搜索
何谓岩体力学?它的研究任务和对象是什么?岩体力学是力学的分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。研究对象是各类岩体。岩体力学采用的研究内容和方法是什么?内容：岩体的地质特征；岩块、结构面的力学性质；岩体的力学性质；岩体中天然应力；岩体中重分布应力；稳定性计算与评价；工程处理与加固方法：工程地质研究法，试验法，数学力学分析法，综合分析法。何谓岩块，岩体?试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点?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。岩体是指在地质历史中形成的，有岩块和结构面网组成的，具有一定结构并赋存在一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体，是岩体力学研究的对象。何谓结构面?何谓结构面？结构面特征包含哪几个方面？各用什么指标表示？对岩体力学性质有何影响？结构面是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定延伸方向和长度，厚度相对较小的地址界面或带。产状：用走向、倾向、倾角表示，结构面与最大主应力的关系控制着岩体的破坏机理和强度；连续性：结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续性系数，迹长和面连续性系数等表示。结构面的连续性对岩体的变形、破坏机理、强度和渗透性都有很大的影响；密度：结构面的密度反映结构面发育的密集程度，常用线密度Kd、间距d（两者互为倒数）等指标表示；张开度：结构面的张开度e是指结构面两壁之间的垂直距离。一般导致粘聚力降低，若有填充物则其强度主要由填充物决定。另外，结构面的张开度对岩体的渗透性有很大的影响。（分级有闭合结构面、裂开结构面和张开结构面）；填充胶结特征：结构面经胶结后，力学性质有所改善。改善程度随胶结物成分不同而异。未胶结的张开面往往被外来物质填充，其力学性质取决于填充物成分、厚度、含水性和的壁岩性质等。（分类薄膜填充、断续填充、连续填充及厚层填充）；结构面组合关系：结构面组合关系控制着可能滑移岩体的几何边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型。简述岩体分类的方法及目的。方法：通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。目的：通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性？各自用什么指标表示？定义如何？三大类岩的上述指标如何？岩石的吸水性是指岩石在一定条件下吸收水分的能力常用吸水率Wa，饱和吸水率Wp和饱和系数沉积岩吸水性较强。岩石的软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质，用软化系数KR表示，为岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗压强度(σc)的比值，用百分比表示。当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的能力，抗冻系数(Rd)是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度(σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示；质量损失率(Km)是指冻融试验前后干质量之差(ms1－ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示。岩石的渗透性是指在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质，常用渗透系数K（渗透流速与水力梯度的比值）表示。一般裂隙发育时，渗透系数急剧增大。什么是岩石的流变性？流变模型中的基本元件有哪些？各代表什么介质？力学性质如何？在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力随时间而变化的现象叫流变，主要包括蠕变、松弛。弹性元件粘性元件塑性元件研究结构面有哪些实际意义？1.结构面的强度性质是评价岩体稳定性的关键因素；2.结构面及其填充物的变形是岩体变形的主要成分，控制着工程岩体的变形特性；3.预测工程荷载作用下岩体渗透性的变化，必须研究结构面的变形性质；4．在工程荷载作用下，岩体中的应力分布也受结构面及其力学性质的影响。结构面的法向变形和剪切变形有哪些主要特征？