为了考试不用打小抄——岩体力学

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第一章

岩石:经过地质作用而天然形成的矿物集合体

岩体:在一定地质条件下,含有诸如裂隙、节理、层理、断层等不连续的结构面组成的现场岩石,它是一个复杂的地质体。

结构面:岩体中的各种地质界面,它包过物质分异界面和不连续面,诸如层面和断裂面。

结构体:不同产状和不同规模的结构面相互切割而形成的、大小不一、形态各异的岩石块体。

研究内容

1、岩块、岩体地质特征的研究。

2、岩石的物理、水里与热学特征的研究。

3、岩块的基本力学性质的研究。

4、结构面力学性质的研究。

5、岩体力学环境的研究。

6、岩体中天然应力分布规律。

7、边坡岩体、地基岩体及地下洞室围岩。

8、岩体性质改善和加固技术的研究。

9、各种新技术、新方法、新理论。

10、模型、模型试验、原位检测技术。

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

第二章

容重:岩石的单位体积的重力

密度:岩石单位体积的质量

比重:岩石的干的重力除以岩石的实体体积

孔隙率:岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比

吸水率:干燥岩石式样在一个大气压和室温条件下,岩石吸入水的重力对岩石干重力之比的百分率。

饱水率:岩石试样在高压或真空条件下,强制吸入水的重量对于岩石干重之比的百分率。

抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能。

渗透系数:介质对某种特定流体的渗透能力,一般小于10《-7。

膨胀性:岩石浸水后体积增大的性质。

崩解性:岩石与水相互作用时失去粘性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。

模量比:弹性模量与单抽抗压强度的比值。

RQD:根据修正的岩心采取率来决定的。

岩体结构分类:结构面和结构体

结构面的分类:原生结构面、构造结构面、次生结构面。

岩体结构类型:四个大类和九个亚类。整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。

岩体工程分类:岩石质量指标RDQ、比尼奥斯基岩体工程分类、

RMR分类:节理的状态和产状、RQD、地下水、完整岩石的强度、节理的间距。

第三章

破坏形式:脆性破坏、延性破坏、弱面剪切破坏

抗压强度:岩石试件在单轴压力下抵抗破坏的极限能力。

影响因素:矿物成分、结晶程度和颗粒大小、胶结情况、生成条件、风化作用、密度、水的作用、试件形状和尺寸、加荷速率。

抗拉强度:岩石试件在单轴拉力作用下抵抗破坏的极限能力。

抗剪强度:岩石抵抗剪切破坏的能力。

直剪试验:1、剪应力从零一直加到τ,试样内开始产生张裂缝,为弹性阶段。

          2、开始发生裂缝并不就是沿着剪切面发生破坏,剪应力τp一直增加到τf属第二阶段,这一阶段是裂缝的发展、增长阶段。

          3、剪切面上完全破坏,剪应力降低至剩余值τ0。

岩石的破坏准则的使用条件:

1、  最大正压力:假设材料的破坏只取决于绝对值最大的正应力。适用于单向应力状态及脆性岩石在某些应力状态下受拉的情况。

2、  最大正应变:假设材料的破坏只取决于最大正应变。与脆性材料的实验结果大致符合,对于塑性材料不可用。

3、  最大剪应力:对于塑性岩石给出满意结果,不适于脆性岩石。

4、  八面体剪应力:假设材料的破坏取决于八面体剪切力。对于塑性材料符合

5、  莫尔理论:对于软弱岩石,可认为是抛物线,对于坚硬岩石,可认为是曲线或摆线。

格里菲斯理论:材料内部存在着许多细微裂隙,在力的作用下。这些细微裂隙的周围,特别是缝端,可以产生应力集中现象。材料破坏往往从缝端开始,裂缝扩展,最后完全破坏。

假定:椭圆可以作为半无限弹性介质中的单个孔洞处理;椭圆及作用于其周围材料上的应力系统可作为二维问题处理。

修正因素:以张开椭圆裂隙为前提,在压应力占优势的情况下,在受压过程中材料的裂隙往往会发生闭合。

第四章

岩石完全应力-应变曲线:压密阶段、弹性工作阶段、塑性形状阶段、破坏阶段。

影响因素:荷载速率、侧向压力、温度、各向异性。

扩容现象:随着应力的增高,偏离线弹性材料的直线越来越大,在接近破坏时,偏离程度变得如此之大,使得岩石在压缩阶段的体积超过其原来的体积,产生负的体积压缩应变,通常称为扩容。

