電大巖體力學(xué)復(fù)習(xí)資料(考試小抄版)(已修改)
2025-06-23 14:02 本頁面
【正文】 巖體力學(xué)復(fù)習(xí)資料 (小抄版 ) ： 是組成地殼的基本物質(zhì)，它是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質(zhì)體。一般認(rèn)為它是均質(zhì)的和連續(xù)的。 巖體：是地質(zhì)歷史過程中形成的，由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的具有一定結(jié)構(gòu)并賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。（區(qū)別是巖體包含若干不連續(xù)面。） 結(jié)構(gòu)面：巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面和不連續(xù)面，它是在地質(zhì)發(fā)展歷史中，尤其是在地質(zhì)構(gòu)造變形過程中形成的。 結(jié)構(gòu)體：被結(jié)構(gòu)面分割而形成的巖塊，四周均被結(jié)構(gòu)面所包圍，這 種由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合切割而形成的單元體成為結(jié)構(gòu)體。 ： 塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌、層狀、碎裂、層狀碎裂、松散結(jié)構(gòu) ： 巖石長期暴露在地表之后，經(jīng)受太陽輻射熱、大氣、水及生物等作用，使巖石結(jié)構(gòu)逐漸破碎、疏松，或礦物成分發(fā)生次生變化，稱為風(fēng)化。 衡量巖石（塊）風(fēng)化程度的指標(biāo)：（ 1）定性指標(biāo)：顏色、礦物蝕變程度、破碎程度及開挖錘擊技術(shù)特征等。（ 2）定量指標(biāo)：風(fēng)化空隙率指標(biāo) Iw、波速比指標(biāo) kv 和風(fēng)化系數(shù) kfδ等。 巖石風(fēng)化分級：未 微 中等 強 全 Gs：巖石的 干重量 Ws（ KN）除 以巖石的實體積 Vs（ m3）（不包括巖石中孔隙體積）所得的量與 1 個大氣壓下 4℃時純水的重度（γ w）的比值。 Gs=Ws / (Vsγ w)。相對相對密度是一個無量綱量，其值可用比重瓶法測定，試驗時先將巖石研磨成粉末并烘干；然后用量杯量取相同體積的純水和巖石粉末并分別稱重，其比值即為巖石的相對密度。巖石的相對密度取決于組成巖石的礦物相對密度，巖石中重礦物含量越多其相對密度越大，大部分巖石的相對密度介于 ～ 之間。 n： 巖石試樣中孔隙體積 Vv 與巖樣總體積 V之比。 孔隙比 e：指孔隙的體積 VV與固體 的體積 Vs 的比值。 w： 天然狀態(tài)下巖石中水的重量 Ww與巖石 烘干重量 Ws的百分比。 w=WW / Ws 100% 吸水率 Wa：指干燥巖石試樣在一個大氣壓和室溫條件下吸入水的重量 Ww與巖樣干重量 Ws的百分率。 wa=WW / Ws=（ WoWs） / Ws 100% ： 指在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力。 滲透系數(shù) 的量綱與速度的量綱相同。（滲透系數(shù)的大小取決于 ?巖石的物理特性和結(jié)構(gòu)特性 ?流體的物理化學(xué)特性） ： 指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。巖石膨脹性一般用膨脹力和膨脹率兩項指 標(biāo)表示。 膨脹力 Pe：指原狀巖（土）樣在體積不變時，由浸水膨脹而 產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。（常用平衡加壓法測定）。 膨脹率δ ep（％）：在一定壓力下，試樣浸水膨脹后的高度增量與原高度之比，用百分?jǐn)?shù)表示。 ：是指巖石與水作用時失去黏結(jié)性并變成完全喪失強度的松散物質(zhì)的性能。這種現(xiàn)象是由于水化作用削弱了巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)而造成的。 ： 指巖石與水相互作用時強度降低的特性。影響因素：礦物成分（親水性可溶性）、粒間聯(lián)結(jié)方式（結(jié)晶聯(lián)結(jié)膠結(jié)聯(lián)結(jié)）、孔隙率、微裂隙發(fā)育程度等。巖石的軟化性一般用軟化系 數(shù)表示，軟化系數(shù)是巖樣飽水狀態(tài)下的抗壓強度 Rcw 與干燥狀態(tài)的抗壓強度 Rc的比值。ηc=Rcw/Rc ，軟化系數(shù)總是小于 1 的。 ： 指巖石抵抗凍融破壞的性能。 