岩体力学 复习资料

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1、第早1、颗粒密度(p s)p s= ms/Vs2、块体密度(p )p =m/V注意：(1)(2)(3)工程中常用重度 来表不单位体积岩石的重力 干密度饱和密度p s与p的区别(p sp )p s 与p 的单位 (g/cm3kg/m3)测试方法(p s-比重瓶法；p -量积法或蜡封法)pgm,ttp = 严(108 C烘 24h) d Vm + V pp二sv 份s atV(浸水48h)6、二.岩石的空畔 ,开空隙大开空隙岩石的空隙(裂隙、孔隙)闭空隙岩石空隙率总空隙率S)总开空隙率(弘) 大开空隙率(兔) 小开空隙率() 闭空隙率(兔)n =n = -xlOO%小开空隙b = V vb X 1

2、00%)x100%Vn a = x 100 % = /i 0空隙比仁=xl00% 二兀 Pd水理性质1.吸水率(Wa)：岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量(mwl)与岩样干质 量(ms)之比，用百分数表示mW = w x 100 %a ms/p WX 100 % =aVnbdPwP d Wa2.饱和吸水率Wp是指岩石试件在高压(一般压力为 (ms)之比，用百分数表示，即 Wn = Vvo x 100 % 二 一p = p W p0 Vpd r反映岩石总开空隙的发育程度。可间接判定岩石的抗风化能力和抗冻性 饱水系数岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比，称为饱水系数。它反映了岩

3、石中大、小开 空隙的相对比例关系。饱水系数越大，岩石中的大开空隙相对越多，小开空隙相对越少。15MPa)或真空条件下吸入水的质量(mw2)与岩样干质量 m=p ms p Wd pJ x 100 %饱水系数越大，说明常压下吸水后余留的空隙越少，岩石越易被冻胀破坏，抗冻性差4软化系数(KR)为岩石试件的饱和抗压强度(O cw)与干抗压强度(O c)的比值GK = cwR Gc岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，大开空隙较多，岩石的软化性较强，软化系数较小。KR0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好KRV0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差o抗冻系数(Rd)：反复冻融后与冻融前干抗压强度之

4、比，用百分数表示R厂$xlOO%d o质量损失率(Km)：冻融试验前后干质量之差(mslms2)与试验前干质量(msl)之比，以百分 数表示 K = :sl :s2 x 100%Rd75%, KmV2%s，抗冻性高吸水率WaV5%、软化系数KR0.75，饱水系数小于0.8的岩石，抗冻性高。7. 岩石的透水性：在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。V力(D指岩石试件浸入沪，使试件DHP1岩石的膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。I = m / m%d2 r s自由膨胀率(轴向，径向)、侧向约束膨胀率、膨胀压 保持原有体积所施加的最大压力)V 岩石的崩解性指岩石与水相互作

5、用时失去黏结性，并变成完全丧失强度的松散物质的性能。 10岩石内或岩石与外界的热交换方式传导传热(普遍)、对流传热(地下水渗流带内进行)、辐射传热(只发生在地表面) 常用热学性质指标，比热容、热导率、热扩散率、热膨胀系数1、蠕变(creep):应力恒定，岩石应变随时间增大，所产生的变形称为蠕变。 松驰：应变恒定，岩石中的应力随时间减少，这种现象称“松驰”某岩样测得其天然密度p =2.34g/cm3，饱和吸水率Wp=11.2%，吸水率Wa=0.73%，干密度 p d=2.11g/cm3,且已知其颗粒密度p s=2.85g/cm3。试计算该岩样的大开空隙率nb,小开空 隙率na,总空隙率n,天然含

6、水率W,水下容重Y 。解：根据已知条件计算得n =p W = 2.11x 0.73% = 1.54%bd an =p W = 2.11x11.2% = 23.63%0d pn = n - n = 23.63% -1.54% = 22.09%a0 bn = (1-Pd p ) =(1-2.112.85) = 26%P-1=pd2 34-1 = 10.9%2.11s“丁 m m - m m 存W = w =s =-1m m m m / ssss VY = (P -P )g = (m ：pwS -p )g = (p + n-p )gsatwvwdw=(2.11 + 0.26 -1) x10 = 13

7、.7kN / m3某岩块的单轴抗压强度为8MPa。在常规三轴试验中，当围压加到4MPa时，测得其抗压强 度为16.4MPa。试求这种岩石的强度参数C和U值Qtan2(45o +/2) + 2Ctan(45o +/2)(1)13Q = 2C tan(45o + /2)(2)c代入数值得16.4 = 4tan2 (45o +/2) + 2Ctan(45o + /2)(3)8 = 2Ctan(45o + /2)(4)把式代入式得tan2(45o +/2) = 2.1n 二 2O.8o把0值代入(4)式，得C = 2.76MPa某岩块为7 cm X 7 cm X 7 cm的立方体试块。当试块承受200

