岩石力学岩石地下工程
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1、岩石力学定义:研究岩石的力学性状(behaviour)的一门理论科学,同时也是应用科学;是力学的一个分支;研究岩石对于各种物理环境的力场所产生的效应。
初期阶段(地应力):海姆静水压力假说,朗金假说,金尼克假说:经验理论阶段:普世理论,太沙基理论。
2、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).深埋巷道属于无限城问题,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.3、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素:1).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;2).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;3).构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
4、岩石力学是固体力学的一个分支。
在固体力学的基本方程中,平衡方程和几何方程都与材料性质无关,而本构方程(物理方程/物性方程)和强度准则因材料而异。
岩石的基本力学性质主要包括2大类,即岩石的变形性质和岩石的强度性质。
5、研究岩石变形性质的目的,是建立岩石自身特有的本构关系或本构方程(constitutive law or equation),并确定相关参数。
研究岩石强度性质的目的,是建立适应岩石特点的强度准则,并确定相关参数。
6、岩石强度:岩石介质破坏时所能承受的极限应力;单轴抗压强度、单轴抗拉强度、多轴强度、抗剪强度。
7、研究岩石强度的意义:1).岩石分类、分级中的重要数量指标;2).作为强度准则判别:当前计算点处于全应力应变曲线哪个区;3).计算处或测定处的岩土工程是否稳定;4).在简单地下工程条件下,可作为极限平衡条件(塑性条件),求解弹塑性问题的塑性区范围,以及弹性区和塑性区的应力与位移.8、岩石的破坏形式:1).拉伸破坏: (a)为直接拉伸,(b)为劈裂破坏2).剪切破坏3)塑性流动4).拉剪组合9、岩石单轴强度定义:岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力;公式: σc=P/A 式中,σc——单轴抗压强度,MPa,也称无侧限强度;P——无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载; A ——试件的截面面积。
地应力是存在于地层中的为受工程扰动的天然应力。
也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。
地质软岩:单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软化及风化膨胀性一类岩体的总称。
工程软岩:工程力作用下能产生显著性变形的工程岩体。
声发射:材料在受到外载荷作用时,其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波,发生声响。
岩石岩石地下工程:地下岩石中开挖并临时获永久修建的各种工程。
围岩:在岩石地下地下工程中,由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。
锚喷支护:锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。
边坡:岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。
岩石:自然界各种矿物的集合体,是天然地质作用的产物。
容重:岩石单位体积的重量。
根据含水情况将岩石的容重分为天然容重、干容重、饱和容重。
孔隙性:天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙。
孔隙率:指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值,以百分数表示。
分为总孔隙率、总开孔隙率、大开孔隙率、小开孔隙率、和闭孔隙率。
孔隙率愈大,岩石力学性能越差。
水理性:岩石与水相互作用时所表现的性质。
包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。
岩石强度:岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。
单轴抗压强度:岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。
岩石破坏形式:x状共轭斜面剪切破坏。
这种破坏形式是最常见的破坏形式;单斜面剪切破坏。
这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的。
拉伸破坏:横向拉应力超过岩石抗拉极限引起的。
流变破坏:岩石的三轴抗压强度:岩石在三向荷载作用下,达到破坏时所能承受的最大压应力。
莫尔强度包络线:同一种岩石对应各种应力状态下破坏莫尔应力圆外公切线。
直线型、抛物线型、双曲线型。
点载荷试验:试验所获得的强度指标值可以用做岩石分级的一个指标。
点载荷实验装置是便携式的,可带到岩土工程现场去做实验。
点载荷试验对试件的要求不严格。
缺点是要根据经验公式进行换算。
岩石力学与地下工程稳定性分析地下工程在现代城市建设中扮演着重要的角色,然而地下工程的稳定性常常受到岩石力学的影响。
岩石力学作为一门研究岩石的力学性质及其变形和破坏规律的学科,对地下工程的稳定性分析起着至关重要的作用。
本文将探讨岩石力学与地下工程稳定性分析的相关内容。
