巖石力學(xué)課程總復(fù)習(xí)

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1、巖石力學(xué)復(fù)習(xí)指導(dǎo)課程主要內(nèi)容巖石的力學(xué)性質(zhì)2本構(gòu)關(guān)系和強(qiáng)度準(zhǔn)則4巖石的物理性質(zhì)31巖體與結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)33巖石地下工程35地應(yīng)力測量及計(jì)算6巖石邊坡工程371第一章巖石的物理性質(zhì)巖石的工程性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)2第一章巖石的物理性質(zhì)1）巖漿巖的性質(zhì)巖漿巖具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，可作為各種建筑物良好的地基及天然建筑石料。但各類巖石的工程性質(zhì)差異很大。深成巖具結(jié)晶聯(lián)結(jié)，晶粒粗大均勻，孔隙度小、裂隙較不發(fā)育，巖塊大、整體穩(wěn)定性好，但值得注意的是這類巖石往往由多種礦物結(jié)晶組成，抗風(fēng)化能力較差，特別是含鐵鎂質(zhì)較多的基性巖，則更易風(fēng)化破碎，故應(yīng)注意對其風(fēng)化程度和深度的調(diào)查研究。淺成巖中細(xì)晶質(zhì)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石

2、透水性小、抗風(fēng)化性能較深成巖強(qiáng)，但斑狀結(jié)構(gòu)巖石的透水性和力學(xué)強(qiáng)度變化較大，特別是脈巖類，巖體小。噴出巖常具有氣孔構(gòu)造、流紋構(gòu)造和原生裂隙，透水性較大。此外，噴出巖多呈巖流狀產(chǎn)出，巖體厚度小，巖相變化大，對地基的均一性和整體穩(wěn)定性影響較大。/巖石的工程性質(zhì)3第一章巖石的物理性質(zhì)2）沉積巖的性質(zhì)碎屑巖的工程地質(zhì)性質(zhì)一般較好，但其膠結(jié)物的成分和膠結(jié)類型影響顯著。此外，碎屑的成分、粒度、級配對工程性質(zhì)也有一定的影響。粘土巖和頁巖的性質(zhì)相近，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度低，受力后變形量大，浸水后易軟化和泥化。若含蒙脫石成分，還具有較大的膨脹性。這兩種巖石對水工建筑物地基和建筑場地邊坡的穩(wěn)定都極為不利，但其透水性

3、小，可作為隔水層和防滲層。化學(xué)巖和生物化學(xué)巖抗水性弱，常具不同程度的可溶性。硅質(zhì)成分化學(xué)巖的強(qiáng)度較高，但性脆易裂，整體性差。碳酸鹽類巖石如石灰?guī)r、白云巖等具中等強(qiáng)度，一般能滿足水工設(shè)計(jì)要求，但存在于其中的各種不同形態(tài)的喀斯特，往往成為集中滲漏的通道。易溶的石膏、巖鹽等化學(xué)巖，往往以夾層或透鏡體存在于其他沉積巖中，質(zhì)軟，浸水易溶解，常常導(dǎo)致地基和邊坡的失穩(wěn)。4第一章巖石的物理性質(zhì)3）變質(zhì)巖的性質(zhì)變質(zhì)巖的工程性質(zhì)與原巖密切相關(guān)，往往與原巖的性質(zhì)相似或相近。一般情況下，由于原巖礦物成分在高溫高壓下重結(jié)晶的結(jié)果，巖石的力學(xué)強(qiáng)度較變質(zhì)前相對增高。變質(zhì)巖的片理構(gòu)造(包括板狀、千枚狀、片狀及片麻狀構(gòu)造)會(huì)

