岩石力学考试复习资料.docx

岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学;它是力学的一个分支;它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。岩石力学的几个特点:天然材料;非连续介质;释放载荷;工程岩石力学——为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩石力学,重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如地下工程、边坡工程、岩基工程等)的变形和稳定性。构造岩石力学——为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩石力学,重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理,为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。破碎岩石力学——为掘进、钻井及爆破工程服务的岩石力学,主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。研究方法:工程地质研究方法、科学实验方法、数学力学分析方法、整体综合分析方法。地下工程的特点:岩石在结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;地下工程是先受力(原岩应力),后挖洞(开巷);深埋巷道属于无限域问题,影响圈内自重可以忽略;大部分较长巷道可作为平面应变问题处理;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;地下工程结构容许超负荷时具有可缩性;地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力;几何不稳定结构在地下可以是稳定的。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。内力地质作用:动力来自地球本身,并主要发生在地球内部,按其作用方式可分为四种:构造运动、岩浆作用、变质作用、地震。外力地质作用:风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、 固结成岩作用。岩石的单轴抗压强度和弹性模量等力学参数取决于岩石的组成结构、矿物颗粒性质以及微观裂隙等。影响因素:压力试验机的刚性;承压板与试件端面的摩擦;试件几何形态(形状、高径比和尺寸);加载速度。岩石试件单轴受压时,由于受到多种因素的干扰,真实的破裂形式不大明确,常常观察到的是剪切破坏、锥形破坏和劈裂破坏,对试件破坏形态影响最大的是端面摩擦约束效应,对于比较坚硬的脆性岩石,当采取减少端面摩擦约束的措施时,出现纵向劈裂破坏。承压板变形对试件端面周边的约束。由于试验机承压板大于试件端面,加载时承压板因受力而变形,对试件的周边产生横向约束;同时承压板的变形还会改变对试件作用的纵向应力分布。端面摩擦。试件发生横向变形时,承压板对试件端面产生摩擦力,从而影响试件的应力分布。减少试件端面摩擦的方法:1、可选用与试件端面相同、侧面膨胀相同(即泊松比 υ/弹模 E值相等)的金属块加于试件两端,以消除端面效应,那么在弹性阶段端部效应就不出现。多数岩石都可找到适当的金属。2、在试件端面与承压板之间嵌放适宜的薄层材料,如二硫化钼,附加有滑石的硬酯酸、聚四***乙烯、硬纸板、金属薄板等。巴西法(即劈裂法)简单易行,实验结果最接近直接法而获得广泛应用。为保证巴西试验的正确性,要求圆盘的破坏从试件中心开始,并沿加载方向发展,即破裂面平行于加载方向。根据格林菲斯理论分析巴西法试验得出如下结论:①加荷垫条角度(或宽度)较小时,计算公式为:式中:F──荷载; r0 、t ──圆盘半径与厚度。抗剪强度的概念有四种:纯剪应力状态下的抗剪强度、在垂直破坏面的正应