蠕变曲线:1、曲线向下弯曲,这个阶段的蠕变称为初期蠕变或暂时蠕变。

2、曲线具有近似不变的斜率,二次蠕变或稳定蠕变。

3、蠕变导致迅速破坏,三期蠕变或加速蠕变。

Maxwell弹性单元和粘性单元串联

Voigt弹性单元和粘性单元并联

广义maxwell:由Voigt和粘性单元串联

广义Voigt:由Maxwell和弹性单元串联

体积弹性模量:平均应力与体积应变之比

剪切模量:G=E/2(1+μ)

弹性抗力系数:使隧洞周围岩石达到一个单位变形时所需要的压力大小。

蠕变:在应力σ不变的情况下岩石变形(或应变ε)随着时间t而增长。

第五章

岩体中的应力:构造应力、自重应力、温度应力、地震力、由于结晶作用、变质作用等引起的应力、附加应力。

测压比:平均水平应力与垂直应力的比值λ。

海姆假说:在岩体深处的初始垂直压力与其上覆岩体的重量成正比,而水平应力大致与垂直应力相等。

应力集中系数:表示切向应力与垂直初始应力之比。

应力解除法:既可量测洞室周围较浅部分的岩体应力,又可测量岩体深部的应力。

应力恢复法:测岩体表面应力。采用这种办法测定岩体应力可以不用岩体中的应力应变关系而直接得出岩体的应力。这种剪应力的作用在应力的恢复过程中没有考虑进去,这就必须引起一定的误差。

第六章

山岩压力:在水工建设中,把由于洞室围岩的变形和破坏而作用在支护和衬砌上的压力。

岩石的坚固系数:岩石增大了的内摩擦系数。

影响山岩压力的因素:洞室的形状和大小、地质构造、支护的形式和刚度、洞室深度、时间、施工方法。

压力拱形成条件:洞室开挖以后,由于围岩应力重新分布,洞室顶部往往出现拉应力。如果这些拉应力超过岩石的抗压强度,则顶部岩石破坏,一部分岩块失去平衡而随着时间向下逐渐坍落。这种坍落不是无止境的,坍落到一定程度后,就不再继续坍落,岩体又进入到新的平衡状态。新的平衡的界面形状近似于一个拱形。

稳定条件:沿着拱的切线方向仅仅作用于压力。

适用条件:基本前提是洞室上方的岩石能够形成自然压力拱,这就要求洞室上方有足够的厚度且有相当稳定的岩体,以承受岩体自重和其上的荷载。

塑性松动圈:洞室周边破坏后,该处围岩的应力降低,加之新开裂处岩体在水和空气影响下加速风化,岩体向洞内产生塑性松胀。这种塑性松胀的结果,使原来由洞边附近岩石承受的应力转移一部分给临近的岩体,因而临近的岩体也产生塑性变形。当应力足够大时,塑性变形的范围是向围岩深部逐渐扩展的。由于这种塑性变形的结果,在洞室周围形成了一个圈,这个圈一般称为塑性松动圈。

第八章

大坝的失稳形式

1、  岩基中的岩体强度远远大于坝体混泥土强度,同时岩体坚固完整且无显著的软弱结构面,这时大坝的失稳多半是沿坝体与岩基接触处产生,这种破坏形式称为表层滑动破坏。

2、  在岩基内部存在着节理、裂隙和软弱夹层,或者存在着其他不利于稳定的结构面,岩基容易产生深层滑动。

3、  混合滑动

岩基抗滑稳定计算推导

第九章

边坡稳定性分析:岩体的结构、容重和强度、边坡坡度、高度、岩坡表面和顶部所受荷载,边坡的渗水性、地下水位的高低等。岩坡内的结构面,尤其是软弱结构面的存在,常常是岩坡不稳定的主要因素。

破坏类型:  松弛胀裂 崩塌 倾倒 蠕动 滑坡

崩塌与崩滑的区别与联系

岩崩:一般发生在边坡过陡的岩坡中;常产生于坡顶裂隙发育的地方;起因是由于风化等原因减弱了节理面的凝聚力、雨水进入裂隙产生水压力所致、气温变化、冻融松动岩石、植物根造成膨胀压力、地震、雷击等造成岩崩。

岩滑:指一部分岩体沿着岩体较深处某种面的滑动

平面滑动:一部分岩体在重力作用下沿着某一软弱面的滑动,滑动面的倾角必大于该平面的内摩擦角。平面滑动不仅滑体克服了底部的阻力,而且也克服了两侧的压力。

楔形滑动:岩体沿两组的软弱面滑动的现象。在挖方工程中,如果两个不连续面的交线出露,则楔形岩体失去下部支撑作用而滑动。

边坡的加固措施:用混凝土填塞岩石断裂部分、锚栓或预应力缆索加固、用混凝土挡墙或支墩加固、挡墙与锚栓相结合的加固、排水、削顶压底。

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