一、岩石力学基础知识1. 岩石的力学性质岩石的力学性质是指岩石在受力作用下的变形和破坏特征。
了解岩石的力学性质对于地下工程的稳定性分析是必要的。
2. 岩石的力学参数岩石的力学参数是描述岩石力学性质的量值,如弹性模量、抗压强度、剪切强度等。
通过测定岩石的力学参数可以为地下工程的设计和稳定性分析提供依据。
3. 岩石的变形和破坏规律岩石在受力作用下会发生变形和破坏,了解岩石的变形和破坏规律对于地下工程的稳定性分析具有重要意义。
二、地下工程稳定性分析方法1. 应力—应变分析法基于岩石的弹性性质,通过建立应力—应变关系来分析地下工程的稳定性。
这种方法适用于小变形和较为简单的工程情况。
2. 基于岩石力学参数的数值模拟方法基于岩石的力学参数和地下工程具体情况,利用数值模拟方法对地下工程进行稳定性分析。
数值模拟方法能够考虑更多复杂的因素,对于复杂工程情况具有较高的适用性。
三、岩石力学与地下工程稳定性分析实例1. 地下隧道工程地下隧道工程是岩石力学与地下工程稳定性分析的典型应用。
通过对岩石的力学性质和力学参数进行研究,可以对隧道的稳定性进行分析和评估,为隧道的设计和建设提供依据。
2. 地下采空区地下采空区是地下矿山开采过程中形成的空隙地带。
通过岩石力学的研究和分析,可以预测地下采空区的稳定性,制定有效的支护和加固措施,以减少地质灾害的发生。
3. 地下水库工程地下水库工程是一种新型的水利工程形式,在设计和建设过程中需要进行地下工程的稳定性分析。
岩石力学的知识可以为地下水库的开挖和建设提供科学依据,确保工程的安全和稳定性。
结论岩石力学与地下工程稳定性分析密切相关,通过深入研究岩石的力学性质和力学参数,可以为地下工程的设计、建设和维护提供科学依据。
岩石力学知识点总结一、岩石的力学性质岩石的力学性质是指岩石在外力作用下的响应和变形规律,包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等。
这些性质对于工程设计和地质灾害的防治非常重要。
岩石的力学性质受到多种因素的影响,包括岩石的成分、结构、孔隙度、水分含量等。
1. 抗压强度抗压强度是指岩石在受到垂直方向外力作用下的抵抗能力。
岩石的抗压强度可以通过实验或者间接方法来进行测定,通常以MPa为单位。
抗压强度受到岩石成分和密度的影响,通常晶体颗粒越大、结晶度越高的岩石其抗压强度越高。
2. 抗拉强度抗拉强度是指岩石在受到拉伸力作用下的抵抗能力。
通常岩石的抗拉强度远远低于其抗压强度,因为岩石在自然界中很少受到拉力的作用。
抗拉强度常常通过实验来进行测定,其数值对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要意义。
3. 抗剪强度抗剪强度是指岩石在受到切割或者剪切力作用下的抵抗能力。
岩石的抗剪强度与其结构和组成有关,一般来说,岩石中存在着一定的位移面和剪切面,这些面的摩擦和滑移对于岩石的抗剪强度产生了重要的影响。
4. 弹性模量弹性模量是指岩石在受到外力作用下的弹性变形能力。
弹性模量也叫做“模量”,其数值越高,说明岩石在受到外力作用下的变形越小。
弹性模量对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要的意义。
二、岩石的变形和破坏规律岩石在受到外力作用下会发生变形和破坏,其变形和破坏规律对于地质工程的设计和地质灾害的防治具有重要的意义。
岩石的变形和破坏规律受到多种因素的影响,包括岩石的力学性质、结构、孔隙度、水分含量等。
1. 岩石的变形规律岩石在受到外力作用下会发生变形,其变形规律通常表现为弹性变形、塑性变形和破坏。
弹性变形是指岩石在受到外力作用后能够恢复原状的变形,塑性变形是指岩石在受到外力作用后不能够恢复原状的变形,破坏是指岩石在受到外力作用后达到极限状态,无法继续承受力的作用。
2. 岩石的破坏规律岩石在受到外力作用下会发生破坏,其破坏规律通常表现为压缩破坏、拉伸破坏和剪切破坏。
土木工程岩土与地下工程专业方向——课程设置土木工程岩土与地下工程专业是土木工程学科的一个重要分支领域,它涉及到地质、工程力学、土力学等多个学科。
本文将介绍土木工程岩土与地下工程专业方向的课程设置,帮助读者更好地了解这个专业方向的学习内容和学术要求。
一、基础课程1.数学分析:数学是土木工程专业的基础,数学分析是培养学生分析和解决实际问题能力的重要课程。
通过学习该课程,学生将获得微积分和数学分析的基本知识,为后续专业课程打下坚实的数学基础。
2.工程力学:工程力学是土木工程的基础课程之一,它涉及结构力学、材料力学和流体力学等内容。
通过学习工程力学,学生将了解和掌握物体力学、静力学和动力学等力学原理,为后续的地下工程课程奠定基础。
3.土力学:土力学作为土木工程岩土与地下工程专业的核心课程,重点研究土壤在各种荷载作用下的变形和破坏规律。
学生将学习土体的力学性质、土壤变形和本构关系等知识,为后续的地基处理、地基工程和基础工程提供理论基础。
二、专业课程1.地质学基础:地质学基础是土木工程岩土与地下工程专业的基础课程之一。
学生将学习地质学的基本原理和方法,了解地球的构造、地层的特征以及地质灾害预防与治理等内容,为后续的岩土工程提供地质背景知识。
2.岩石力学:岩石力学是土木工程岩土与地下工程专业的重要课程,研究岩石的力学性质和力学行为。
学生将学习岩石的力学参数测定、应力应变关系以及岩体稳定性等内容,为后续的岩土工程设计和地下开采提供理论基础。
3.地下工程:地下工程是土木工程岩土与地下工程专业的核心课程之一,涵盖地下结构设计、地下空间利用和地下水工程等内容。
学生将学习地下工程的设计原理、施工技术以及地下结构物的监测与维护等知识,为实际工程项目的开展提供支持。
4.地下水工程:地下水工程是土木工程岩土与地下工程专业的重要课程,研究地下水资源的开发和管理。
学生将学习地下水的动力学、水文地质学以及地下水与环境的相互作用等知识,为地下水资源的合理开发和保护提供技术支持。