8、kN压力后，试块轴向缩短0.003cm, 横向增长0.000238cm。试求试块的弹性模量和泊松比。8卩=d8L0.000238/70.003/7=0.079静力法V原位岩体变形试验r厂 Q200kN/(7cmx7cm) _AT ._ -”厂E = 9523kN / cm 2 = 9.5 x 104 MPa80.003cm /7cmd1.泊松比(p ) (poissons ratio)是指在单轴压缩条件下，横向应变( d)与轴向应变( L)之比忡L单轴抗压强度OC：在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，简称抗压强度(MPa) 三轴压缩强度：试件在三向压应力作用下能抵抗的最大的轴向应力。抗拉

9、强度Ot：受到轴向拉应力后，岩块发生破坏单位面积能承受的拉应力，简称抗拉强度。 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。类型：抗剪断强度，抗剪强度，摩擦强度第3章结构面的变形与强度性质法向刚度Kn (normal stiffness)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O n- Vj曲线上一点的切线斜率。剪切刚度KS (shear stiffness)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 T - U曲线上任一点的切线斜率。剪胀角a d(angle of dilatancy)的定义为剪切时剪切位移的轨迹线与水平线

10、的夹角 岩体力学性质一、岩体变形试验及其变形参数确定承压板法钻孔变形法狭缝注水压洞室法动力注声波法 地震菠法单(双)轴压缩试验迭RMR分类：分类指标：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水巴顿岩体质量（Q）分类：节理的粗糙度系数、地下水的影响系数、节理的组数系数、节理的 蚀变系数、应力折减系数。RQD分类：即修正的岩芯采取率，是选用坚固完整的、其长度大于等于10cm的岩芯总长 度与钻孔长度的比。岩体的剪切强度：是指岩体内任一方向剪切面，在法向应力作用下所能抵抗的最大剪应力 抗剪断强度、抗剪强度和抗切强度二级分级法：岩体基本质量指标（BQ）按下式计算BQ=90+3 g cw+250Kv弟

11、八早 天然应力（地应力、初始应力等）：人类工程活动之前存在于岩体中的应力。重分布应力（二次分布应力、附加应力等）由于工程活动改变了的岩体中的应力。天然应力的量测方注水压致裂法7应力恢复袪（扁千斤顶注）-V套芯应力解除注V光弹袪声发射注I X射线法高地应力的若干特征标志：岩芯饼化现象；开挖洞室时，常产生岩爆、剥离；收敛变形大，使开挖断面变小-缩颈；软弱夹层内的物质被挤出，节理闭合-回弹错动; 水下开挖无水渗出。岩体本构关系与强度理论斜坡（slope）：统指地表一切具有侧向临空面的地质体，包括天然斜坡和人工边坡。 天然斜坡（简称斜坡）：是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。人工边坡（简称边坡）：

12、是指经人工开挖或改造形成的斜坡。边坡岩体变形：卸荷回弹和蠕变二.边坡破坏的基本类型边坡破坏的基本类型圆弧形滑动双平面滑动单平面滑动倾倒破坏多平面滑动影响岩体边坡变形破坏的因素：岩性，岩体结构，水的作用，风化作用，地貌地形，地震， 天然应力，人为因素。第九章地下洞室：是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。2. 松胀变形：坍塌、滑动、岩爆。3. 围岩变形破坏形式取决于：围岩应力状态、岩体结构、洞室断面形状。破坏形式：岩爆、脆性开裂、块体滑移。4. 层状岩体围岩变形破坏形式：沿层面张裂、折断塌落、弯曲内鼓等。5散体状岩体围岩(强烈构造破碎、强烈风化)的破坏形式：拱顶冒落、局部塌方、塑

13、性挤 入和滑动。6围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起 施加于支护衬砌上的压力.形变围岩压力、松动围岩压力和冲击围岩压力。第十章1、地基：直接承受建筑物荷载的那部分地质体2、地基岩体：岩体作为建筑物的地基第一章1. 岩石(Rock)：矿物、岩屑的集合体。是在一定的生成条件下，颗粒之间具有牢固 连接的矿物结合体2. 结构面(Structural Plane)：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3. 岩块(Rock block或Rock)：又称结构体，指不含显著结构面的岩石块体，是构成 岩体的最小岩石

14、单元体。4. 岩体(Rockmass)：是指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。5. 风化空隙率指标：快速浸水后风化岩块吸入水的质量与干燥岩块质量之比6. 原生结构面，构造结构面，次生结构面 张性结构面，剪性结构面7. 线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长度之和(Ya)与测线长度的比值。8. 面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面积之和与总面积的比值9. 线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数(条/ m)。10. 间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离11. 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。12. 结构面的粗糙度用粗糙度系JRC13. 填充胶结类型：薄膜填充、断续填充、连续填充、厚层填充14. 岩体结构(rockmass structure)指岩体中结构面与结构体的排列组合关系。