抗凍系數(shù) Cf：指巖樣在177。 25℃的溫度區(qū)間內(nèi)，經(jīng)多次“降溫、凍結(jié)、升溫、融解”循環(huán)后，巖樣抗壓強度下降量與凍融前的抗壓強度的比值，用百分率表示。 巖石在反復(fù)凍融后其強度降低的主要原因：一是構(gòu)成巖石的各種礦物的膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度變化時由于礦物的脹縮不均而導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)的破壞；二是當(dāng)溫度降低到0176。 C 以下時，巖石孔隙中的水將結(jié)冰，其體積增大約 9%，會產(chǎn)生很大的膨脹壓力，使巖石的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，直至破壞。 ： 指巖石在荷載作用下破壞時所承受的最大荷載應(yīng)力。有抗壓強度（單軸、三軸）、抗剪強度、抗拉強度。影響因素： ?巖石特性（礦物組成、結(jié)構(gòu)特征、風(fēng)化程度各向異性） ?環(huán)境條件（水、溫度） ?試驗條件（圍巖大小、端部效應(yīng)、試件形狀和尺寸、加載速率） ： 加壓板與試件端部存在摩擦力，約束試件端部的側(cè)向變形，導(dǎo)致端部應(yīng)力狀態(tài)不是非限制性的而出現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。 減小“端部效應(yīng)”：將試件端部磨平，并抹上潤滑劑，或加橡膠墊層等。使試件長度達(dá)到規(guī)定 要求，以保證在試件中部出現(xiàn)均勻應(yīng)力狀態(tài)。 14. 高徑比 h/D＝ 2～ 。 15. 加載速率影響：加載速率增加，強度和彈性模量增加，峰值應(yīng)力越明顯。 16. 圍壓影響：巖石抗壓強度隨圍壓增加而提高。通常巖石類脆性材料隨圍壓的增加而具有延性。 17. 確定巖石抗剪強度的方法： ?直接剪切試驗 ?楔形剪切試驗 ?三軸壓縮試驗 18. 庫侖準(zhǔn)則：若用σ和τ代表受力單元體某一平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，則當(dāng)τ達(dá)到如下大小時，該單元就會沿此平面發(fā)生剪切破壞，即 式中： c—— 黏聚力； f—— 內(nèi)摩擦系數(shù)。引入內(nèi)摩擦角，并定義 f=tanφ，這個準(zhǔn)則在 τ — σ平面上是一條直線。若將τ和σ用主應(yīng)力σ 1 和σ 3表示（這里σ 1 σ 3），則： 式中：θ — 剪切面法線方向與最大主應(yīng)力σ 1 的夾角。 （庫侖準(zhǔn)則不適合σ 30和高圍壓的情況。） 19. 巖石典型應(yīng)力 應(yīng)變曲線： ?OA段：曲線稍微向上彎曲，屬于壓密階段，這期間巖石中初始的微裂隙受壓閉合； ?AB 段：接近于直線，近似于線彈性工作階段； ?BC段：曲線向下彎曲，屬于非彈性階段，主要是在平行于荷載方向開始逐漸生成新的微裂隙以及裂隙的不穩(wěn)定， B點是巖石從彈性轉(zhuǎn)變?yōu)榉菑椥缘霓D(zhuǎn)折 點；④CD段：為破壞階段， C 點的縱坐標(biāo)就是單軸抗壓強度 RC。 20. ? 彈 性 變形：能恢復(fù)的變形。 ?塑性變形：不可恢復(fù)的變形。 ?變形模量：在應(yīng)力 應(yīng)變曲線上的任何點與坐標(biāo)原點相連的割線的斜率。④ 殘余強度：破壞后的巖石仍可能具有一定的強度，從而也具有一定的承載能力。 21． 性 :巖石在力的作用下發(fā)生與時間相關(guān)的變形的性質(zhì) 。 ：指在應(yīng)力為恒定的情況下巖石變形隨時間發(fā)展的現(xiàn)象； 石的應(yīng)力隨時間而減少的現(xiàn)象。 程中彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力 的現(xiàn)象。 ： 第 Ⅰ 階段：稱為初始蠕變段。在此階段的應(yīng)變一時間曲線向下彎曲；應(yīng)變與時間大致呈對數(shù)關(guān)系，即ε∝ ㏒ t。第 Ⅱ 階段：稱為等速蠕變段或穩(wěn)定蠕變段。在此階段內(nèi)變形緩慢，應(yīng)變與時間近于線性關(guān)系。第Ⅲ 階段：稱為加速蠕變段 。 此階段內(nèi)呈加速蠕變，將導(dǎo)致巖石的迅速破壞。 ： 、 、 。本構(gòu)方程 d 1 1 2 49 ( 2 50 )dt dE E d t??? ? ??? ????? ? ? ??? ???? ??（ ） 或25. 巖石的強度是隨外荷載作用時間的延長而降低的，通常把作用時間 t→∞ 的強度 S∞ 稱為巖石的長期強度。
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