岩石力学9章讲解
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重庆大学岩石力学总结第一章1岩石中存在一些如矿物解理,微裂隙,粒间空隙,晶格缺陷,晶格边界等内部缺陷,统称微结构面。
2岩石的基本构成是由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定。
3岩石的结构是指岩石中矿物颗粒相互之间的关系,包括颗粒的大小,形状,排列,结构连接特点及岩石中的微结构面。
其中以结构连接和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。
4岩石中结构连接的类型主要有两种:结晶连接,胶结连接。
5岩石中的微结构面是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。
它包括矿物的解理,晶格缺陷,晶粒边界,粒间空隙,微裂隙等。
6矿物的解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。
7岩石的物理性质是指由岩石固有的物质组成和结构特征所决定的比重,容重,孔隙率,岩石的密度等基本属性。
8岩石的孔隙率是指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值。
9岩石的水理性:岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性。
包括岩石的吸水性,透水性,软化性和抗冻性。
10 岩石的天然含水率wm wm w表示岩石中水的质量,岩石的烘干质量m rdm rd11 岩石在一定条件下吸收水分的性能称为岩石的吸水性。
它取决于岩石孔隙的数量,大小,开闭程度和分布情况。
表征岩石吸水性的指标有吸水率,饱和吸水率和饱水系数。
岩石吸水率w am o m dr.m dr为岩石烘干质量,m o为岩石浸m dr水48 小时后的总质量。
12岩石的饱水率是岩石在强制状态下(高压,真空或煮沸)岩石吸入水的质量与岩石烘干质量的比值。
13岩石的透水性:岩石能被水透过的性能。
可用渗透系数衡量。
主要取决于岩石孔隙的大小,方向及相互连通情况。
q x k dh A K 为岩石的渗透系数,h 为dx水头的高度,A为垂直于X方向的截面面积,qx 为沿X方向水的流量。
透水性物理意义:是介质对某种特定流体的渗透能力,渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特征。
14岩石在反复冻融后强度降低的主要原因:1构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同,当温度变化时,由于矿物的胀缩不均而导致岩石结构的破坏。
第一章 绪论1、岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学;它是力学的一个分支;它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。
2、岩石力学研究的目的:科学、合理、安全地维护井巷的稳定性,降低维护成本,减少支护事故。
3、岩石力学的发展历史与概况: (1)初始阶段(19世纪末—20世纪初)1912年,海姆(A.Hmeim )提出了静水压力理论:金尼克(A.H.ΠHHHHK )的侧压理论: 朗金(W.J.M.Rankine )的侧压理论: (2)经验理论阶段( 20世纪初—20世纪30年代)普罗托吉雅克诺夫—普氏理论:顶板围岩冒落的自然平衡拱理论; 太沙基:塌落拱理论。
4、地下工程的特点:(1)岩石在组构和力学性质上与其他材料不同,如岩石具有节理和塑性段的扩容(剪胀)现象等; (2)地下工程是先受力(原岩应力),后挖洞(开巷); (3)深埋巷道属于无限域问题,影响圈内自重可以忽略; (4)大部分较长巷道可作为平面应变问题处理;(5)围岩与支护相互作用,共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移; (6)地下工程结构容许超负荷时具有可缩性; (7)地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力; (8)几何不稳定结构在地下可以是稳定的; 5、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素矿物:地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物; 结构:组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况; 构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系;第二章 岩石力学的地质学基础 1、岩石硬度通常采用摩氏硬度,选十种矿物为标准,最软是一度,最硬十度。
