岩体力学教学大纲及答案
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一章:1、叙述岩体力学的定义、岩体力学主要就是研究岩体与岩体力学性能的一门学科,就是探讨岩石与岩体在其周围物理环境(力场、温度场、地下水等)发生变化后,做出响应的一门力学分支。
2、何谓岩石?何谓岩体?岩石与岩体有何不同之处?(1)岩石:由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。
(2)岩体:一定工程范围内的自然地质体。
(3)不同之处:岩体就是由岩石块与各种各样的结构面的综合体。
3、何谓岩体结构?岩体结构的两大要素就是什么?(1)岩体结构就是指结构面的发育程度及其组合关系;或者就是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。
(2)结构体与结构面。
4、岩体结构的六大类型?块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。
5.岩体有哪些特征?6.(1)不连续;受结构面控制,岩块可瞧作连续。
(2)各向异性;结构面有一定的排列趋势,不同方向力学性质不同。
(3)不均匀性;岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状与镶嵌情况等在各部位不同,各部位的力学性质不同。
(4)赋存地质因子特性(水、气、热、初应力)都会对岩体有一定作用。
二章:1、岩石物理力学性质有哪些?岩石的质量指标,水理性质指标,描述岩石风化能力指标,完整岩石的单轴抗压强度,抗拉强度,剪切强度,三向压缩强度与各种受力状态相对应的变形特性。
2、影响岩石强度特性的主要因素有哪些?对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状(形状、尺寸、高径比),加载速率、环境(含水率、温度)。
对三相压缩强度的影响因素:侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。
3.什么就是岩石的应力应变全过程曲线?所谓应力应变全过程曲线就是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。
4、简述岩石刚性实验机的工作原理?:压力机加压(贮存弹性应能)岩石试件达峰点强度(释放应变能)导致试件崩溃。
AA′O2O1面积—峰点后,岩块产生微小位移所需的能。
《岩体力学》教学大纲作者:林大能来源:未知日期:2010-12-1 11:03:47人气:48标签:导读:《岩体力学》教学大纲责任教师林大能课程编号:0101031课时总数:56学时(其中理论教学48学时,实验教学8学时)学分:3学分一、本大纲适应专业本大纲适应于采矿工…《岩体力学》教学大纲责任教师林大能课程编号:0101031课时总数:56学时(其中理论教学48学时,实验教学8学时)学分:3学分一、本大纲适应专业本大纲适应于采矿工程专业。
二、课程的性质与任务岩体力学是采矿工程专业的主干学科,是采矿工程的理论基础。
它的任务是研究岩石的物理力学性质,研究岩体及其结构在各种力场作用下的变形、破坏规律和稳定性分析,为相关专业课的学习打下基础。
通过这门课程的学习,使学生掌握岩石力学的试验方法,岩石力学的基本原理,学会用数学、力学的方法去分析、研究和解决工程中的实际问题。
三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时数1绪论理论授课12弹性力学基础理论授课83岩石的物理性质理论授课34岩石的力学性质理论授课(实验)20 (8)5岩体的力学性质理论授课66岩体中的天然应力理论授课27井巷围岩应力的分布与地压计算理论授课88井巷支护理论授课69深井地压理论授课2四、教学内容、重点1.绪论教学内容:岩体力学的定义和任务,岩体力学的发展史,岩体力学研究的内容和方法。
要求:了解岩体力学的发展史,掌握岩体力学的定义、研究任务、研究内容和方法。
2,弹性力学基础教学内容:弹性力学基本概念,弹性力学的基本研究方法,平面应变问题,平面应力问题.U岩石的物理性质教学内容:岩石、岩块和岩体的概念,岩石的物理性质指标。
教学要求:掌握岩石、岩块和岩体的概念,它们的联系和区别;熟悉岩石的物理性质指标。
4,岩石的力学性质教学内容:岩石的变形性质,岩石的力学属性,岩石单轴压缩下变形性质,岩石三轴压缩下的变形性质,岩石的流变性质;岩石的强度性质,岩石的单轴抗压强度,岩石的单轴抗拉强度,岩石的抗剪强度,岩石的三轴抗压强度;岩石的强度理论:莫尔-库伦理论,格理菲斯强度理论。
岩石力学张永兴答案【篇一:《岩体力学》教学大纲】t> 撰写人:学院审批:审批时间:年月日一.课程基本信息开课单位:土木工程与建筑学院课程编号: 01z20044b英文名称: rock mass mechanics学时:总计 32 学时,其中理论授课32 学时,实验(含上机)0 学时学分: 2.0学分面向对象: 2008 级及以后年级的土木工程与工程管理本科专业学生先修课程:《高等数学》、《土木工程概论》、《材料力学》、《普通地质学》、《弹性力学》、《工程地质》、《计算机文化基础》等。
教材:《岩体力学》,沈明荣,陈建峰编著,上海:同济大学出版社, 2006 年 07 月,第三版。
