巖石力學期末復習資料必過

1、 巖石力學第一章1.巖石：是經過地質作用而天然形成的（一種或多種）礦物集合體。2.巖體：是指在一定地質條件下，含有諸如利息，結里，斷層，層理等不連續(xù)的結構面組成的現場巖石第二章1.巖石的物理性質指標：容重和密度，比重，孔隙率，吸水率和飽水率，抗凍性2.巖石的熱學和電學性質：容熱性，導熱性，熱膨脹性，導電性3.巖石的抗風化指標：抗凍性4.巖石與水有關的性質：滲透性，崩解性，膨脹性，軟化性5.巖石結構面的類型：原生結構面，構造結構面，次生結構面原生結構面：就是指在成巖過程中形成的結構面構造結構面：指巖體受構造應力作用所產生的破裂面和破碎帶。包括構造節(jié)理，層理，劈里以及層間錯動面等次生結構面：指巖體

2、受卸荷作用，風化作用和地下水活動所參數的結構面，如卸荷裂隙，風化裂隙及次生夾泥，泥化夾層等結構面的自然特征：結構面的規(guī)模（.級），結構面的物質組成，結構面的結合狀態(tài)和空間分布以及密集程度（結構面的困數單位體積的結構面數目）等6.巖石質量指標RQD：是根據修正的巖心采取率來決定的。 修正的巖心采取率：指將鉆孔中直接獲取的巖心總長度，在扣除破碎巖心和軟弱夾泥的長度，在與鉆孔總進尺之比。 引去規(guī)定計算巖心長度時，只計算大于100m堅硬和完整的巖心。 RQD是一種比巖心采取率更靈敏，更適合的指標。RQD只是一項分類的重要因素，而不是決定性因素。 巖石工程分類：按巖石強度分類：硬質巖，中等堅硬巖，軟質巖

3、。 按完整巖塊的強度等級分類：A B C D E 按完整巖塊的模量比等級分類：H、ML 完整巖塊的工程分類：AH、BH、CH等15第三章1.巖石的破壞形式及其特點脆性破壞：巖石在荷載作用下沒有顯著覺察的變形就突然破壞；可能是由于巖石中裂隙的發(fā)生和發(fā)展的結果。延性破壞：巖石在破壞之前的變形很大，且沒有明顯的破壞荷載，表現出顯著的塑性變形，流動或擠出。弱面剪切破壞：由于巖層中存在節(jié)理，裂隙，層理，軟弱夾層等軟弱結構面，巖層的整體性受到破壞。在荷載作用下，這些軟弱結構面的剪應力大于該面上的強度時，巖體就發(fā)生沿著軟弱面的剪切破壞。2.巖石的抗壓強度：巖石試件在單軸壓力下（無圍壓兒軸向加壓力）抵抗破壞的

4、極限能力，或極限強度，它在數值上等于破壞時的最大壓應力。試件及試件斷面尺寸高度： 圓柱形試件：D=5cm或D=7cm，h=（2-2.5）D 立方柱狀試件：采用5cm X 5cm 或7cm X 7cm，h=（2-2.5）A規(guī)定：對于圓柱形試件，沿試件各截面的直徑誤差應不大于0.3mm，兩端面的不平行度最大不超過0.05mm。試驗時以每秒0.5-0.8mPa的加荷，直至試件破壞。影響巖石的抗壓強度的因素：（論述題）巖石本身方面的因素：如礦物成分，結晶程度，顆粒大小，顆粒聯結和膠結情況，密度，層理和裂隙的特性和方向，剛化程度和含水情況等等。 A.礦物成分：即使相同礦物組成的巖石，也受到顆粒大小，連接

5、膠結情況，生產條件的影響，他們的抗壓強度也可相差很大。 B晶體程度和顆粒大?。阂话愣?，晶體巖石比非結晶巖石的強度高，細沙結晶的 巖石比粗粒結晶的巖石強度高。 C條件：在巖漿巖結構中，若其形成具有非結晶物質，則就要大大地降低巖石的強度。另 外埋藏在深部的巖石的強度比接近地表的巖石強度要高。（埋藏越深，巖石受壓越大，孔隙率越小，巖石強度越高） D膠結情況：對沉積巖來說，膠結情況和膠結物對強度的影響大。 E風化作用：風化作用破壞了巖石的粒間連接和晶粒本身，使強度降低。 F密度：巖石的密度增加，抗壓強度也隨之增加。 G水的作用：水滲入巖石時，由于水分子的侵入從而削弱了顆粒間聯系，使強度降低。實驗方法

