破壞后的強(qiáng)度和力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，由于材料試驗(yàn)機(jī)的剛度小，在試件壓縮時(shí)，其支柱上存在很大的變形和變形能，當(dāng)試件要破壞時(shí)，該變形能突然釋放，加速試件破壞，從而得不出極限壓

5、力后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線預(yù)測(cè)巖爆，左半部分表示當(dāng)?shù)竭_(dá)峰值強(qiáng)度時(shí)，積累在試件中的應(yīng)變能，右半部分表示巖石從破壞到完全破壞整個(gè)過程中所釋放的能量，若AB，則可能發(fā)生巖爆，若AB，則不會(huì)發(fā)生巖爆預(yù)測(cè)蠕變，當(dāng)巖石應(yīng)力小于H點(diǎn)時(shí)，巖石不會(huì)蠕變，當(dāng)巖石應(yīng)力大于H點(diǎn)小于I點(diǎn)時(shí)，巖石會(huì)發(fā)生穩(wěn)定蠕變，但不會(huì)破壞，當(dāng)巖石應(yīng)力大于I點(diǎn)，巖石發(fā)生不穩(wěn)定蠕變，最終巖石會(huì)破壞預(yù)測(cè)反復(fù)加載卸載條件下巖石的破壞，在低應(yīng)力條件下，進(jìn)行反復(fù)加載卸載，巖石破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)比在高應(yīng)力條件下進(jìn)行反復(fù)加載卸載的循環(huán)次數(shù)要多，當(dāng)反復(fù)加載卸載曲線與全應(yīng)力應(yīng)變曲線相交，巖石破壞三軸壓縮試驗(yàn)力學(xué)性質(zhì)改變圍壓增大，巖石抗壓強(qiáng)度增大，破壞時(shí)的變形增大

6、，彈性極限增大，全應(yīng)力應(yīng)變曲線發(fā)生明顯變化，巖石性質(zhì)變化，由彈脆性彈塑性應(yīng)變硬化莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線，三軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得出，對(duì)于同一種巖石的不同試件或不同試驗(yàn)條件給出了幾個(gè)恒定的強(qiáng)度指標(biāo)值（直線型強(qiáng)度曲線時(shí)為巖石的內(nèi)聚力與內(nèi)摩擦角），這些指標(biāo)值是以莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的形式給出的在不同圍壓條件下，得出不同的抗壓強(qiáng)度，就可以做出不同的莫爾應(yīng)力圓，這些莫爾應(yīng)力圓的包絡(luò)線就是莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線單軸壓縮條件下的變形特征全應(yīng)力應(yīng)變曲線分為四個(gè)階段孔隙裂隙壓密階段OA，巖石試件中的孔隙裂隙被壓密，形成早期的非線性變形，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹形彈性變形至微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段AC，該階段應(yīng)力應(yīng)變曲線近似為直線，其中AB為彈性變形階

7、段，BC為微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段非穩(wěn)定破壞發(fā)展階段CD，C點(diǎn)是巖石由彈性到塑性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，成為屈服點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服應(yīng)力，該階段，微裂隙發(fā)展產(chǎn)生質(zhì)的改變，破裂不斷發(fā)展，直至試件完全破壞破壞后階段D點(diǎn)后，軸壓力達(dá)到峰值強(qiáng)度后，試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，但試件基本保持整體狀，之后裂隙快速發(fā)展，形成宏觀斷裂面，試件承載力隨變形增大而迅速下降，但并不為零，說明破裂的巖石仍具有一定的承載力反復(fù)加載卸載條件下的變形特征對(duì)于線彈性巖石，反復(fù)循環(huán)加載卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變路徑完全重合對(duì)于完全彈性巖石，應(yīng)力應(yīng)變路徑也完全重合，但應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈曲線對(duì)于彈性巖石，加載卸載曲線不重合，但應(yīng)力應(yīng)變曲線總是服從環(huán)路的規(guī)定對(duì)于非彈性