主要教学参考书或资料:1.《岩体力学》,阳生权,阳军生编著,北京:机械工业出版社,2008 年 09 月,第一版。
2. 《岩石力学》,徐志英编著,北京:水利水电出版社,2007 年 07 月,第三版。
3. 《岩石力学》,张永兴编著,北京:中国建筑工业出版社,2008 年 03 月,第二版。
4.gb 50218 —94 工程岩体分级标准.5.gb 50021 —2001 岩土工程勘察规范.6.《岩土工程手册》,岩土工程手册编委会编著,北京:中国建筑工业出版社, 1999 。
二.教学目的和任务岩体力学是一门应用型基础学科,是属土木工程专业任选课。
本课程的教学目的是通过课堂教学,使学生掌握岩石、岩体的基本概念,掌握地下洞室、岩质边坡和地基工程的稳定性分析方法及其基本的设计方法,并了解岩体力学的新理论新方法,掌握常用试验、测试的原理与方法。
三.教学目标和要求通过本课程的学习,充分理解并掌握岩石基本参数的概念,影响因素,试验方法;掌握莫尔强度理论和格里菲斯强度理论;对工程中一般岩体力学问题具有一定的分析和计算能力,如洞室围岩稳定性分析、岩质边坡稳定性分析、坝基稳定性分析等.同时,学生具有正确进行数字计算的能力,掌握测量岩石主要参数的操作能力,具有分析试验数据和编写报告的能力。
《岩体力学》课后习题附答案一、绪论岩体力学:研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。
.二、1.从工程的观点看,岩体力学的研究内容有哪几个方面?答:从工程观点出发,大致可归纳如下几方面的内容:1)岩体的地质特征及其工程分类。
2)岩体基本力学性质。
3)岩体力学的试验和测试技术。
4)岩体中的天然应力状态。
5)模型模拟试验和原型观测。
6)边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。
7)岩体工程性质的改善与加固。
2.岩体力学通常采用的研究方法有哪些?1)工程地质研究法。
2)试验法。
3)数学力学分析法。
4)综合分析法。
二、岩块和岩体的地质基础一、1、岩块:岩块是指不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元体。
有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。
2、波速比k v:波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一,即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。
3、风化系数k f:风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一,即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。
4、结构面:其是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面或带。
它包括物质分异面和不连续面,如层面、不整合、节理面、断层、片理面等,国内外一些文献中又称为不连续面或节理。
5、节理密度:反映结构发育的密集程度,常用线密度表示,即单位长度内节理条数。
6、节理连续性:节理的连续性反映结构面贯通程度,常用线连续性系数表示,即单位长度内贯通部分的长度。
7、节理粗糙度系数JRC:表示结构面起伏和粗糙程度的指标,通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。
8、节理壁抗压强度JCS:用施密特锤法(或回弹仪)测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。
9、节理张开度:指节理面两壁间的垂直距离。
10、岩体:岩体是指在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,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。
岩体力学教学大纲一、课程的性质与任务本课程是“地质工程”和“采矿工程”专业本科生专业基础课,同时也是环境工程、水利工程及水文学与水资源等专业的重要选修课.《岩体力学》研究不同受力条件下岩体变形和破坏规律及工程岩体稳定性,它的应用性很强,各种岩体工程设计、施工和运行都离不开岩体力学工作,岩体力学工作就是达到工程建筑与岩体地质环境有机协调,既要保证工程建筑安全可靠、经济合理、运行正常,又要保证地质环境不会因工程的兴建而恶化,造成对工程建筑本身以及周围环境的危害。
目前众多举世瞩目的巨型工程如长江三峡工程、小浪底水利枢纽、大亚湾核电站、京九铁路等等对地质条件要求高,技术难度大,这些工程均遇到了严重的地质灾害和岩体力学问题,对岩体力学提出了新的挑战,也对岩体力学课程教学提出了新的要求。
通过本课学习,使学生掌握岩石、岩体的基本概念、性质指标及其测定原理与方法;岩体中天然应力分布的一般规律;掌握工程岩体中重分布应力的分布特征及其稳定性分析的原理与方法;培养学生工程岩体力学性质测定、稳定性分析与评价的基本能力。
在岩体力学课程教学中通过基本概念、基本理论、基本方法的教学,培养学生发现问题、分析问题和解决岩体力学问题的能力。