6、上的因素，如試件尺寸，尺寸相對比例，形狀，試件加工情況和加荷速率等。試件形狀和尺寸：一般而言，圓柱形試件的強度高于棱柱試件的強度，這是因為后者應力集中之故，根據研究，強度隨著試件橫斷面增大而減小。加荷速率：加荷速率愈快，巖石的強度就愈大，這是因為快速加荷具有動力的特性之故。4RL=PT/A巴西劈裂法：測定抗拉強度。試件的形狀用得最多的是圓柱體和立方體。試驗時沿著圓柱體的直徑方向施加集中荷載，試件受力后可能沿著受力方向的直徑裂開。垂直向產生幾何均勻的水平方向的拉應力：公式水平向直徑平面內產生最大的壓應力：公式圓柱體抗拉強度：立方體抗拉強度：5莫爾-庫倫準則： （1）理論假設：材料內某一點的破壞主

7、要決定于于它的大應力和小主應力，即瑟給馬1和瑟給馬2，而與中間應力無關。 （2）每一莫爾應力圓都反映一種達到破壞極限的應力狀態(tài)。這種應力圓稱為極限應力圓。然后作出這一系列應力圓的包絡線；叫做莫爾包絡線。這根包絡線代表材料的破壞條件或強度條件。(3)材料的破壞與否一方面與財力哦啊內的剪應力有關，同時與正應力也有很大的關系，因為正應力直接影響抗剪強度的大小。(4)根據莫爾強度理論，在判斷材料內某點處于復雜盈利狀態(tài)下是否破壞時，只要在 平面上作出該店的莫爾應力圓。如果所作應力圓在莫爾包絡線以內，則通過該點任何面上的剪應力都是小于相應面上帝的抗剪強度 ，說明該點沒有破壞，處于彈性狀態(tài)如果所繪應力圓剛好

8、與包絡線相切，則通過 點有一對平面上的剪應力剛好達到相應面上的抗剪強度，該點開始破壞，或稱之為處于極限平衡狀態(tài)或塑性平衡狀態(tài)。如果所繪應力圓與包絡線相割，則實質上它是不純在的，因為當應力達到這一狀態(tài)之前，該點就沿著一對平面破壞了。 庫倫方程 由 令 則單軸抗壓強度的公式：又令 則(5)巖石中水對強度的影響：巖石中由于孔隙水壓力存在而使其強度降低第四章 巖石的變形：指巖石在向物理因素作用下形狀和大小的變化。1.表示巖石變形特性的常數：泊松比 彈性模量E體積彈性模量K為了表征巖的總的變形（彈性變形和永久變形）有時還用變形模量E.和側膨脹系數 。2.軸向應變： ；軸向應變： ;應力： 壓縮時彈性模量

9、 ；泊松比 彈性模量的分類：A初始彈性模量 曲線在零荷載時的切線斜率B切線彈性模量 曲線在某點處的（一般抗壓強度的50%）切線斜率C平向彈性模量 曲線中的近乎直線段的平均斜率D割線彈性模量 原點與 曲線上某點的連接直線的斜率（2）三軸壓縮試驗：側壓力為 ，軸向應力為 ，側向應力 ，令 彈性模量 3（1）巖石應力-應變的一般關系 （a）對于較多巖石來說， 曲線具有近似直線的形式，并在直線的末端F點處發(fā)生突然破壞。 關系式為 （b）如果 關系不是直線，而是曲線，但 與 之間有著唯一的關系，即：由于 是曲線關系，因此這是沒有唯一的模量，但對于相應于P點的任何的 值，都有一個切線模量和割線模量 切線模

10、量 割性模量 （c）加卸荷形成滯回環(huán)的彈性材料。卸載曲線上P點的切線PQ 的斜率就是相應于該應力的卸載模量（d） 彈性變形（能恢復）， 塑性變形（不能恢復） 加載曲線與卸載曲線形成的環(huán)，叫做塑性滯回環(huán)。 彈性模量E就是加載曲線直線段的斜率；而加載曲線直線段大致與卸載曲線的割線平行。因此，一般可將卸載曲線的割線的斜率作為彈性模量 C點以前稱為峰前加載，C點以后稱為峰后加載。1,2彈性階段曲線，3彈塑性階段曲線。四個區(qū)段研究表明：第一區(qū)段屬于壓密階段，是由于細微裂縫受壓閉合造成的，第二區(qū)段AB相應于彈性工作階段，關系曲線為直線，第三區(qū)段BC為材料的塑性性狀階段，主要是由于平行于荷載軸的方向內開始強

