岩石力学及岩体稳定性分析研究

岩石力学

1.岩石与岩体的区别和联系？答：岩石是矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体。岩体，是指一定工程范围内的自然地质体，它经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用，并在地应力的长期作用下，在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹（不整合、褶皱、断层、层里、节理、劈理等不连续面。岩体=岩块+结构面。岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干连续面，岩体的强度远低于岩石强度。

2.简述岩石力学的研究内容和方法？研究内容：①岩石与岩体的物理力学性质②岩石和岩体的本构关系③工程岩体的应力、变形和强度理论④岩石室内实验⑤岩体测量和工程稳定监测。研究方法：采用科学实验、理论分析与工程紧密结合的方法。

3.岩石的物理性质指标主要有哪些？它们是如何定义的？

答：质量密度（单位体积的质量）；重度（单位体积的重量）；相对密度（岩石的干重量除以岩石的实体积所得的量与1个大气压下4摄氏度的纯水的重度的比值）；孔隙率（孔隙体积与总体积百分比）；孔隙比（孔隙体积与固体的体积之比）；含水率（天然状态下岩石中水的重量与岩石烘干重量的百分比）；吸水率（干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量与岩石干重百分比）；饱水率（岩样在强制状态（真空、煮沸、高压）下，岩样的最大吸水重量与岩样烘干重量的百分比）；渗透性（在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力）；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黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能）；软化性（岩石与水相互作用时强度降低的特性）；抗冻性（岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性）。岩石容重：单位体积的岩石的重量分为天然容重、饱和容重、干容重。

4简述岩石在单轴压缩条件下的变形、破坏特征并说明原因(论述)？分为四段：①孔裂隙压密阶段：应力-应变曲线呈上凹形，其斜率随应力增加而逐渐增大，包含永久变形；原因：试件中原有微裂隙在压应力作用下逐渐闭合。②弹性变形至微破裂稳定发展阶段，特征：曲线呈近似直线，有线弹性、塑性变形；原因：岩石变形到A点，原生裂隙压密过程已完成，之后是岩石实体的线弹性变形，到B点达到了弹性极限，出现新的微破裂，并随应力增加而逐渐发展，当荷载保持不变时微破裂也停止发展。③非稳定破裂发展阶段，特征：曲线呈下凹状，在C点之后显示应变软化，岩石将产生不可逆的塑性变形；原因：在C点之后试件内新的裂隙不断发生，原生裂隙继续扩展，众多裂隙相互贯穿，岩石成为碎块结构。

岩体结构面力学性质与岩体强度研究综述

摘要：根据野外工程地质调查对工程岩体质量进行评析，在此基础上，运用hoek–brown准则求解工程岩体强度。并根据岩块的咬合状态及这些块体的表面特征，提出了节理岩体强度的确定方法，

关键词: 岩体结构面；力学性质；岩体强度；

中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：

岩体中存在着纵横交错的各类地质结构面，在力学上则表现为存在着不连续面、弱面或软弱夹层，这些结构面对岩体强度和岩体工程的稳定性起着重要的控制作用。因此结构面的力学性质和岩体的强度是息息相关的。

1 结构面的力学性质

岩体结构面(structural plane)是指岩体内开裂的和易开裂的面，如层理、节理、断层、片理等，又称不连续面。岩体结构面力学特征的研究与岩石力学的发展息息相关。因为工程岩体之所以失稳，影响因素很多，但最关键的问题在于岩体内存在着一些软弱结构面。目前普遍采用统计分析的方法，找出其分布规律，并应用到工程稳定性分析中。

1.1 结构面抗剪强度

结构面的抗剪强度是表征岩体的结构面力学性质的重要指标，作为表征结构面力学性质的重要指标之一，通常在现场或实验室内

测定。对于起伏较大的粗糙结构面，按barton公式计算时，jrc值往往是根据结构面产状与标准轮廓线(isrm轮廓线)对比来确定的，由于视觉上的判断易造成较大的误差，国内外学者经过大量的研究，采用各种测量仪表观测和计算机处理。如barr等人使用粗糙位形标测仪和数字化坐标记录仪测定，得出标准曲线jrc值和分维值d的关系，应用分形理论从一个崭新的角度描述了节理粗糙系数jrc和jrc尺寸效应的特征。

1.2 结构面的变形

关于岩体不连续结构面的变形分析问题，自20世纪60年代初期开始至今已经建立了许多不同层次上的离散模型和数值方法。

岩质滑坡稳定性评价研究现状

摘要：随着我国基建建设的飞速发展，工程活动对原有的地形地貌造成巨大改变，其中岩质滑坡的发生十分常见，滑坡对人民的生命安全以及财产安全都造成了巨大的威胁。滑坡稳定性分析是后续设计治理工作的基础。本文针对我国岩质滑坡稳定性评价问题，从滑坡稳定性发展、评价方法两个方向进行论述，以期工程技术人员在实际工程中能够加以综合运用。