为今后从事生产实际工作和科学研究打好基础。
二、课程的基本内容绪论岩体力学是力学的一个分支学科,是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科.它的研究对象是各类岩体。
本章将主要介绍岩体力学的定义、分支学科、研究意义、研究内容、研究方法、岩体力学的发展历史和发展趋势。
第一章岩体的地质和结构特征岩体力学研究的对象是在各种地质作用下形成的天然岩体。
岩体的物理力学性质在很大程度上受形成和改造岩体的各种地质作用过程所控制,往往表现出非均匀、非连续、各向异性和多相性的地质特征。
因此,在岩体力学研究中,应将岩体地质特征的研究工作置于相当重要的地位。
岩体由岩块和结构面组成。
《岩体力学/实验》课程教学大纲课程编号:0330137 学分:3 总学时:51+13(0.75周)实验:大纲执笔人:沈明荣大纲审核人:石振明本课程有配套实验课030027《岩体力学实验》,0学分,13(0.75周)学时。
一、课程性质与目的本课程属地质工程专业的专业基础课程,为限定选修课。
本课程的主要教学目的是:使学生掌握有关岩石、岩体的基本力学性能,了解岩石的动力学特性,熟练掌握有关的强度理论,岩体分类的基本方法,岩体初始应力状态及其规律,了解初始应力状态的测定方法,并在此基础上,熟练掌握岩体力学在峒室工程、边坡工程、岩基工程中的应用。
二、课程基本要求要求学生能够熟练地掌握有关岩石、结构面、岩体的力学特性,能够熟练应用岩石、结构面、岩体的强度理论,对其进行评价,并应用这些基本理论,评价峒室的二次应力状态和掌握围岩压力理论及其围岩的松动压力、形变压力的计算,初步了解新奥法的基本概念,了解边坡的破坏机理和稳定性评价的基本方法,熟悉岩基的破坏模式及其承载力的计算方法。
三、课程基本内容(一)绪言介绍岩体力学的定义及其不关的基本概念、简介目前常用的岩体分类方法,并根据岩体力学自身所具有的特性,要求掌握学习、研究岩体力学的方法。
(二)岩石的基本物理力学性质介绍岩石的基本物理、水理性质。
岩石在拉伸、单向压缩、剪切、三向压缩应力作用下的强度和变形特性以及有关岩石常用的几种强度理论,简单叙述在各种应力作用下的试验方法及其相应各参数的求解方法。
(三)岩体的基本力学性能介绍描述结构面的方法,结构面在正应力、剪应力作用下的变形特性、常用的评价规则、不规则齿形结构面的抗剪强度理论及其正确地运用这些强度理论,评价具有结构面的岩体强度、以及由于结构面的存在,对岩体强度的影响。
(四)岩石的动力学基础简单介绍波动方程和超声波波速及其影响因素。
(五)工程岩体分类介绍工程岩体分类的基本原则以及分类的基本方法,熟悉几个简单的分类和我国的分类标准。
岩体力学一、课程说明课程编号:120208Z10课程名称(中/英文):岩石力学/ Rock Mechanics课程类别:必修学时/学分:40/2.5先修课程:理论力学、材料力学、结构力学、工程地质、土力学适用专业:土木工程(隧道工程专业方向) 、天佑班教材、教学参考书:1.教材:张永兴、许明. 岩石力学. 北京:中国建筑工业出版社,2015年第三版2.参考书:[1]刘东燕主编. 岩石力学. 重庆:重庆大学出版社,2014[2]张永兴、许明. 岩石力学(第三版). 北京:中国建筑工业出版社,2015[3]蔡美峰主编. 岩石力学与工程(第二版). 北京:科学出版社,2013[4]赵明阶主编. 岩石力学. 北京:人民交通出版社,2011[5]付志亮主编. 岩石力学试验教程. 北京:化学工业出版社,2011[6]赵文主编. 岩石力学. 长沙:中南大学出版社,2010.[7]阳生权、阳军生主编. 岩体力学. 北京:机械工业出版社,2008[8] 徐志英主编. 岩石力学(第三版). 北京:中国水利水电出版社,2004[9] Hoek Brown. Practical Rock Engineering. Available on 二、课程设置的目的意义本课程为专业基础课程。
通过本课程的学习,使学生掌握岩石与岩体的基本概念、岩石的基本物理、力学性质;结构面、岩体的基本力学性能及地应力确定方法;围岩应力分析,位移的计算、稳定性分析、岩体力学试验方法等基本知识,了解岩石力学研究的新进展。
通过本课程学习,使学生具有解决岩体工程(地下工程、岩质边坡、地基工程等)实践问题的基本技能。
三、课程的基本要求1. 了解岩石与岩体的基本概念;2. 掌握岩石的基本物理、力学性质;3. 掌握岩体的力学特性,包括岩体结构面力学性质、岩体分类、强度和变形及水力学性能;4. 熟悉原岩应力确定方法;5. 掌握室内岩石强度与变形试验、现场岩体变形试验原理与方法;6.熟悉地下洞室围岩稳定性分析;7. 掌握岩石边坡与岩基稳定分析方法与稳定性评价;8. 了解岩石力学研究新进展。
岩体力学一、课程说明课程编号:010214Z10课程名称(中/英文):岩体力学/Rock Mass Mechanics课程类别:专业教育课程学时/学分:48/3先修课程:弹性力学、材料力学适用专业:地质工程教材、教学参考书:刘佑荣、唐辉明主编,岩体力学,化学工业出版社,2009沈明荣,陈建峰编著,岩体力学,同济大学出版社,2006二、课程设置的目的意义《岩体力学》是高等学校本科学生的一门必修的专业技术基础课程,它是应用必要的力学知识研究岩体力学性态、变形和稳定性问题,是地质工程所必需的基础理论知识,因此本课程是为培养我国社会主义现代化建设所需的高级工程专业人才服务的。