11、烈的形成新的細微裂隙，B點事巖石以彈性轉變?yōu)樗苄缘霓D折點，也就是所謂的屈服點，相應于該點的應力0稱為屈服應力，第四個區(qū)段CD為材料的破壞階段，C點的縱坐標表示單軸抗壓強度Rc0（2）應力應變曲線的變型類型1彈性，類型2彈塑性，類型3塑彈性，類型4塑彈塑性 類型5彈塑彈性，類型6彈塑蠕變 4 巖石曲線的影響因素（論述題）（1）荷載速率：加荷速率越快，則測得的彈性模量越大，加荷速率越慢，彈性模量越小，峰值應力不顯著，并且沖擊荷載測得的彈性模量比用靜荷載測得的腰高得多。（2）溫度：在室溫時表現為脆性的巖石，在較高的溫度時間以產生大量永久變形，工程建筑中遇到的巖石溫度變化甚小，一般可以不考慮。（3）側

12、向壓力：側向壓力_對于巖石的強度和變形都有很大的影響。a由于側向壓力_的存在，巖石在破壞時總的變形增加了，并且隨著_的增大而增加，這也說明了巖石的塑性變形隨著_的增加而表現得更加明顯了。b當_增大到一定的范圍時，巖石開始幾乎符合理想塑性變形，若_再增大，巖石的變形特性變化不大。c在有_的情況下，巖石的變形與_的數值都有關，不論_或很大時，巖石的曲線起初都有一段近似的直線階段，說明當_的數值在一定范圍內巖石的變形總是符合線性彈性的，而當_的數值超出一定范圍時，巖石的變形符合塑性變形的性質。（3）各向異性：由于巖石內有層理或者在某一方向內的節(jié)理特別發(fā)育，所以即使對于同一種巖石，他們的彈性模量和泊松

13、比也隨著其方向的不同而異的。5現場變形試驗方法：（1）靜力法：1承壓板法，通過剛性或者柔性承壓板將荷載加加在巖面上，測定變形，2狹縫法，該法是根據橢圓孔受內水壓力作用，產生應力與變形關系的原理建立起來的，試驗時通過埋置在狹縫中的鋼枕，對狹縫兩側的巖體施加壓力，同時測量巖體的變形，從而算出巖體的變形特性。3環(huán)形加荷法，水壓法，徑向千斤頂法（奧地利法），鉆孔膨脹計法。（2）動力法，動力法現場調試工作：1激發(fā)，2接收彈性波，3記測彈性波的傳播時間，振幅和波形。6巖石的蠕變：指在應力_不變的情況下巖石的變形（或應變_）隨著時間而增長階段1：應變時間曲線向下彎曲，此階段的蠕變稱為初期蠕變或者暫時蠕變。階

14、段2：該階段內，曲線斜率近似不變，此階段內蠕變稱為二次蠕變或者穩(wěn)定蠕變。階段3：稱為加速蠕變或第三期蠕變。這種蠕變倒是迅速破壞。影響：蠕變與所加應力的大小有很大的關系，在低應力時，蠕變可以逐漸趨于穩(wěn)定，材料部被破壞，在高應力時，蠕變加速，引起破壞。2蠕變模型（1）彈性模型：也稱彈性單元，這種模型是線性彈性的，完全服從虎克定律，因此也稱為虎克物質。此模型應力作用應變下應變瞬時發(fā)生且應變成正比例關系，_2粘性模型：也稱 單元或牛頓物質，這種模型完全服從粘性定律，表示 與速率成正比，組成：用充滿粘性液體的圓筒形容器內的有孔活塞（稱為緩沖壺）來表示。其他模型：馬克斯威爾：伏埃特模型：廣義的馬克斯威爾模

15、型：廣義的伏埃特模型：鮑格斯模型：第五章1由地殼構造運動在巖體中所引起的應力稱之為構造應力。應力：構造應力，自重應力，溫度應力，地震應力，附加應力等。不論由哪種原因引起的巖體應力，一般泛稱為地應力。習慣上將工程施工前就存在于巖體中的地應力，稱為初始應力或天然應力。（取決于上覆巖的質量，構造作用的類型，強度和持續(xù)時間長短等。）2（1）地應力的變化規(guī)律：對于3000m以內的地殼而言（淺埋地層）A地應力場屬于不穩(wěn)定力場：一般情況下，地應力是一個三向不等壓的空間應力力場，其中主應力大小和方向是隨空間和時間的變化而變化的。B垂直與水平應力的特征：水平地應力為大于垂直應力人們常將平均水平應力與垂直應力的比