这十种矿物由软到硬依次为:l-滑石; 2-石膏;3-方解石;Hγ1νλν=-H λγH λγ4-萤石;5-磷灰石;6-正长石;7-石英;8-黄玉; 9-刚玉;10-金刚石;2、解理:是指矿物受打击后,能沿一定方向裂开成光滑平面的性质,裂开的光滑平面称为解理面。
岩石力学与工程课后习题与思考解答(总19页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除第一章岩石物理力学性质3.常见岩石的结构连接类型有哪几种各有什么特点答:岩石中结构连接的类型主要有两种,分别是结晶连接和胶结连接。
结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。
这类连接使晶体颗粒之间紧密接触,故岩石强度一般较大,抗风化能力强;胶结连接指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起,这种连接的岩石,其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
7.岩石破坏有几种形式?对各种破坏的原因作出解释。
答:岩石在单轴压缩载荷作用下,破坏形式包含三种:X状共轭面剪切破坏、单斜面剪切破坏和拉伸破坏。
前两类破坏形式主要是因为轴向主应力因起破坏面的剪应力超过岩石最大剪应力而导致的破坏;后一类破坏主要是因为轴向主应力引起破坏面横向拉应力超过岩石最大拉应力而导致的破坏。
9.什么是全应力-应变曲线,为什么普通材料试验机得不出全应力-应变曲线?答:能全面反映岩石受压破坏过程中的应力、应变特征,特别是岩石破坏后的强度与力学性质变化规律的应力应变曲线就叫全应力-应变曲线。
普通试验机只能得出半程应力-应变曲线不能得出全应力-应变曲线的原因是由于试验机的刚性不足,在岩石压缩过程中,试件受压,试验机框架受拉,随着岩样不断被压缩,试验机发生的弹性变形以应变能形式存于机器中,当施加压力超过岩石抗压强度,试件破坏,此时,试验机迅速回弹,被存于试验机中的应变能瞬间释放到岩石试件中,引起岩石的激烈破坏和崩解,因而造成无法获得岩石在超过峰值破坏强度后受压的应力应变曲线。
10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、流变和反复加、卸载作用下的破坏?答:(1)如下图示全应力应变曲线:左半部A的面积代表,达到峰值强度时,积累在试件内部的应变能,右半部B 代表试件从破裂到破坏所消耗的能量。
若A>B,说明岩石破坏后尚余一部分能量,这部分能量突然释放就会产生岩爆,若A<B,则说明应变能在破坏过程中全部消耗掉,因而不会产生岩爆。
第2章 岩石的物理力学性质§2.1 岩石的结构和构造岩石的物理力学性质除与其组成成分有关外,还取决于岩石的结构和构造。
岩石的结构是指矿物颗粒的形状、大小和联结方式所决定的结构特征,岩石的构造则是指各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式。
一般来说,岩石“结构”一词是针对构成岩石的微细粒子部分而言,而岩石“构造”是指较大的部分,“构造”比“结构”使用更广泛。
矿物颗粒间具有牢固的联结是岩石区别于土壤并使岩石具有一定强度的主要原因。
受风化作用或土壤化作用侵蚀的地壳表层岩石称为土壤。
岩石颗粒间联结分为结晶联结和胶结联结两类。
结晶联结是矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起,如岩浆岩、大部分变质岩和部分沉积岩具有这种联结。
它是通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触,故一般强度较高。
胶结联结是矿物颗粒通过胶结物联结在一起,这种联结的岩石的强度取决于胶结物成分和胶结类型。
岩石的矿物颗粒结合胶结物质有:硅质、铁质、钙质、泥质等。
一般来说,硅质胶结的岩石强度最高,铁质和钙质胶结的次之,泥质胶结的岩石强度最差,且抗水性差。
以风化程度划分,岩石又分为微风化、中等风化和强风化岩石。
在岩石力学中,根据岩石坚硬程度可分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。
§2.2 岩石的基本物理性质在研究和分析岩石受力后的力学表现时,必然要联系到岩石的某些物理性质指标,常用的岩石物理性质指标有容重、比重、孔隙率、吸水率、膨胀性、崩解性等。
2.2.1 容重和密度岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的重量称为容重。
岩石容重的表达式为:VW =γ (2-1) 式中,γ——岩石容重(kN/m 3);W ——岩样的重量(kN ); V ——岩样的体积(m 3)。
根据岩石试样的含水情况不同,容重可分为干容重(d γ)、天然容重(γ)和饱和容重(sat γ),一般未说明含水状态时是指天然容重。
岩石的密度定义为岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的质量,用ρ表示,单位一般为kg/m 3。