通过本课程的学习,要使学生掌握:岩石的基本物理、力学性质;原岩应力及重分布应力的确定方法;围岩应力分析,位移的计算、稳定性分析、岩体力学试验方法等基本知识。
具有解决岩体工程(包括:地下工程、岩质边坡、地基工程)实践问题的基本技能,并了解岩石力学学科发展的当前动态。
三、课程的基本要求知识:掌握岩体力学的基本概念,建立具体工程实践之间的关系。
把握岩石和岩体力学具体评价指标,岩石强度理论分析,掌握原岩地应力的计算方法,边坡稳定性分析方法,围岩应力状态及变形计算方法,地下载荷计算方法。
能力:岩体力学课程是一门理论性和应用性较强的专业技术基础课程,为帮助学生掌握好课堂教学内容、训练岩体力学问题的思维方式、计算分析和解决岩体力学中的一些实际问题的能力。
在教学活动过程中,需结合具体的工程实例进行与岩体力学相关的分析计算,提高应用岩体力学基本理论解决实际工程问题的能力。
素质:加强力学理论-数学模型-实际应用之间的关联的把握,通过课程中对岩体力学基础理论的学习,建立由具体的力学模型到具体实践的应用转换,深化对力学知识的理解和发展,提升个人自主学习和理论应用意识,形成对基础理论不断消化吸收应用的发展素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计注:实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求岩石的基本物理、水理性质实验,掌握岩石基本性质的实验过程和具体操作。
《岩体力学与工程》课程教学大纲课程名称:岩体力学与工程英文名称:Rockmass Mechanics and Engineering课程编号:020010050课程性质:必修学分/学时:3.0/48o其中,讲授40学时,实验8学时适用专业:采矿工程任课学院、系部:能源科学与工程学院采矿工程系二课程简介课程定位:《岩体力学与工程》研究一定地质环境中的岩石和岩体的强度、变形破坏、破碎等规律,以及如何合理利用岩体力学性能,避免不利因素,制定岩体改造方案和技术措施进行实际应用,是一门应用型基础学科。
岩体力学与工程属于固体力学的一个分支学科,是力学、地质学与工程学之间的一门边缘学科, 是采矿工程专业是采矿工程本科专业学生的学习《井巷工程》、《采矿学》、《矿山压力与岩层控制》等专业课的基础课。
课程内容:掌握岩石与岩体的基本物理性质,岩石的强度测试方法,岩石的动力学性质,地应力测试方法等;学会利用岩体力学理论分析地下洞室、地基工程、边坡中存在的问题。
为学生将来从事地质、矿业、水利水电、岩石、铁道交通、建筑及国防工程等专业打下良好的知识基础。
具有解决岩体工程(包括:地下工程、岩质边坡、地基工程)实践问题的基本技能,并了解岩石力学学科发展的当前动态。
学习成效:通过学习本课程使学生得到分析与解决岩石内部应力和变形问题的基本训练,能够掌握预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性的方法,进而从岩体力学观点出发,选择相对优度的工程场址,采用合理设计,防止重大事故发生,为学生今后解决矿山生产和岩土工程实践等复杂工程问题打下理论和实践基础。
同时,课程授课过程中坚持“立德树人”和“课程思政”要求,穿插讲授我国岩土工程发展的形势,从事岩石力学科技工作者的优秀品德等内容,让学生能够了解我国岩土工程建设对我国经济社会的巨大贡献,增加专业信心,引导学生树立积极投身地下资源开发、热爱采矿行业的精神。
先修课程:高等数学、材料力学、弹性力学、煤矿地质学等。
《岩石力学》课程教学大纲Rock Mechanics课程名称:岩石力学学分:2.0总学时数:30先修课程:土力学,材料力学,弹性力学,微分方程,数理方程课程性质:选修课适用专业:土木工程课程简介:本课程主要从岩石与岩体的基本结构、物理力学性质和力学特性等方面介绍了岩石与岩体的基本特性,从岩石地下工程、边坡稳定和地基工程等方面阐明了岩石力学在实际工程中的应用,同时还介绍了岩体地应力及其测量方法。
一、课程目的本课程是高等院校工科土木工程类专业的一门专业选修课,是帮助学生认识岩石与岩体力学行为和工程功能的一门科学。
通过对岩石力学的基本理论和方法的系统阐述,学生将深入了解岩石各方面的力学性质,掌握利用岩石力学解决岩体工程(包括:地下工程、边坡工程及地基工程)实际问题的基本理论、方法和途径,熟悉岩石力学常用的实验测量方法和仪器,并了解当今岩石力学学科发展前沿和动态。
二、课程的教学内容基本要求第一章:绪论1、教学内容(1)岩石与岩体的基本概念;(2)岩石力学的应用范围;(3)岩石力学的基本内容与研究方法。
2、基本要求了解岩石与岩体的界定,岩石力学研究的主要问题,岩石力学的研究方法,熟悉岩石力学的发展史。
第二章:岩石的物理力学性质1、教学内容(1)岩石的结构和构造;(2)岩石的基本物理性质:密度、孔隙率、孔隙比等;(3)岩石的强度:抗压、抗剪、抗拉和强度准则;(4)岩石的变形;(5)岩石的流变:蠕变、松弛和长期强度。
2、基本要求掌握岩石的强度理论、变形特征和流变性,能够运用相关理论进行基本的理论推导和分析,掌握岩石的物理特性、强度及其测量方法,理解岩石的成分及结构与其力学性质的关系。
第三章:岩石的力学特性1、教学内容(1)岩体中的结构面:类型、自然特征和力学性质;(2)工程岩体的分类;(3)岩体的强度:节理岩体强度分析,结构面对岩体强度的影响分析;(4)岩体的变形:岩体变形实验、参数估算、曲线和变形特性;(5)岩体的水力学性质。
