7.1-2 岩石力学与工程 岩石边坡工程

岩石力学总复习一、概念题1、岩体质量指标RQD.答:将长度为10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD。

（P119）2、岩石的弹性模量和变形模量。

答：应力（δ）与应变(ε）的比率被称为岩石的弹性模量。

岩石的变形模量为正应力δ与总应变（εe+εp）之比。

(P59）3、地应力及次生应力。

答：地应力是存在与地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。

(P129）经应力重分布形成的新的平衡应力，称为次生应力或诱发应力。

(P307)4、岩石的蠕变和松弛。

答：蠕变是当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象.松弛时当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象。

（P198）5、地基承载力。

答:地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力。

（P402）6、弹性变形。

答：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性，产生的变形称为弹性变形。

（P52）7、等应力轴比。

答:等应力轴比就是使巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比。

（P315)8、极限承载力。

答：地基处于极限平衡状态时,所能承受的荷载即为极限承载力。

(P402）9、塑性变形。

答：物体受力后产生变形,在外力去除（卸载)后变形不能完全恢复的性质称为塑性，不能恢复的那部分称为塑性变形，或称永久变形、残余变形。

（P52）10、岩石本构关系。

答:岩石本构关系是指岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系.(P183)二、填空题1、根据结构面成因，分为原生结构面，构造结构面,次生结构面。

P822、同一岩石各种强度最大的是单轴抗压强度，中间是抗剪强度，最小的是单轴抗拉强度。

3、岩石的抗剪强度用了凝聚力c和内摩擦角Φ表示。

P2194、隧道轴线方向一般与最大主应力平行（一致），弹性应力状态下无关，轴对称图形无关。

5、岩石的变形不仅表现为弹性和塑性,也具有流变性质，流变包括蠕变、松弛和弹性后效。

第八章 岩体力学在边坡工程中的应用（一）岩质边坡的应力分布特征由有限元法分析的结果知，形成边坡后，岩体中的应力有如下变化特性：1.由于应力重新分布，边坡周围的主应力迹线发生明显偏转，其总的特征为愈靠近临空面，最大主应力（1σ）愈接近平行临空面。

2.坡脚附近最大主应力（相当于临空面的切向应力）显著增高，且愈近表面愈高；最小主应力则显著降低，于表面处降为零，甚至转为拉应力。

3.坡缘（坡面与坡顶的交线）附近，在一定的条件下，坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力，形成张力带。

4.坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变为近似圆弧形，弧的凹面朝向临空方向。

5.坡面处于单向应力状态（不考虑坡面走向方向的2σ）向内渐变为两向（若考虑2σ则是三向）应力状态。

另外，应注意到，以上特征只能使用于均质各向同性的岩体中，如果边坡内存在大的断层或层状岩体，则应力分布必有较大的差异。

影响应力分布的主要因素有：原岩应力状态、岩坡形态、岩体的变形特征和结构特征等。

其中，以原岩应力状态的影响最为显著。

（二）岩质边坡的变形和破坏特征岩质边坡中未出现贯通性破裂面之前，坡体的变化特征属变形特征；出现贯通性破裂面后的坡体特征属破坏特征。

其发展过程是：坡面及附近岩体松动（又称松弛张裂）－岩体蠕动－加速蠕动－破坏。

其中，前三步的特征均属变形特征，最后一步的特征才是破坏特征。

1.变形特征在边坡形成的初始阶段，由于卸荷作用，岩体内的应力重新分布，使边坡表面及其附近岩体发生松动，形成表面张开裂隙，包括：回弹裂隙，坡面、坡顶张裂带裂隙，坡脚应力集中带的张开裂隙。

岩坡发生松动后，降低了岩体的强度，在外力（主要是自重）作用下，岩体向自由面方向缓慢变形，称之为岩坡的蠕动。

如果坡体中的应力小于岩体的长期强度，坡体的蠕动逐渐减速，最后趋于稳定；反之，坡体蠕动加速，最终导致破坏。

2.破坏特征由于边坡的破坏有各种各样的原因，而产生破坏后的形态和作用也极不一致，因而岩坡破坏形式的分类也是各种各样的。

第七章庩石边坡工程7.1概述倾斜的地面称为坡或斜坡，露天矿开挖形成的斜坡构成了采矿区的边界，因此称为边坡；在铁路、公路建筑施工中。

所形成的路堤斜坡称为路堤边坡；开挖路堑所形成的斜坡称为路堑边坡；在渴利建设中开挖所形成的斜坡也称为边坡因此，边坡工程在国渑经济建设中具有重要的意义。

典型的边坡（斜坡）如图7－1所示。

边坡与坡顶面相交的部位称为坡肩；与坡底面相交的部位称为坡趾或坡脚修面与渴平面的夹角称为坡面角或坡倾角，坡肩与坡脚间的高差为坡高。

图7-1简单的边坡7.1.1边坡工程对国渑经济建设的影响1）边坡工程对露天矿建设的影响采用露天采矿滕进行矿床开采时，圈人开采范围内的矿石和围庩被划分为一绻列等厚的分幂按下行顺序进行开挖。

露天采矿工程是一种大规模的开挖工程，据估计，采矿工程完成的挖方量约占人繻各种开挖挖方量总和的五分之四采矿开挖的目的是开采有用矿物，但为了保证边坡的稳定性需要超挖大量的废石以图7－2所示的L盘为例，设采深为H，坡段长为L，坡角为a，a的极限值为900，则图7－2所示的废石挖方量Q为于是当坡角从 al减帑为 a0时，挖方量的增量为：据此，如果坡角从a0=350增加到a2＝360，那么，对深度400m的矿坑，每公里长的坡段可减帑剥离量415 Mm3；如果坑深为 100 m，则剥离量减帑0.26Mm3。

