岩土所考博复习资料岩石力学(个人总结)第五章 工程岩体分类

弹性力学基本知识考试

一、 基本概念：

1. 面力、体力与应力、应变、位移的概念及正负号规定 体力是作用于物体体积内的力，以单位体积力来度量，体力分量的量纲为 L-2MT-2 ；面力是作用于物体表面上力，以单位表面面积上的力度量，面力的量纲为 L-1MT-2 ；体力和面力符号的规定为以 沿坐标轴正向

为正，属 外 力；应力是作用于截面单位面积的力，属 内 力，应力的量纲为 L-1MT-2 ，应力符号的规定为： 正面正向、负面负向为正，反之为负

。

（1） 切应力互等定理：

作用在两个互相垂直的面上，并且垂直于改两面交线的切应力是互等的（大小相等，正负号也相同）。

（2） 弹性力学的基本假定：

连续性、完全弹性、均匀性、各向同性和小变形。

平面应力与平面应变； （8分）弹性力学平面问题包括哪两类问题？分别对应哪类弹性体？两类平面问题各有哪些特征？

答：弹性力学平面问题包括平面应力问题和平面应变问题两类，两类问题分别对应的弹性体和特征分别为：

平面应力问题：所对应的弹性体主要为等厚薄板，其特征是：面力、体力的作用面平行于xy平面，外力沿板厚均匀分布，只有平面应力分量x,y,xy存在，且仅为x,y的函数。

平面应变问题：所对应的弹性体主要为长截面柱体，其特征为：面力、体力的作用面平行于xy平面，外力沿z轴无变化，只有平面应变分量x,y,xy存在，且仅为x,y的函数。

（3） 圣维南原理；（提边界条件）

如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主失相同，主矩也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但是远处所受到的影响可以忽略不计。

（4） 轴对称；

在空间问题中，如果弹性体的几何形状、约束情况，以及所受的外力作用，都是对称于某一轴（通过该轴的任一平面都是对称面），则所有的应力、变形和位移也就对称于这一轴。这种问题称为空间轴对称问题。

第一章

1.岩石力学：固体力学的分支，研究岩石在不同物理环境的力场中产生力学效应的学科，也称为岩体力学。研究对象：岩石与岩体

2.岩石：地质作用下矿物或岩屑按一定规律聚集形成的自然物体。可以有微小裂纹、间隙、层理等缺陷，但没有弱面，是较完整的岩块。

3.影响岩石的力学和物理性质的三个重要因素：

（1）矿物：构成岩石的自然元素和化合物，如方解石、石英、云母等。

（2）结构：构成岩石的物质成分、颗粒大小和形状、相互结合情况。

（3）构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系。

4. 岩石按成因分类

（1）岩浆岩：岩浆冷凝形成，也称火成岩。大数由结晶矿物组成，成分和物性均一稳定，强度较高。代表：玄武岩、花岗岩。

（2）沉积岩：母岩经风化剥蚀、搬运、海湖沉积、硬结成岩，由颗粒和胶结物组成，显著层状特点。力学特性与矿物、岩屑、胶结物、沉积环境相关。代表：砾岩、砂岩、石灰岩。

（3）变质岩：地壳中母岩受变质作用(高温、高压及化学流体)形成。力学性能与母岩性质、变质作用及变质程度有关。代表：大理岩、石英岩。

注：沉积岩和变质岩的层理构造产生各向异性特征，应注意垂直及平行于层理构造方向工程性质的变化。

5. 岩体：在地质环境中经受变形、破坏，具有一定结构的地质体。包括岩石结构体和一定的结构面(地质构造形迹)，强度远小于岩石。

6. 岩体结构要素：结构面和结构体

（1）结构面：一定方向，延展较大，厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面，如断层、节理、层理、片理、裂隙等。结构面产状、切割密度、粗糙度和黏结力、填充物性质等是评定岩体强度和稳定性能的重要依据。