《岩体力学》教学大纲课程编号:0801201524课程名称:岩体力学课程英文名称:Rock Mass Mechanics课程类别:必修课课程性质:专业课学时(理论+实验):56 (48+8)学分:3开课学期:第六学期选用教材:《岩体力学》齐伟编,地质出版社,2011年7月主要参考书:1、《岩体力学》肖树芳、杨淑碧编,地质出版社。
2、《岩体力学》中国地质大学出版社。
3、《岩体力学》沈明荣主编,同济大学出版社。
4、《矿山岩体力学》郑永学主编,冶金工业出版社。
5、《岩石力学》重庆大学出版社。
6、《岩石力学》徐志英编,中国水利水电出版社。
7、《岩石力学与工程》蔡美峰主编,科学出版社。
8、《岩体力学基础》孙广忠著,地质出版社。
一、中英文课程简介:岩体力学是土木工程及勘察技术与工程专业的专业理论基础课程之一。
岩体力学是研究岩体在各种力场作用下变形及破坏规律以及强度和稳定性问题的一门应用型理论学科,它具有较完善的理论体系,同时又具有广泛的应用领域,在隧道与地下工程、边坡工程和地基工程等方面拥有广泛大量的研究课题,因此可以说该学科具有广阔的开展前景和旺盛的生命力。
岩体力学是一门正处于开展中的年轻学科,它仅有40年左右的开展历史,这说明该学科正处于快速的开展期,在人类社会高速开展以及我国经济快速开展的今天,各类岩体工程大量涌现,提出了越来越多的岩体力学问题,又由于现代科学技术的飞速开展,许多新技术和新方法不断涌现,为岩体力学注入了许多新的内容,使学科开展开辟了许多新的增长点。
岩体力学的研究内容是相当广泛的,首先,岩体力学的研究对象——岩体作为地质体的地质特征是岩体力学研究的基础内容,包括岩体的物质组成、地质体的开展演化历史、岩体中结构面及结构特征的研究,岩体赋存的地质环境特征的研究,如地应力、地下水等。
岩石及岩体力学性质的研究,包括岩石(体)的变形、破坏的规律及本质,以及强度的研究,岩石(体)强度理论的研究等。
另外,还有大量岩体力学的应用课题研究,如地下及隧道工程中围岩应力及围岩压力的研究,边坡工程中斜坡岩体的稳定性及加固技术问题研究,以及地基工程中的岩体稳定性研究等,都有大量的研究课题和内容。
岩石力学-教学大纲《岩石力学》课程教学大纲【英文译名】:Rock Mechanics【适用专业】:地质工程【学分数】:2【总学时数】:32【实践时数】:4一、本课程教学目的和课程性质本课程是为地质工程专业本科开设的专业必修课。
岩石力学是研究岩石的物理力学性质及岩体的强度、变形和稳定性的一门科学,学习岩石力学的目的是认识岩体、利用岩体、保护岩体和有效地破碎岩石。
本课程的任务是使学生通过学习掌握岩石力学的基本理论和有关知识。
二、本课程的基本要求从认识岩石出发,学习岩石力学中的基本理论和分析方法,注意岩石和岩体的各种地质、物理和力学参数,不断积累岩石工程和灾害工程的经验,学习岩石力学应该了解岩石力学所研究问题的复杂性及学科本身还不太成熟的现实,着重掌握基本概念,对所进行的计算和研究进行科学的分析和判断,并密切结合工程实践作出结论。
三、本课程与其他课程的关系学习本课程应该具备基础力学知识,工程地质学和土力学是必须的先修课程四、课程内容CH.1 绪论1.岩石力学的概念2.本课程的特点及学习要求3.本学科发展概况CH.2 岩石的物理力学性质1.概述2.岩石的物理性质岩石的密度,相对密度,容重,孔隙性,吸水性,透水性,碎胀性3.岩石的力学性质岩石的强度性质,岩石的变形性质4.岩石的流变性质流变的概念,基本流变模型5.岩石的强度理论最大伸长线应变理论,库伦-莫尔理论,格里菲斯强度理论重点:岩石的物理性质,岩石的力学性质,最大伸长线应变理论、库伦-莫尔理论、格里菲斯强度理论。
难点:岩石的流变性质,格里菲斯强度理论。
CH.3岩体的力学性质及其分类1.岩体的强度岩体结构,结构面的状态,结构面的强度指标,节理面的力学效应,岩体的强度,岩体强度的测定2.岩体的变形岩体的应力-应变曲线,岩体变形特性参数的量测3.岩体的分类按岩石强度分类;按岩石(岩芯)质量指标分类;按岩体波速比分类;按岩体结构类型分类。
重点:岩体结构,结构面的状态,结构面的强度指标,节理面的力学效应,岩体的强度,岩体强度的测定;岩体的应力-应变曲线,岩体变形特性参数的量测;岩体的分类。
《岩体力学》课后习题答案完善版能源学院张 盛2013.11.51目录一、绪 论 (3)二、岩石的基本物理力学性质 (4)三、岩体的动力学性质 (17)四、岩体的基本力学性质 (19)五、工程岩体分类 (27)六、岩体的初始应力状态 (29)七、岩体力学在洞室工程中的应用 (32)八、岩体力学在边坡工程中的应用 (38)九、岩体力学在岩基工程中的应用 (41)2一、绪 论1、叙述岩体力学的定义。
答:岩体力学主要是研究岩石和岩体力学性能的一门学科,是探讨岩石和岩体在其周围物理环境发生变化后,做出响应的一门力学分支。
2、何谓岩石?何谓岩体?岩石与岩体有何不同之处?答:岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律而形成的自然物体,有其自身的矿物结构和构造。
岩体是一定工程范围内的自然地质体,由岩石块和各种各样的结构面共同组成的综合体。
不同:岩体多是不连续介质,通常与工程联系起来,是较大的地质体,而岩石本身可作为连续介质看待,与工程无关。