4、使巖石具有各向異性特征，水工建筑中應(yīng)注意研究其在垂直及平行于片理構(gòu)造方向上工程性質(zhì)的變化。5第一章巖石的物理性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)強(qiáng)度其組成礦物的強(qiáng)度越大，巖石的強(qiáng)度就越大。巖石的密度孔隙度巖石的孔隙度是巖石孔隙的總體積與巖石總體積之比，常用百分?jǐn)?shù)表示。滲透性在壓力作用下，巖石允許流體通過的性質(zhì)膨脹性、崩解性及軟化性水理性6第二章巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的強(qiáng)度：巖石抵抗外力作用的能力，巖石破壞時(shí)能夠承受的最大應(yīng)力。a.單向抗壓強(qiáng)度b.單向抗拉強(qiáng)度c.剪切強(qiáng)度d.三軸抗壓強(qiáng)度巖石的變形：巖石在外力作用下發(fā)生形態(tài)（形狀、體積）變化。a.單向壓縮變形b.反復(fù)加載變形c.三軸壓縮變形d.剪切變形71)實(shí)驗(yàn)方法

5、a.試件標(biāo)準(zhǔn)立方體50×50×50mm或70×70×70mm圓柱體，但使用最廣泛的是圓柱體。圓柱體直徑D一般不小于50mm。L/D=2.5~3.0（國際巖石力學(xué)委員會(huì)ISRM建議的尺寸）要求：兩端不平度0.5mm；尺寸誤差±0.3mm；兩端面垂直于軸線誤差±0.25度。加載速率：0.5～0.8Pa/s第二章巖石的力學(xué)性質(zhì)8拉伸破壞試驗(yàn)分直接試驗(yàn)和間接試驗(yàn)（巴西試驗(yàn)法）兩類。b.相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)類型剪切強(qiáng)度試驗(yàn)分為非限制性剪切強(qiáng)度試驗(yàn)和限制性剪切強(qiáng)度試驗(yàn)二類a.單面剪切試驗(yàn)，b.沖擊剪切試驗(yàn),c.雙面剪切試驗(yàn)，d.扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)，a.直剪儀（剪切盒）壓剪試驗(yàn)（單面剪）b.立方體試件單面剪試驗(yàn)c.試件端

6、部受壓雙面剪試驗(yàn)d.角模壓剪試驗(yàn)（變角剪切試驗(yàn)）第二章巖石的力學(xué)性質(zhì)9第二章巖石的力學(xué)性質(zhì)三軸試驗(yàn)是限制性抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)真三軸加載:試件為立方體，應(yīng)力狀態(tài)：σ1>σ2>σ3假三軸試驗(yàn):，試件為圓柱體，應(yīng)力狀態(tài)：σ1>σ2=σ3102)巖石變形性質(zhì)的幾個(gè)基本概念a）彈性：物體在受外力作用的瞬間即產(chǎn)生全部變形，而去除外力(卸載)后又能立即恢復(fù)其原有形狀和尺寸的性質(zhì)稱為彈性。彈性體按其應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系又可分為：線彈性體：應(yīng)力－應(yīng)變呈直線關(guān)系。非線性彈性體：應(yīng)力—應(yīng)變呈非直線的關(guān)系。b)塑性：物體受力后產(chǎn)生變形，在外力去除（卸載）后變形不能完全恢復(fù)的性質(zhì)，稱為塑性。c）黏性:物體受力后變形不能在瞬時(shí)完成

7、，且應(yīng)變速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)，稱為粘性。σ=ηdε/dt第二章巖石的力學(xué)性質(zhì)11d）脆性:物體受力后，變形很小時(shí)就發(fā)生破裂的性質(zhì)。工程上一般以5％為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，總應(yīng)變大于5％者為塑性材料，反之為脆性材料。e）延性:物體能承受較大塑性變形而不喪失其承載力的性質(zhì)，稱為延性。第二章巖石的力學(xué)性質(zhì)123)全應(yīng)力－應(yīng)變曲線的工程意義a）全應(yīng)力－應(yīng)變曲線的特征剛性試驗(yàn)機(jī)獲得的全應(yīng)力－應(yīng)變曲線,巖石變形分為下列四個(gè)