大连理工大学岩石力学开卷资料

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1、初始应力包括重力和地质构造力，重力场是以铅垂应力为主，构造应力场通常是以水平应力为主。围岩：重分布应力影响范围内的岩体支护：地下硐室开挖后的稳定及施工安全行采取的支持，加强或被覆围岩的构件或其他措施的简称结晶连接胶结连接、硅质强度高。软化系数指岩石试样在饱水状态下的抗压强度与在干燥状态下的抗压强度之比变形：弹性变形、塑性变形。p剪缩型（稳定破坏）与剪胀性（非稳定破坏）。p弹性岩石：加载曲线和卸载曲线重合。弹塑性岩石：不重合。p常规三轴实验C3增加，岩石强度与三轴试验条件下的岩石变形特性：随仍增加，岩石强度与屈服极限有所增大，但塑性降低，破坏形式从延性随03增加，岩石强度与塑性有所增大，但屈服极

2、限无变化。p破坏形式从脆性向延性变化。割线模量，切线模量，E50弹塑性变形模量p泊松比（1：岩石在单轴压缩条件下侧向应变与轴向应变之比。屈服：岩石受荷载作用后，随着荷载的增大，由弹性状态过渡到塑性状态，这种过渡称为屈服。破坏：把材料进入无限塑性增大时称为破坏。岩石的强度：是指岩石氐抗破坏的能力。岩石在外力作用下，当应力达到某一极限值时便发生破坏（脆性），这个极限值就是岩石的强度；或较大的塑性变形（塑性）。岩石的破坏形式：1、弱面剪切破坏2、脆性破坏3、塑性破坏。单轴抗拉强度（1）直接拉伸试验（2）间接拉伸试验三轴压缩（剪切）试验otc+Og0三轴抗压强度岩石扩容是指岩石在荷载作用下，其破坏之前

3、产生的一种明显的非弹性体积变形。扩容阶段分成三阶段1、体积变形阶段：在弹性变形阶段，体积变形随应力增加而线性变化，体积减小2、体积不变阶段不出现新的变形3、扩容阶段随外力增加，体变不降反升直到破坏。岩石的流变性是指岩石应力应变关系随时间而变化的性质。蠕变现象一一当弛现象一一当应变保持恒定时，应力随时间增长而逐渐减小的现象。弹性后效一一加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。稳定蠕变:岩石在较小的恒荷载作用下，变形随时间增加到一定程度后就趋于稳定。非稳定蠕变:岩石在较大的恒荷载作用下，当超过某一临界值时，变形随时间增加而增大，且变形速率逐渐增大最终导致岩体整体失稳破坏。岩石的长期强度：岩石的蠕变

4、形式取决于所承受的恒荷载大小，当恒荷载小于某一临界值时，岩石产生稳定蠕变；当恒荷载大于该值时，岩石产生非稳定蠕变。则将该临界值称为岩石的长期强度。典型的非稳定型蠕变曲线。（后图）组合模型：弹性元件1）瞬时变形性质；（2）尸常数，则o保持不变，故无应力松弛性质；（3）o=常数，则也保持不变，故无蠕变性质；（4）o=0（卸载），则尸0,无弹性后效（后图）粘性元件性质：（1）当时，说明在受应力o作用，要产生相应变形必须经过时间t，无瞬时变形（2）o=0（卸载），则尸常数，故无弹性后效，有永久变形数，则o=0,故无应力松弛性质。（后图公式）塑性元件模型为以一对摩擦接触的摩擦片，当施加应力大于某一值时接

5、触就屈服并产生塑性变形。当：o,=0o毘o弹塑性介质模型-虎克体与圣维南体串联（当，代低，当，o=s180cm整体结构3080块状30碎裂状d6.5极破碎K越大，结构面越密集。不同测线上的K值差别越大，岩体各向异性越明显。疏节理（K=01m-1）密节理（k=110m-1）;非常密集节理（K=10100m-1）；压碎或糜棱化带（K=10（1000m-1）;切割度X。结构面面积a与该断面面积A之比；0.10.2完整岩体；0.20.4弱节理化岩体；0.40.6中等节理化；0.60.8强节理化；0.81.0完全节理化；岩体被某组结构面切割的程度Xr胶结结构面：泥质胶结（强度最低，遇水强度低），可溶盐类