3、何谓岩体结构?岩体结构的两大要素是什么?答:岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。
岩体结构的两大要素是指结构体和结构面。
4、中科院研究所提出的岩体结构可分为哪六大类型?答:块状结构、镶嵌结构、破碎结构、碎裂结构、层状结构、层状破碎结构、散体结构。
5、岩体有哪些特征?答:岩体的特征有不连续性;各向异性;不均匀性;赋存地质因子的特性。
3二、岩石的基本物理力学性质1、岩石有哪些物理力学参数?答:岩石的物理力学参数有:岩石的质量指标、水理性质指标、描述岩石风化能力的指标以及完整岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、剪切强度、三向压缩强度和与各种受力状态相对应的变形特性等。
2、影响岩石强度特性的主要因素有哪些?答:影响岩石强度特性的主要因素有岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、三轴压缩强度。
3、何谓岩石的应力应变全过程曲线?答:应力应变全过程曲线为在刚性试验机上进行试验所得到的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。
岩体⼒学教学⼤纲及答案思考题1.何谓岩体⼒学? 它的研究任务和对象是什么?岩体⼒学是⼒学的分⽀学科,是研究岩体在各种⼒场作⽤下变形与破坏规律的理论及其实际应⽤的科学,是⼀门应⽤型基础学科。
研究对象是各类岩体。
2.岩体⼒学采⽤的研究⽅法是什么?⼯程地质研究法,试验法,数学⼒学分析法,综合分析法。
3.何谓岩块,岩体? 试⽐较岩块与岩体,岩体与⼟有何异同点?岩块是指不含显著结构⾯的岩⽯块体,是构成岩体的最⼩岩⽯单元体。
岩体是指在地质历史中形成的,有岩块和结构⾯⽹组成的,具有⼀定结构并赋存在⼀定的天然应⼒状态和地下⽔等地质环境中的地质体,是岩体⼒学研究的对象。
4.岩⽯的矿物组成是怎样影响岩块的⼒学性质的?⼀般来说,含硬度⼤的粒柱状矿物(如⽯英、长⽯、⾓闪⽯、辉⽯等)越多时,岩块强度越⾼;含硬度⼩的⽚状矿物(如云母、绿泥⽯、蒙脱⽯、⾼岭⽯等)越多时,岩块的强度越低。
5.何谓岩块结构? 它是怎样影响岩块的⼒学性质的?岩块的结构是指岩⽯内矿物颗粒的⼤⼩、形状、排列⽅式和颗粒间连接⽅式以及微结构⾯发育情况等反映在岩块构成上的特征。
⼀般来说,结晶越细、越均匀,⾮晶质成分越少,岩块强度越⾼。
6.岩体⼒学研究岩块有何实际意义7.何谓结构⾯?从地质成因和⼒学成因上各⾃分为哪⼏类? 各⾃什么特点?结构⾯是指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有⼀定延伸⽅向和长度,厚度相对较⼩的地址界⾯或带。
地质成因类型分类:●原⽣结构⾯(沉积结构⾯、岩浆结构⾯、变质结构⾯):原⽣结构⾯中,除部分经风化卸载作⽤裂开者外,多具有不同程度的联结⼒和较⾼的强度;●构造结构⾯:⼯程地质性质很差,其强度接近于岩体的残余强度,主要影响岩体的完整性和⼒学性质;●次⽣结构⾯:包括卸荷裂隙(具有张特性)、风化裂隙、次⽣夹泥层和泥化夹层(性质差,属于软弱结构⾯)等。
⼒学成因类型分类:●张性结构⾯:张开度⼤、连续性差、形态不规则、⾯粗糙、起伏⼤及破碎带较宽等,构造岩多为⾓砾岩,因此含⽔丰富,导⽔性强;●剪性结构⾯:连续性好,⾯较平直,延伸较长并有擦痕、镜⾯等现象发育。
思考题1.何谓岩体力学? 它的研究任务和对象是什么?岩体力学是力学的分支学科,是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。
研究对象是各类岩体。
2.岩体力学采用的研究方法是什么?工程地质研究法,试验法,数学力学分析法,综合分析法。
3.何谓岩块,岩体? 试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点?岩块是指不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元体。
岩体是指在地质历史中形成的,有岩块和结构面网组成的,具有一定结构并赋存在一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体,是岩体力学研究的对象。
4.岩石的矿物组成是怎样影响岩块的力学性质的?一般来说,含硬度大的粒柱状矿物(如石英、长石、角闪石、辉石等)越多时,岩块强度越高;含硬度小的片状矿物(如云母、绿泥石、蒙脱石、高岭石等)越多时,岩块的强度越低。
5.何谓岩块结构? 它是怎样影响岩块的力学性质的?岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式和颗粒间连接方式以及微结构面发育情况等反映在岩块构成上的特征。
一般来说,结晶越细、越均匀,非晶质成分越少,岩块强度越高。
6.岩体力学研究岩块有何实际意义7.何谓结构面?从地质成因和力学成因上各自分为哪几类? 各自什么特点?结构面是指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定延伸方向和长度,厚度相对较小的地址界面或带。