16、值稱之為側壓比，其值隨深度的增大而減小。對于不同地區(qū)， 略有差異（2）垂直應力： 當k0 =1時，就出現側向水平應力與垂直應力相等的所謂靜水壓力式的情況。海姆假說：在巖體深處的初始垂直應力與其上覆巖體的重量成正比，而水平應力大致與垂直應力相等3巖體應力現場量測方法：（1）應力解除法：基本原理：1為了測定距邊墻表面深度為Z處的應力，利用鉆頭自邊墻鉆一深度為Z的鉆孔。 2用嵌有細粒金剛石的鉆頭將孔底磨平磨光。 3用與鉆頭直徑相同的“套鉆鉆頭”在鉆孔底部的四周進行“套鉆”掏槽（槽深約5m）。 4掏槽前周圍巖體作用于巖芯上的應力就被解除，巖芯也產生相應的變形。 5根據所測的巖芯變形就可換算出掏槽前的巖

17、芯所承受的應力。掩體的三向應力量測：1采用共面三鉆孔法確定三維應力。 2孔壁應變測試法。（2）應力恢復法：方法：在巖體表面沿不同方向安置三個應變計，以便能夠測出巖體沿三個不同方向的伸縮變形。原理：1讀出應變計的初始讀數 2沿著與所測應力相垂直的方向開挖一狹長槽。挖槽后，槽壁上的巖體應力即被解除。 3將扁千斤頂裝于槽中并增加千斤頂中的油壓，使千斤頂對槽壁逐漸施加壓力直到巖體表面上的三個應變單位壓力近似為槽壁上原有的法向應力。10.補充：地應力是如何產生的？答：地應力是由于地殼構造運動，上覆巖體的重量影響，氣溫變化，地震力，結晶作用，變質作用，沉積作用，團結作用，脫水作用以及地下研究在洞室圍巖中引

18、起的應力重分布和高壩等建筑物在巖基中所引起的。第六章1山巖壓力：在水工建設中，把由于洞室圍巖的變形和破壞而作用在支護或襯砌造成的壓力稱為山巖壓力。2山巖壓力的形成及其影響因素。（論述）答：形成：一般都認為，山巖壓力是由于洞室開挖后巖體變形和破壞所形成的。產生山巖壓力的主導因素：在整體性良好，裂隙節(jié)理不發(fā)育的堅硬巖石中，洞室圍巖的應力一般總小魚巖石強度，洞室支護主要用來形成巖石的風化一級剝落碎塊的掉落。在中等質量的巖石中，洞室圍巖的變形較大，不僅有彈性變形，而且還有塑形變形，少量巖石破碎。在破碎和軟弱巖石中，由于裂隙縱橫切割，巖體強度很低，圍巖應力超過巖體強度很多。影響因素：洞室的形狀和大?。簣A

19、形、橢圓形和拱形洞室的應力集中程度較小，破壞較少，巖石比較穩(wěn)定，山巖壓力也就較小;矩形斷面洞室的應力集中程度較大，尤宜轉角處最大。因而山巖壓力比其他形狀的山巖壓力要大些。地質構造：地質構造簡單，地層完整，無軟弱結構面，圍巖就穩(wěn)定，山巖壓力就小。反之地質構造越復雜，地層越不完整，有軟弱結構面，圍巖就不穩(wěn)定，山巖壓力就較大。支護的形成和剛度：a外部支護作用在圍巖的外部，依靠支護結構的承載能力來承受山巖壓力，也能起到限制圍巖變形維持圍巖穩(wěn)定的作用。b內承支護是通過化學灌漿或水泥灌漿、錨桿支護、預應力錨桿支護和噴混凝支護等方式，加固圍巖，使圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。c，支護的剛度愈大，則允許的變形就愈小，山巖