6、胶结（干燥时有一定的强度，遇水发生溶解，强度卩胶结（较高，不怕水遇酸危险），铁质胶结（较高，易风化），硅质胶结（高，性能稳定）非胶结结构面：无充填物的结构面：其强度主要取决于结构面两侧岩石的力学性质及结构面粗糙度。有充填物的结构面：其强度除与充填物、结构面两侧岩壁接触面的力学特性有关外，主要取决于充填物的成分和厚度（影响显著）。有充填物按厚度分成薄膜充填、断续、连续、厚层（软弱带，断层泥）切向变形：A线（粗糙无填充物），B线（平坦结构面或有填充物）结构面抗剪强度=屁+伏屁是结构面平坦表面基本摩擦角，B是结构面的爬坡角；峰值剪切强度残余剪切强度剪胀曲线（后图）节理对岩体强度的影响：从上述分析可见

7、:（1）当节理面倾角B满足B1B丢且jBn/时,节理才会对岩体产生影响，这时岩体的强度取决于节理的强度，且当3=450+林2时，岩体强度最低，其莫尔圆直径最小。（2）当B增大或减小时，岩体的强度随之增加。（3）当33时，岩体强度与节理无关，取决于岩石的强度如图；围压o=c增加，即C2C1，岩体的强度随之增大。多节理的力学效应（1）两组中只有一组节理面倾角3满足日3丢则岩体强度取决于该组节理的强度，岩体若发生破坏，必沿该节理面产生；（2）两组节理均满足63去，则岩体强度取决于节理的临界应力圆大小。岩体若发生破坏，必沿临界应力圆直径较小的节理面产生；（3）两组节理均不满足3131；谷底是应力集中部

8、位，断层和结构面附近是应力降低区。边坡破坏类型：圆弧形、平面、楔体、倾倒。平面破坏条件：1、边坡截面上有一组接近与边坡走向平行（在200范围内）的结构面；2、结构面的倾角小于坡面倾角，即如幅；3、结构面的倾角大于其摩擦角，即如0;4、在坡面上，该结构面被另一组结构面切割。边坡监测：裂缝监测，岩体内部位移监测，水压监测。边坡维护：排水基本原则（1防止地表水由裂隙进入边坡；（2）有选择性的进行地表和地下疏水，降低潜在破坏面附近的水压；（3）确定排水位置，使它只是降低边坡附近的水压。措施：井点降水，巷道排水，水平钻孔排水，明沟排水。边坡加固：预应力锚杆（索）加固边坡，锚杆（索）结构：一般由锚头，张拉

9、段和锚固段三部分组成锚头的作用是给锚杆（索）施加作用力，张拉段是将锚杆的拉力均匀地传递给锚杆周围的岩体，锚固段锚固在稳定的岩体内，可提供足够的锚固力。锚杆（索）作用原理：其加固作用一部分是使滑体向稳固的岩体压紧，因而滑动面处增加了摩擦阻力，另一部分是锚固力的切向分量提供的直接抗滑力，从而提高了滑。锚杆布置原则：锚杆位置及间距：视滑坡机理及岩体性质而定。A、对于牵引式滑坡：锚杆（索）应在滑体下部位置；B推移式滑坡：锚杆（索）应布置在边坡上部；C、当滑面为单一不连续面控制且岩体较完整时，锚杆（索）间距并不重要；D、当岩体较破碎时，则锚杆（索）布置应以使岩体内形成一个连续的挤压带为原则。抗滑桩是埋设