地质成因类型分类:●原生结构面(沉积结构面、岩浆结构面、变质结构面):原生结构面中,除部分经风化卸载作用裂开者外,多具有不同程度的联结力和较高的强度;●构造结构面:工程地质性质很差,其强度接近于岩体的残余强度,主要影响岩体的完整性和力学性质;●次生结构面:包括卸荷裂隙(具有张特性)、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层(性质差,属于软弱结构面)等。
力学成因类型分类:●张性结构面:张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙、起伏大及破碎带较宽等,构造岩多为角砾岩,因此含水丰富,导水性强;●剪性结构面:连续性好,面较平直,延伸较长并有擦痕、镜面等现象发育。
8.何谓岩体结构? 各类岩体结构的主要区别是什么?(P21)岩体结构是指岩体中的结构面和结构体的排列组合特征。
不同结构类型的岩体,其岩石类型、结构体、结构面的特征不同。
分为:整体块结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。
(强度和稳定性依次减小)9.剪性结构面有何特征? 为什么岩体中以剪性结构面数量最多?剪性结构面的特点是连续性好,面较平直,延伸较长并有擦痕、镜面等现象发育。
10.结构面特征包括哪几个方面? 各自用什么指标表示? 定义如何? 它是怎样影响岩体力学性质的?(P15)a)产状:用走向、倾向、倾角表示,结构面与最大主应力的关系控制着岩体的破坏机理和强度;b)连续性:结构面的连续性反映结构面的贯通程度,常用线连续性系数,迹长和面连续性系数等表示。
结构面的连续性对岩体的变形、破坏机理、强度和渗透性都有很大的影响;c)密度:结构面的密度反映结构面发育的密集程度,常用线密度K d、间距d(两者互为倒数)等指标表示;d)张开度:结构面的张开度e是指结构面两壁之间的垂直距离。
一般导致粘聚力降低,若有填充物则其强度主要由填充物决定。
另外,结构面的张开度对岩体的渗透性有很大的影响。
(分级有闭合结构面、裂开结构面和张开结构面);e)填充胶结特征:结构面经胶结后,力学性质有所改善。
改善程度随胶结物成分不同而异。
未胶结的张开面往往被外来物质填充,其力学性质取决于填充物成分、厚度、含水性和的壁岩性质等。
(分类薄膜填充、断续填充、连续填充及厚层填充);f)结构面组合关系:结构面组合关系控制着可能滑移岩体的几何边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型。
11.何谓岩体分类? RMR 分类和Q 分类各自用哪些指标表示? 怎样求得?岩体分类是通过岩体的一些简单和容易实测的指标,把工程地质条件和岩体力学性质参数联系起来,并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训,对岩体进行归类的一种工作方法。
RMR值分类(P118)分类指标:岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水方法:(1)根据各类指标的数值,按表中A的标准评分,求和得总分RMR值。
(2)按表的规定对总分作适当的修正(3)用修正后的总分对照表中C求得岩体的类别及相应的无支护地下洞室的自稳时间和岩体强度指标(C,φ)值。
岩体质量指标Q值(P119)有其中RQD 为岩石质量指标;J n为节理组数;Jr为节理粗糙度系数;J a为节理蚀变系数,J w为节理水折减系数;SRF为应力折减系数。
J W/SRF 表示水与其它应力存在对岩体质量的影响;RQD/ J n为岩体的完整性;J r/J a表示结构面(节理)的形态、充填物特征及其次生变化程度;12.何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性?各自用什么指标表示?定义如何?三大类岩的上述指标如何?a)岩石的吸水性是指岩石在一定条件下吸收水分的能力常用吸水率W a(),饱和吸水率W p()和饱和系数,沉积岩吸水性较强。
b)岩石的软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质,用软化系数K R表示,为岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗压强度(σc)的比值,用百分比表示。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物,且含大开空隙较多时,岩石的软化性较强,软化系数较小。
c)岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的能力,抗冻系数(Rd)是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度(σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比,用百分数表示;质量损失率(Km)是指冻融试验前后干质量之差(m s1-m s2)与试验前干质量(m s1)之比,以百分数表示。
d)岩石的渗透性是指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,常用渗透系数K(渗透流速与水力梯度的比值)表示。
一般裂隙发育时,渗透系数急剧增大。