8、巖石，在彈性范圍內(nèi)服從彈性巖石的變形特征，當(dāng)卸載點(diǎn)超過屈服點(diǎn)時(shí)，卸載曲線與加載曲線不重合，形成塑性滯回環(huán)等荷載循環(huán)加載卸載時(shí)，塑性滯回環(huán)隨著加載卸載次數(shù)的增加而變窄，直至接近彈性變形，沒有塑性變形為止不斷增大荷載的循環(huán)加載卸載時(shí)，每次卸載后加載，在荷載超過上一次循環(huán)的最大荷載后，變形曲線仍沿著原來的單調(diào)加載曲線上升，好像不曾受到循環(huán)加載的影響似的，這種現(xiàn)象稱為巖石的變形記憶巖石的擴(kuò)容,在荷載作用下,在破壞之前產(chǎn)生的非線性體積變形,對(duì)于E和u不變的巖石，體積應(yīng)變曲線分為三個(gè)階段體積變形階段，體積應(yīng)變?cè)趶椥苑秶鷥?nèi)隨應(yīng)力增加而呈線性減小體積不變階段，在該階段，隨應(yīng)力增加，體積應(yīng)變?cè)隽繋缀鯙榱銛U(kuò)容階段

9、，外力繼續(xù)增加，巖石體積增大，且增加速率越來越大，直至巖石破壞巖石各向異性巖石的全部或部分物理，力學(xué)性質(zhì)隨不同方向表現(xiàn)出差異正交各向異性某彈性體存在三個(gè)互相正交的彈性對(duì)稱面，在各面兩邊的對(duì)稱方向上，彈性相同，而在彈性主向上彈性不同橫觀各向異性某巖石在某一平面內(nèi)的各方向彈性相同,此面成為各向同性面,而垂直該面的方向上力學(xué)性質(zhì)不同影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素水連結(jié)作用，束縛在礦物表面的水分子通過其吸引力將礦物顆粒拉近，連接潤(rùn)滑作用，由水溶鹽，膠體連接巖石，當(dāng)水入侵時(shí)，水溶鹽溶解，膠體水解，使礦物顆粒連接力減弱，摩擦力降低，從而降低巖石強(qiáng)度水楔作用，當(dāng)兩個(gè)礦物顆?？康煤芙肿友a(bǔ)充到礦物表面時(shí)，礦物

10、顆粒利用其表面吸附力將水分子拉到自己周圍，在兩個(gè)顆粒接觸處水分子向兩顆粒之間的縫隙擠入，使巖石體積膨脹，產(chǎn)生膨脹壓力，水膠代替膠體連接，起潤(rùn)滑作用，降低巖石強(qiáng)度孔隙壓力作用，巖石受壓時(shí)，巖石內(nèi)的孔隙水來不及排除，在孔隙內(nèi)產(chǎn)生較大的孔隙壓力，降低巖石內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，減小巖石的抗剪強(qiáng)度溶蝕-潛蝕作用，巖石中滲透水在流動(dòng)過程中將可溶物質(zhì)溶解帶走，降低巖石強(qiáng)度溫度，隨著溫度的增高，巖石延性增大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度降低加載速度越大，測(cè)得的彈性模量越大，強(qiáng)度指標(biāo)越高圍壓，在三軸壓縮試驗(yàn)中，巖石的強(qiáng)度和彈性極限都顯著增加風(fēng)化降低巖石結(jié)構(gòu)面粗糙程度并產(chǎn)生新的裂隙在化學(xué)風(fēng)化作用下，礦物成分發(fā)生改變，強(qiáng)度降低巖石

11、賦存環(huán)境，地應(yīng)力，地下水，地溫地應(yīng)力對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響承載能力，圍壓越大，承載能力越大變形和破壞機(jī)制，低圍壓條件下破壞的巖體，在高圍壓條件下呈現(xiàn)出塑性變形和塑性破壞應(yīng)力傳播法則，高圍壓條件下，非連續(xù)介質(zhì)巖體的力學(xué)性質(zhì)具有連續(xù)介質(zhì)巖體特征巖石結(jié)構(gòu)劃分依據(jù)，結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體的類型巖體結(jié)構(gòu)地質(zhì)特征完整結(jié)構(gòu)巖體，多半是碎裂巖體的結(jié)構(gòu)面被后生作用愈合而成，后生愈合作用包括壓力愈合和膠結(jié)愈合塊狀結(jié)構(gòu)巖體，多組或至少一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割，及堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面參與切割成塊狀結(jié)構(gòu)體的高級(jí)序巖體結(jié)構(gòu)，軟弱結(jié)構(gòu)面多為斷層，層間錯(cuò)動(dòng)面，堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面一般延展較長(zhǎng)，多數(shù)錯(cuò)動(dòng)過板裂結(jié)構(gòu)巖體，主要發(fā)育于經(jīng)過褶皺作用的層狀巖體內(nèi)，由一組軟弱結(jié)