10、于滑动面上、下岩体中阻止滑体移动的桩形结构物。作用于桩体上的滑坡推力，一部分，经由桩体传至桩前滑体，由桩前滑动面向上的抗滑力平衡，另一部分由桩体传至滑动面以下岩体中（如图所示），因而桩前滑坡推力减小，滑体稳定性提高，抗滑桩的设计必须考虑基岩所能提供的抗力和桩自身的强度，保证桩体在滑坡推力作用下，既不会失稳，又不会出现弯断和剪断。抗滑挡墙是依靠挡墙的自身重量抵抗滑坡体的推力。护坡的主要作用是防止大气降雨对坡面的冲刷和风化；防止松碎的边坡岩土体表面崩解、塌落。主要有片石护墙和锚杆挂网喷浆两大类。岩体综合调查方法:钻孔3取心和沿岩层暴露面调查。钻孔取心要求（1）钻孔布置：结合工程要求，按一定网格布置

11、钻孔；钻孔方位尽量与几组结构面斜交，或结合暴露面调查考虑钻孔方位，以便综（2）钻具要求：采用金刚石钻头、双管或三管钻具、岩心定向装置。（3）岩心采集和保存钻孔岩心柱状图：按钻孔穿过岩层的岩性和节理绘成柱状。柱状图应包括：A、岩性界线和岩性符号B、矿化及矿物符号C、矿脉及岩脉D、节理、破碎带或断层。岩心描述：包括节理蚀变程度、节理面粗糙度、节理面充填及胶结情况，断层及破碎带内的构造岩类型及厚度等。沿暴露面调查：在边坡和地下坑道壁面进行调查A、岩体构造B地下水C、岩体和不连续面风化情况D、节理岩块的强度和壁面回弹值等。（-）结构面成因类型（二）不连续面张开度或厚度（三）不连续面的粗糙度四）不连续面

12、的渗水性：流水、渗水、潮湿、干燥（五）岩体和不连续面风化蚀变程度。优势结构面组即为产状相近的结构面的总合。岩石工程分类：按分类目的：综合性和专题性两种按因素：单因素分类法影响和多因素分类法。岩体分类因素：质量、完整性、结构面条件、岩体及结构面的风化程度、地下水、地应力。岩体分类方法：普氏分类法飞石单轴抗压强度分类法、按巷道岩石稳定i）分类、岩体完整性系数K（龟裂系数）、弹性波速度、岩芯质量指标（RQD）（重要）、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）RMR分类法、巴顿岩体质量（Q）分类。工程岩体分级的基本方法：（1确定岩体基本质量A、采用岩石饱和单轴抗压强度R划分岩石坚硬程度、B采用完整性系数K

13、划分岩体完整程度（2）岩体基本质量指标分级（BQ：（公式）围岩：隧道周围发生应力重新分布的岩体。等应力轴比时,围岩应力分布特点I（1）无论坑道形状如何，附近应力集中系数大，远离逐渐减小，距离35倍半径后，围岩与原岩基本相同。（2）断面长轴平行于原岩最大主应力方向时，能获得较好的围岩应力分布，等应力轴比时，坑道围岩应力分布最理想。（3）坑道断面形状影响围岩应力分布的均匀性。（4）坑道影响区随坑道半径增大而增大。围岩压力类型：松动压力，变形压力，冲击压力，膨胀压力。拉裂破坏一般在洞顶。隧道支护：离壁式支护的力学作用1被动承受围岩压力2、支护及时时，在接触处承受围岩产生的压力，未与围岩接触处承受围岩

14、松脱冒落的自重应力3、完全不接触时，围岩已发生松脱，则只承受松动压力。喷锚支护的力学作用喷射混凝土作用：加固围岩，改善围岩应力状态。锚杆支护作用：组合悬吊，挤压加固。联合支护的作用：（1）喷射混凝土支护，一方面水泥砂浆的胶结作用提高了松动圈的整体稳定性，另一方面喷射混凝土的柔性，允许围岩发生较大塑性变形，塑性区向深部延伸，进而调整塑性区应力分布，可充分发挥围岩自承能力。（2）锚杆的挤压加固与围岩变形的相互作用，进一步加固围岩，提高其整体承压能力。喷锚联合支护是最有效的支护方式，具有主动加固围岩、充分发挥围岩的自支承能力，抗震性能良好。新奥法：内容1.支护围岩共同作用原理。2、柔性支护：喷锚网联合支护3、设计施工监测一条龙作业方式优点：较好利用岩体力学特性，充分发挥围岩自身承载能力，合理设计支护结构和施工顺序。