13.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征?空隙压密阶段(OA):(应力应变曲线呈上凹型)弹性变形阶段(AB) :B点:弹性极限微裂隙稳定发展阶段(BC):C点:屈服强度非稳定发展阶段(CD):D点:峰值强度14.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些?定义如何?各自的测定方法式什么?影响各种力学指标的因素有哪些?三大类岩的各种指标如何?(P46)变形性质指标:变形模量(初始模量、切线模量和割线模量)和泊松比(在实际工作中,常采用σc/2处的εd与εL来计算岩块的泊松比)岩块的变形模量和泊松比受岩石矿物组成、结构构造、风化程度、空隙性、含水率、微结构面及其与荷载方向的关系等多种因素的影响,变化较大。
强度性质指标:1)单轴抗压强度(P56、57):在单向压缩条件下,岩石所能承受的最大压应力。
影响因素(实验思考题有,内因外因)2)三轴压缩强度:试件在三向压应力状态下能抵抗的最大轴向应力(影响因素:岩石本身性质和实验条件)3)单轴抗拉强度:岩石在单向拉伸时能承受的最大拉应力(影响因素:矿物成分、(裂隙)空隙、颗粒联结)4)剪切强度:在剪切荷载作用下,岩石抵抗剪切破坏的最大剪应力。
(影响因素:岩石颗粒间联结的牢固程度)15.何谓三轴压缩强度、强度包络线?围压对岩块变形、破坏及强度的影响如何?三轴压缩强度:试件在三向压应力状态下能抵抗的最大轴向应力根据一组试件试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的σ3以及单轴抗拉强度σt。
在σ-τ坐标系中可绘制出一组破坏应力及其公切线,即为岩块的强度包络线。
各种岩石的三轴压缩强度σ1m均随围压σ3的增大而增大,但σ1m增加速率小于σ3的增加率,此外围压还影响岩块的残余强度。
16.试推导出岩块强度参数及应力间的关系式。
见14题。
三轴试验求岩块剪切强度参数C、Φ值的方法是将一组试件试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的围压σ3投影到σ1-σ3坐标中,得到极限的σ1-σ3曲线,然后在该曲线上选取最佳直线段,得到斜率m截距b,有:17.何谓蠕变、蠕变模型?研究它有何实际意义?常见的几种模型的本构关系如何?蠕变是指岩石在恒定的荷载应力作用下,其变形随时间而逐渐增大的性质。
蠕变模型法是将岩石材料抽象成一系列简单的元件及其组合模型来模拟岩石的蠕变特性构成其本构方程的方法。
岩石蠕变是一种十分普遍的现象,在天然斜坡,人工边坡及地下洞室中都可以直接观测到,由于岩石蠕变的影响,在岩体内及建筑物内会产生应力集中而影响其稳定性。
Maxwall模型由弹性元件和粘性元件串联而成。
Kelvin模型由弹性元件和粘性元件并联而成。
18.何谓强度判据?常见的几种判据的表达式与应用条件如何?如何判别岩石中一点是否破坏?19.分别总结结构面的法向变形与剪切变形的主要特征?法向变形主要特征(P67):剪切变形主要特征(P73):20.结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何?各自如何确定?法向刚度Kn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σn-Vj曲线上一点的切线斜率。
剪切刚度K S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τ-u曲线上任一点的切线斜率。
21.总结四种类型结构面的剪切强度特征(表达式及强度曲线特征)一、平直无充填的结构面:二、粗糙起伏无充填的结构面1、规则锯齿形结构面:剪断后有2、不规则起伏结构面三、非贯通断续的结构面:四、具有充填物的软弱结构面:过于繁琐22.原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有什么区别?23.岩体的变形性质与岩块相比有什么区别?在外力作用下岩体的变形是岩块变形和结构变形的总和,而结构变形通常包括结构面闭合、充填物的压密及结构体转动和滑动等变形。
24.常见确定岩体变形参数的原位试验有哪几种?平板荷载试验和声波法试验的基本原理是什么?●静力法:承压板法、钻孔变形法、狭缝法、水压洞室法、单(双)轴压缩试验法。
●动力法:声波法、地震波法。
●静力法实验原理:在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载,并测定其岩体的变形值;然后绘制出压力-变形关系曲线,计算出岩体的变形参数。
●声波法实验原理:用人工方法对岩体发射(或激发)声波,并测定其在岩体中的传播速度,然后根据波动理论求岩体的变形参数。
25.岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何?为什么?不管岩体还是岩块,其动弹性模量普遍大于静弹性模量,一般两者的比值E d/E me对于完整坚硬的岩体为1.2到2.0;而对于风化,裂隙发育的岩体和软弱岩体E d/E me较大,一般为1.5到10.0。
原因:●静力法采用的最大应力一般在1到19Mpa之间,少数则更大,变形量常以毫米计,而动力法的作用应力则约为10-4Mpa量级,引起的变形量微小,因此静力法必然会测得较大的不可逆变形,而动力法测不到这种变形。
●静力法持续的时间比较长。