关键词：岩质滑坡；稳定性；研究现状

0 引言

随着社会的发展进步，滑坡稳定性的理论体系不断得到完善，对滑坡稳定性的认识也不断增加。在发展前期，其评价方法主要是以弹塑性理论、线弹性假定为基础，这些假定条件使力学分析过程中存在较多不合理，从而使分析结果与实际相差甚远[1]；20 世纪初，大量学者开始对土质滑坡进行研究分析[2]，对岩质滑坡的概念及认识都较少，这个研究阶段时在定性分析的基础上向定量分析方向进行研究[3]；20 世纪中叶以后，人们在土质滑坡的基础上，开始去认识岩体结构，其概念也进一步明确，但这一阶段还是以静态评价为主，鲜少研究滑坡动态评价[4]；21 世纪后，在我国西南地区建设大批的大型水利工程，引发大量滑坡地质灾害后，许多学者开始关注滑坡稳定性研究，认为滑坡失稳是一个渐进破坏的动态过程，对滑坡稳定性评价开始立足在动态评价上。

1 滑坡稳定性评价方法

在岩土工程的发展过程中，滑坡稳定性研究在其中扮演重要角色，根据研究方向的不同，可将研究方法分为定性分析和定量分析[5]。

定性分析主要是通过工程地质勘察，首先明确岩体结构及其物理力学性质，对岩质滑坡的破坏模式以及发展趋势进行预测，从而对滑坡稳定性进行评价。该方法依靠分析人员具有非常丰富的工程经验，因此评价结果具有个人主观性，随机性较大[6]。

定量分析主要包括极限平衡法与数值分析法，其是将岩土力学原理与数学分析相结合再应用于滑坡稳定性分析中。采用极限平衡法的滑坡稳定性评价方法有Bishop法、瑞典条分法、Sarma法等。陈祖煜对条分法进行归纳总结，在此基础上提出概化的滑坡稳定性平衡方程，并针对数值方法进行修正，从而得到滑坡安全系数的严格解[7]； 郑颖人在土质边坡的基础上，将强度折减法引入到岩质边坡中，采用此法模拟出带节理的岩质边坡的滑面，并计算出相应的滑坡稳定性系数，在此基础上，可以对贯通和未贯通的节理岩质边坡进行稳定性评价分析，并且可以考虑水力作用[8]；徐礼华将强度折减法应用于水库库岸稳定性分析评价当中，结果表明水库蓄水位变化对库岸滑坡稳定性影响明显[9]；任伟中结合试验对滑坡力学进行反算，提出了一种滑坡力学参数的综合选取方法并结合工程实例进行验证[10]；张少杰结合汶川地震灾区，基于极限平衡方程，总结出一种不稳定坡体的评价方法[11]。

岩石力学在采矿工程中的应用与分析

岩石力学是研究岩石力学性质及其变形、破坏规律的学科，它在采矿工程中有着广泛的应用。本文将从岩石力学在采矿工程中的应用以及分析岩石力学对采矿工程的影响等方面进行详述。

岩石力学在采矿工程中的应用主要体现在以下几个方面：

1. 岩石力学对矿山开拓和开采方案的影响。矿山的选址、矿体的开拓、采矿方法的选择等，都需要进行岩石力学分析，以确保工程的安全性和经济性。岩石力学分析可以评估矿山围岩的稳定性，从而确定开采方案和支护设计，有效地避免岩体崩塌、冒顶等事故的发生。

2. 岩石力学在矿山巷道和洞穴设计中的应用。在巷道和洞穴工程设计中，需要考虑岩体的强度、应力分布以及岩层之间的接触状态等。通过岩石力学分析，可以合理选择巷道和洞穴的形状、尺寸和支护方式，确保工程的稳定性和安全性。

3. 岩石力学在采矿设备设计和维护中的应用。采矿设备的设计和维护需要考虑岩石的力学性质，特别是岩石的强度、稳定性和裂缝发育状况。岩石力学分析可以为采矿设备的合理使用提供依据，延长设备的使用寿命，同时也能减少设备故障和事故的发生。

4. 岩石力学在采矿工程中的监测和预测。采矿过程中，岩石围岩会受到应力的改变和加速损伤的影响，而这些变化可能引发岩体破坏、冒顶等事故。通过岩石力学监测和预测，可以及时掌握岩石围岩的变化趋势，提前采取防范措施，保证工程的安全性。

岩石力学分析在采矿工程中的重要性不可忽视，它对采矿工程的影响主要体现在以下几个方面： 1. 确保采矿工程的安全性。通过岩石力学分析，可以评估岩体的稳定性，及时采取支护措施，降低岩体破坏和灾害事故的风险。

2. 提高采矿工程的经济性。岩石力学分析可以合理选择开采方案和支护设计，减少资源浪费，降低采矿成本。

3. 优化巷道和洞穴设计，提高工程的稳定性。岩石力学分析可以为巷道和洞穴的形状、尺寸和支护方式等提供科学依据，降低工程风险，提高工程质量。

4. 延长采矿设备的使用寿命。通过岩石力学分析，可以选择合适的采矿设备并制定相应的维护措施，延长设备的使用寿命，降低设备维护成本。