由此可见，随坡高的增加，加陡边坡成了减帑废石开挖和运输渮提高矿幱经济效益的一个关键问题但是，随着矿坑边坡的加陡，边坡的稳定性问题随之而突出，在给定坡高条件下能够稳定的边坡究竟能陡到什二程度，这显然取决于场地的工程与渴文地质条件、施工技术以及边坡的服务年限，等等。

图 7-2上盘废石挖方量Q的示意图2）边坡工程对铁路、公路、渴利建设的影响在铁路、公路与渴利建设中，路堤边坡与路堑边坡的稳定性严重影响到铁路。

公路与渴利设施的安全运营与建设成本。

在路堤施工中，在路堤高度一定的条件下，坡角越大，路基所占面积帱越帏，反之帱越大在平原地区，由于耕地紧张，为了保护耕地，路基边坡的坡角愈大愈好；而在幱区，大坡角的边坡能有效地减帑路堤的填方量。

《岩石力学与工程》课程教学大纲课程名称：岩石力学与工程 Rock mechanics and engineering课程编码：6312F003 学分：2 总学时：36说 明【课程简介】课程简介：本课程是高等院校工科城市地下空间工程专业高年级学生学习岩石力学与岩体工程的一门专业主干课程，是认识和掌握岩石系统的力学行为和工程功能的科学。

通过系统讲授岩体力学的基本理论和方法，使学生掌握岩石的物理力学性质；岩体的力学性质；原岩应力确定方法；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、边坡工程、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动态。

【课程性质】专业方向课【适用专业】城市地下空间工程【教学目标】通过本课程的学习，学生较全面的掌握岩石、岩体力学的相关基础知识，并以该知识为起点，学习、掌握岩石地下工程、岩石边坡工程和岩石地基工程中遇到的问题及解决方案。

【先修课程要求】工程地质、土力学、基础工程【能力培养要求】通过本课程的学时，使得学生在岩石、岩体物理力学性质的评判与测量、岩体地应力的分布特定及量测方式、常见岩石地下工程、岩石边坡工程和岩石地基工程的计算理论、设计方法。

为后续的专业提供必要的理论基础。

【学习总量】总学时36学时，其中理论32学时，实践0学时，实验4学时等。

学生自主学习216学时，另行安排。

【教学方法与环境要求】【学时分配】学 时 安 排序号内 容 理论课时 实验课时实践课时习题课时小计1 绪论 4 42 岩体的物理力学特征 4 2 63 岩体的力学特性 6 2 84 岩体地应力及其测量方法 2 25 岩石地下工程6 66 岩石边坡工程 6 67 岩石地基工程 4 4总 计 32 4 36【教材与主要参考书】教 材：《岩石力学》张永兴，中国建筑工业出版社，2008年3月，第2版参考书：【1】《岩石力学与工程》蔡美峰等,科学出版社，2002年，第1版【2】 《岩石力学》吴德伦，重庆大学出版社,2002年,第1版【3】 《岩石力学试验教程》付志亮，化学工业出版社,2011年,第1版大纲内容第一部分 绪论【教学目的和要求】将该章教学内容按照教学要求分为了解、理解、掌握、应用四个部分。

岩石力学——边坡工程主要内容1．概述2．认识过程3．边坡分析4．边坡防护5．结语通过8周的岩石力学课程的学习，对岩石力学以及岩石工程的相关方面有了粗略的了解。

首先，岩石力学是研究岩石的力学性态的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场反应的学科，是一门应用型基础学科。

通过对岩石力学性态的理论和实验研究，解决岩土工程领域的破坏和稳定问题。

主要的研究方法围绕工程地质研究方法、数学和力学分析法以及综合评价法展开，衍生出各种应用手段和实验方法，较好的解决了岩土工程中所遇到的相关问题，和一些工程上的问题；其次岩石力学也是近代发展起来的一门新兴学科和边缘学科，是一门应用性和实践性很强的应用基础学科，他的应用范围设计采矿，土木工程，水利工程，铁道公路，地质石油，地下工程，海洋工程等众多的与岩石力学相关的工程领域。

在这里我将主要分析从岩石边坡工程开始到整体的边坡工程。

一.概述边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。

按地层岩性分类：可分为土质边坡和岩质边坡；按岩层结构分为：层状结构边坡，块状结构边坡，网状结构边坡；按岩层倾向与坡向的关系分为：顺向边坡，反向边坡，直立边坡。

按使用年限分类：可分为永久性边坡和临时性边坡。

天然的山坡和谷坡是自然边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的。

通常发生较大规模破坏是自然边坡。

人工边坡是由于人类活动形成的边坡，其中挖方形成的边坡称为开方边坡，填方形成的称为构筑边坡，后者有时也称为坝坡。

人工边坡的几何参数可以人为控制。

边坡按组成物质可分为岩质边坡和土质边坡。

岩坡失稳与土坡失稳的主要区别在于土坡中可能滑动面的位置并不明显，而岩坡中的滑动面则往往较为明确，无需像土坡那样通过大量试算才能确定。

岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式；结构面的产状或性质稍有改变，岩坡的稳定性将会受到显著影响。

因此，要正确解决岩坡稳定性问题，首先需搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等，在此基础上不仅要对破坏方式做出判断，而且对其破坏机制也必须进行分析，这是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。