（2）结构体：四周被不同产状结构面分割包围的岩块。常见的结构体形式：块状、柱状、板状、菱形、楔形等。

7. 岩体结构类型及特征

8.岩体特征

（1）岩体是非均质各向异性材料；

（2）岩体内存在着原始应力场。主要包括重力和地质构造力，重力应力场以铅垂应力为主，构造应力场是以水平应力为主。

第一章绪论

岩体复杂性表现在以下几个方面：

（1）不连续性

（2）非均质性

（3）各向异性

（4）岩体中存在不同于自重应力场的天然应力场

（5）岩体赋存于一定地质环境之中，岩体中的水、温度、应力场，对岩体性质有较大的影响。

第二章：岩石和岩体的地质特征

岩石：矿物，岩屑的集合体。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。

结构面：是指地质发展过程中，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界面或带。

岩体：指地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并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。

岩石风化指标：定性指标：颜色，矿物蚀变程度，破碎程度及开挖锤击技术特征等。定量指标：风化孔隙率指标和波速指标等。

风化系数;

结构面规模：

（1）Ⅰ级指大断层或区域性断层，一般延伸约数公里至数十公里以上，破碎带宽约数米至数十米乃至几百米以上。

（2）Ⅱ级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面，百米至千米单位。

（3）Ⅲ级指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等。

（4）Ⅳ级指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态。(数十厘米-米)

（5）Ⅴ级又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。

结构面线密度和间距：1、线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长度

上交切结构面的条数(条／m)。

2、间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离。

RQD:岩体质量指标RQD：是长度大于10cm的岩心累计长度与回次进尺的比值。

RQD与方向有关，按地质分层计算RQD值大于20厘米为长柱状；10—20厘米为短柱状；小于1厘米为扁柱状；大于5厘米为块状；2---5厘米为碎块状；小于2厘米为碎屑状、粉末状。

岩⽯⼒学复习资料

1. 岩⽯在反复冻融后其强度降低的主要原因是什么?

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涨缩不均⽽导致岩⽯结构的破坏②当温度减低到0℃以下时岩⽯孔隙中的⽔将结冰，其体积增⼤约9%，会产⽣很⼤的膨胀压⼒，使岩⽯的结构发⽣改变，直⾄破坏2. 岩⽯试件在单轴压⼒作⽤下常见的破坏形式有哪些？

①单轴压⼒作⽤下时间的劈裂②单斜⾯剪切破坏③多个共轭斜⾯剪切破坏

3.影响单轴抗压强度的因素有哪些？

端部效应，试件的形状和尺⼨，加载速率4. 巴西劈裂试验测得的是岩⽯的哪个强度指标？为什么?

岩⽯抗拉强度。根据弹性⼒学公式，沿竖直直径长沙⼏乎均匀的⽔平⽅向拉⼒，在试样的⽔平⽅向直径平⾯内，产⽣最⼤的压应⼒。可以看出，圆柱体试样的压应⼒只有拉应⼒的3倍，但岩⽯的抗压强度往往是抗拉强度的10倍，这表明岩⽯试样在这样条件下总是受拉破坏⽽不是受压破坏。因此我们可以⽤劈裂法来确定岩⽯的抗拉强度。5. 库伦准则的适⽤条件。

①库伦准则是建⽴在试验基础上的破坏数据②库伦准则和莫尔准则都是以剪切破坏做为其物理机理，但岩⽯试验证明岩⽯破坏存在⼤量的微破裂，这些微破裂是张拉破坏⽽不是剪切破坏③莫尔库伦准则适⽤于低围压的情况6. 岩⽯单轴压缩状态下的应⼒-应变曲线⼀般可分为那四个阶段？

①在OA区段内，曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩⽯中初始的微裂隙受压闭合

②在AB区段内，接近直线，近似于线弹性⼯作阶段③BC区段内，曲线向下弯曲，属于⾮弹性阶段，主要是再平⾏于荷载⽅向开始逐渐⽣成新的微裂隙以及裂隙的不稳定④下降段CD 为破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压强度Rｃ7. 岩⽯全程应⼒-应变曲线的作⽤是什么？

岩爆的预测，蠕变的预测，疲劳破坏8. 蠕变分为哪⼏个阶段？

初始蠕变段，等速蠕变段，加速蠕变段9. 为何岩⽯的蠕变曲线很难测得？

10. 在⼀定法向应⼒作⽤下，结构⾯在剪切作⽤下产⽣的切向变形形式有哪两种？

①对⾮充填粗糙结构⾯，随剪切变形的发⽣，剪切应⼒相对上升较快，当达到剪应⼒峰值后，结构⾯抗剪能⼒出现较⼤的下降，并产⽣不规则的峰后变形或滞滑现象