12、構(gòu)面切割，結(jié)構(gòu)體呈板狀，軟弱結(jié)構(gòu)面多為層間錯(cuò)動(dòng)面，結(jié)構(gòu)體為組合板狀結(jié)構(gòu)體碎裂結(jié)構(gòu)巖體，結(jié)構(gòu)面主要為原生結(jié)構(gòu)面和構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，塊狀碎裂結(jié)構(gòu)的塊度大，層狀碎裂結(jié)構(gòu)塊度小，起塊度與巖體厚度有關(guān)斷續(xù)結(jié)構(gòu)巖體，結(jié)構(gòu)面不連續(xù)，對(duì)巖體切割而不斷，個(gè)別地方有連續(xù)貫通結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)巖體碎屑狀散體結(jié)構(gòu)巖體，結(jié)構(gòu)面無序分布，有軟弱也有堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)體多為角礫糜棱化散體結(jié)構(gòu)巖體，多指斷層泥工程巖體唯一性在不同工程條件下，巖體結(jié)構(gòu)可視為塊裂結(jié)構(gòu)，斷續(xù)結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，因此巖體結(jié)構(gòu)是相對(duì)的，在確定的地質(zhì)條件和工程尺寸條件下，工程巖體結(jié)構(gòu)才是唯一的結(jié)構(gòu)面按成因分類原生結(jié)構(gòu)面，成巖過程中形成的結(jié)構(gòu)面，成因不同又分沉積結(jié)構(gòu)面，火成結(jié)構(gòu)面

13、，變質(zhì)結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，巖體在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下形成的結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面，在外力作用（風(fēng)化，地下水，卸載，爆破等）下形成的各種界面結(jié)構(gòu)面級(jí)別與特征根據(jù)結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度，規(guī)模大小，組合形式將結(jié)構(gòu)面分為五級(jí)I級(jí)，對(duì)區(qū)域構(gòu)造起控制作用的斷裂帶，延伸數(shù)十公里，深度可穿透一個(gè)構(gòu)造層II級(jí)，延伸性強(qiáng)但寬度有限的地質(zhì)界面，延伸數(shù)百米III級(jí)，局部性的斷裂結(jié)構(gòu)，多為小斷層，延伸數(shù)十米IV級(jí)，一般延伸性較差，無明顯寬度的結(jié)構(gòu)面，延伸數(shù)米V級(jí)，延伸性甚差的微裂隙，節(jié)理結(jié)構(gòu)面狀態(tài)指標(biāo)產(chǎn)狀，對(duì)巖體是否會(huì)沿一個(gè)結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)起控制作用形態(tài)，決定結(jié)構(gòu)面抗滑力的大小，起伏越大，抗滑力越大延展尺度，在工程范圍內(nèi)，延展尺度最大的結(jié)構(gòu)面，

14、決定巖體的強(qiáng)度密集程度，以巖體裂隙度K和切割度X表示結(jié)構(gòu)面的密集程度結(jié)構(gòu)面剪切變形,法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些因素有關(guān)巖體強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)面粗糙程度和法向力結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)試塊長(zhǎng)度增大，平均峰值摩擦角降低，試塊面積增大，剪切應(yīng)力減小隨著試塊尺寸增加，達(dá)到峰值的位移量增大，剪切破壞形式由脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)化峰值剪脹角減小，結(jié)構(gòu)粗糙程度減小，尺寸效應(yīng)也減小多結(jié)構(gòu)面巖體破壞形式當(dāng)巖體內(nèi)存在多組結(jié)構(gòu)面時(shí)，巖體強(qiáng)度受加載方向與多組結(jié)構(gòu)面的控制，根據(jù)多組結(jié)構(gòu)面與加載方向的夾角，分別求出各組結(jié)構(gòu)面單獨(dú)存在時(shí)，在最大主應(yīng)力作用下的巖石強(qiáng)度，取其中最小值作為多結(jié)構(gòu)面的巖體強(qiáng)度巖石中水滲流與土體中水滲流區(qū)別土體滲