20、壓力就愈大；反之，山巖壓力愈小。洞室深度：當圍巖處于塑形變形狀態(tài)時，洞室埋置愈深，山巖壓力也就愈大。時間施工方法：施工作業(yè)暴露過長，襯砌較晚，回填不實或者回填材料不好都會引起山巖壓力增大。3 4芬納公式塑性平衡微分方程式塑性平衡條件5噴錨支護原理和設計原則（論述題）原理：就是在洞室開挖后及時地向圍巖的表面上噴一層薄的混凝土（一般厚度為5-20cm），有時再向圍巖內增加一些錨桿，從而部分地阻止圍巖向洞室變形，已達到支護的目的。這種支護方法簡稱新奧法。噴錨支護不是“被動”承受松動壓力，而是與圍巖協調工作，承受變形壓力。附錄資料：不需要的可以自行刪除記敘文基礎知識（一）記敘文的特點1、概念：以記敘、

21、描寫為主要表達方式，以寫人記事，寫景狀物為主要內容的文章。2、分類：A、按樣式分：通訊、回憶錄、游記、新聞、參觀訪問記、民間故事。B、記敘內容分：寫人、敘事、寫景、狀物。（二）記敘的要素和人稱記敘的要素：時間、地點、人物、事件的起因、經過和結果。A、時間：一般用時間詞表示；也有的間接表示事件的發(fā)生時間。B、地點：單一地點，事件在一處發(fā)生；還有的事件隨情節(jié)發(fā)展而轉換。C、人物：有主要人物和次要人物之分。主要人物往往體現文章的中心思想，次要人物幫助形成完整的情節(jié)，并對主要人物起襯托作用。D、起因：指引發(fā)事件的原因，一般在開頭，也有在后頭（倒敘）E、經過：指事件發(fā)展的過程，復雜事件的經過往往包含若干

22、階段，可先概括再綜合。F、結果：指事件的結尾，一般也用記敘描寫的表達方式，它是事件的一部分。如以抒情議論結尾的不能當作結果。記敘的人稱：A、第一人稱：以“我”、“我們”的身份敘述。“我”是其中的一個人物，文章記敘的人和事都是“我”的所見、所聞、所想，容易使讀者產生真實而親切的感覺。文中如有心理活動描寫必定是“我”的，其他人物的心理活動只能是“我”猜測的，不可直接描寫他人的心理活動。B、第二人稱：出現在用第一人稱或第三人稱的敘述中，出于直接抒情的需要。但記敘文通篇一般不采用第二人稱。C、第三人稱：指作者站在“第三者”的立場上把人物的經歷和事件的經過告訴讀者。文中每人物都有自己的名字或稱謂，沒有“

23、我”這個代詞。其好處在于人物事件的展開不受時間和空間的限制，有比較廣闊的活動范圍，便于塑造人物形象和表現文章主題，文中每個人物的心理活動都可描寫。（三）記敘的順序記敘的順序指記敘文材料安排方式，一般可分為順敘、倒敘、插敘。1、順敘：記敘的材料按時間推移、地點轉移和事件發(fā)展的先后順序來敘述的方法。用順敘寫的文章、層次、段落和事件發(fā)展的過程基本一致，可從時間推移、程序推進、空間轉換等標志著手，理清思路。2、倒敘：先把事件的結果寫出，或先把后發(fā)生的事（或是某個突出的片斷或結局）敘述，然后再按事情的發(fā)生發(fā)展記敘，最后落到結果，使首尾呼應。其注意點：開頭一般先寫結果，或是由眼前的事物引起回憶；開始追述時

24、，文章一般要用一兩句話表明以下要追述以往的事；追述部分仍按時間順序寫。3、插敘：在順敘過程中插入與中心思想有關的事件。分析插敘要把握兩點：一是轉入插敘的過渡句。二是由插敘轉到順敘的過渡句，它們銜接要自然、完美。閱讀時要注意插敘前后的過渡性文字。插敘的作用是對主要情節(jié)或人物描寫起補充、襯托的作用。（四）記敘的中心與材料1、記敘的中心：就是作者憑借記人寫景，給景狀物告訴讀者，自己對生活的看法。2、中心的把握：（1）、內容：一是文章所表現的主要內容，二是作者的感受、文章的意義。（2）、方法：抓具體材料: 寫人為主的，通過人物的語言、行動，從把握人物的性格特征和思想意義入手；敘事為主的，通過事件的起因、經過與結果進行歸納，從把握文章通過敘寫的事件所要說明的道理入手；寫景狀物為主的，要根據所描寫景物的特征，把握文章通過寫景狀物抒發(fā)的感情進行分析歸納。抓文章題目抓開頭結尾抓議論抒情語句記敘的材料(內容)：就是根據需要圍繞中心在寫人記事寫景狀物所敘述的生活內容。材料必須為中心服務。