15、流，以孔隙為主滲透性取決于巖性，顆粒越細(xì)，滲透性越差可看做多孔連續(xù)介質(zhì)滲透性一般具有均質(zhì)各向同性土體滲流符合達(dá)西滲流定律巖體滲流，以裂隙為主滲流大小取決于巖體結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和巖塊的性質(zhì)裂隙導(dǎo)水，微裂隙和孔隙儲(chǔ)水為其特征巖體裂隙滲流網(wǎng)絡(luò)具有定向性一般視為非連續(xù)介質(zhì)具有高度的非均勻性和各向異性受應(yīng)力場(chǎng)影響明顯復(fù)雜裂隙系統(tǒng)，在裂隙交叉處，有偏流效應(yīng)地下水對(duì)巖體的物理作用潤(rùn)滑作用，在裂隙面上，水使裂隙面之間的摩擦系數(shù)減小軟化泥化作用，巖體內(nèi)某些物質(zhì)與水結(jié)合變軟成泥，減小結(jié)構(gòu)面的粘聚力和摩擦力結(jié)合水的強(qiáng)化作用，在非飽和狀態(tài)下，巖體含水能增強(qiáng)顆粒之間的聯(lián)系，從而增加巖體強(qiáng)度地下水對(duì)巖體的化學(xué)作用離子交換作用

16、，使天然地下水軟化，增加巖體的孔隙度和滲透性能溶解溶蝕作用，大氣降水中的酸性物質(zhì)在地下水中對(duì)巖體中的石灰?guī)r，白云巖等產(chǎn)生溶蝕，在巖體內(nèi)產(chǎn)生裂隙和孔洞，增加巖體滲透性水化作用，水滲透到巖體的礦物結(jié)晶格架中，使巖體的結(jié)構(gòu)發(fā)生微觀與宏觀的改變，減小巖體內(nèi)聚力，在巖體內(nèi)產(chǎn)生膨脹力水解作用，改變地下水的PH值，同時(shí)改變巖體成分，影響巖體力學(xué)性質(zhì)氧化還原作用，巖體與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，礦物成分發(fā)生改變，影響巖體力學(xué)性質(zhì)地下水對(duì)巖體的力學(xué)作用主要通過空隙靜水壓力和空隙動(dòng)水壓力對(duì)巖體的力學(xué)性能施加影響前者減小巖體的有效應(yīng)力而降低巖體強(qiáng)度，使裂隙擴(kuò)容變形后者對(duì)巖體產(chǎn)生切向推力而降低巖體抗剪強(qiáng)度巖體質(zhì)量分類意義為了

17、在工程設(shè)計(jì)與施工中能區(qū)分巖石質(zhì)量的好壞與穩(wěn)定性上的差別，對(duì)巖體做出合理分類作為選擇工程結(jié)構(gòu)參數(shù)，科學(xué)管理生產(chǎn)及評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益的依據(jù)之一，也是巖石力學(xué)與工程應(yīng)用方面的基礎(chǔ)性工作蠕變，應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增加的現(xiàn)象松弛，應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象彈性后效，加載或卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象流變，材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)不同受力條件下流變特性當(dāng)作用在巖石上的應(yīng)力小于某一值時(shí)，巖石的變形速率隨時(shí)間增加而減小，最后趨于穩(wěn)定，該蠕變屬于穩(wěn)定蠕變當(dāng)作用在巖石上的應(yīng)力超過某一值時(shí)，巖石的變形速率隨時(shí)間增加而增加，最終導(dǎo)致巖石破壞，該蠕變屬于不穩(wěn)定蠕變流變方程種類，蠕變方程，

18、松弛方程，彈性后效方程流變模型基本元件，彈性元件，塑性元件，黏性元件流變模型及其特點(diǎn)圣維南體，是理想的彈塑性體，沒有蠕變，沒有松弛，沒有彈性后效馬克思威爾體,有瞬時(shí)變形，等速蠕變和松弛的性質(zhì)開爾文體,屬于穩(wěn)定蠕變，有彈性后效，沒有松弛地應(yīng)力測(cè)量重要性為各種巖體工程進(jìn)行科學(xué)合理的開挖設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)對(duì)地震預(yù)報(bào)，區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià),油田油井穩(wěn)定性，巖爆，媒和瓦斯研究以及地球動(dòng)力學(xué)有重要意義地應(yīng)力的形成，是存在于地層中未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力，主要與各種地球動(dòng)力運(yùn)動(dòng)過程有關(guān)，包括板塊邊界受壓，地幔熱對(duì)流，地球內(nèi)應(yīng)力，地心引力，地球旋轉(zhuǎn)，巖漿入侵以及地殼費(fèi)均勻擴(kuò)容控制某工程區(qū)域地應(yīng)力狀態(tài)的主要因素，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和重力應(yīng)力場(chǎng)地殼淺部地應(yīng)力分布規(guī)律地應(yīng)力是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的應(yīng)力場(chǎng)，它是時(shí)間和空間的函數(shù)實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的