法向变形特征：剪切变形特征：脆性变形型，塑性变形型，结构面变形与风化程度有关，结构面的剪切刚度，随法向应力的增大而增大，随结构面的规模增大而降低。与岩块相比，岩体的力学性质有哪些特点？在外力作用下岩体的变形是岩块变形和结构变形的总和，而结构变形通常包括结构面闭合、充填物的压密及结构体转动和滑动等变形。简述静力法和动力法测定岩体变形参数的基本原理。静力法：承压板法、钻孔变形法、狭缝法、水压洞室法、单(双)轴压缩试验法。动力法：声波法、地震波法。静力法实验原理：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变形关系曲线，计算出岩体的变形参数。动力法实验原理：用人工方法对岩体发射(或激发)声波，并测定其在岩体中的传播速度，然后根据波动理论求岩体的变形参数岩体变形性质与岩块相比有什么区别在外力作用下岩体的变形是岩块变形和结构变形的总和，而结构变形通常包括结构面闭合、充填物的压密及结构体转动和滑动等变形。在理论上层状岩体的变形参数怎样确定？均假设为岩体各岩层厚度相等为S，且性质相同。岩块变形参数为E，μ和G，层面的变形参数为Kn，取n-t坐标系，n为垂直层面，t为平行层面。1.法向应力σn作用下的岩体变形参数1)沿n方向加荷2）沿t方向加荷2．剪应力作用下的岩体变形参数26、原位岩体剪切试验的原理是什么？通过它可以求得哪些参数？在平巷中制备试件，并以两个千斤顶分别在垂直和水平方向上施加外力进行直剪。可以获得1.岩体剪应力τ-剪位移u曲线及法向应力σ-法向变形W曲线。2.剪切强度曲线及岩体剪切强度参数Cm、Φm值32、何谓天然应力？主要由什么引起？具有什么主要特征？天然应力是指人类工程活动之前存在于岩体中的应力。基本特征：1.地壳中主应力一压应力为主，方向基本上是水平和垂直的。2.天然应力场是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，是时间和空间的函数。3.垂直天然应力随深度呈线性增长4.水平天然应力分布较为复杂（1）岩体中水平天然应力以压应力为主，出现拉应力者甚少。（2）大部分岩体中的水平天然应力大于垂直应力。(3)岩体中的两个水平应力σhmax和σhmin通常不相等.(4)在单薄的山体、谷泊附近以及未受构造变动的岩体中，水平天然应力小于垂直应力。5.天然水平应力和垂直应力的比值λ在1.5-10.6范围内。6.一个相当大的区域内，最大主应力的方向是相对稳定的。7.区域构造场常常决定局部点的主应力。8.岩体中天然应力状态一般处于三维应力状态影响因素：地壳板块运动及其相互挤压、地幔热对流、地球重力、岩浆侵入、地温梯度、地表剥蚀。何谓地下洞室？地下洞室的岩体力学问题有哪些？地下洞室是指人工开挖或天然存在于岩体内的构筑物。1、围岩应力重分布问题——重分布应力计算。2、围岩变形与破坏问题——位移计算、破坏区确定。3、围岩压力问题——围岩压力计算。4、有压洞室围岩抗力问题——围岩抗力计算。以水平圆形无压洞室为例，说明弹性围岩应力的分布规律。1、围岩内重分布应力与θ角无关，仅与R0和σ0有关。2、由于τrθ=0，则σr，σθ均为主应力，且σθ恒为最大主应力，σr恒为最小主应力。3、当r＝R0(洞壁)时，σr=0，σθ=2σ0，可知洞壁上的应力差最大，且处于单向受力状态，说明洞壁最易发生破坏。4、随着离洞壁距离r增大，σr逐渐增大，σθ逐渐减小，并都渐渐趋近于天然应力σ0值。在理论上，σr，σθ要在r→∞处才达到σ0值，但实际上σr，σθ趋近于σ0的速度很快。5、当r=6R0时，σr和σθ与σ0相差仅2.8%。因此，一般认为，地下洞室开挖引起的围岩分布应力范围为6R0。在该范围以外，不受开挖影响，这一范围内的岩体就是常说的围岩，是有限元计算模型的边界范围。何谓围岩压力？按其形成原因可分为哪几类？各自用什么方法确定？围岩压力是指地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。按围岩压力的形成机理，可将其划分为：1、形变围岩压力：由于围岩塑性变形如塑性挤入、膨胀内鼓、弯折内鼓等形成的挤压力；2、松动围岩压力：由于围岩拉裂塌落、块体滑移及重力坍塌等破坏引起的压力，这是一种有限范围内脱落岩体重力施加于支护衬砌上的压力；3、冲击围岩压力：由岩爆形成的一种特殊围岩压力。如何获得岩石全应力-应变曲线？分为哪几个阶段？各阶段有哪些特征？空隙压密阶段(OA)：（应力应变曲线呈上凹型）弹性变形阶段(AB)：B点:弹性极限微裂隙稳定发展阶段(BC)：C点:屈服强度非稳定发展阶段(CD)：D点:峰值强度试推导Maxwall模型和Kelven模型的蠕变本构方程，并画出其变形曲线？画出反复荷载作用下岩石的变形特征曲线，并说明岩石记忆、回滞环和疲劳强度等概念。1.卸荷点（P）的应力低于岩石的弹性极限(A)2.卸荷点（P）的应力高于岩石的弹性极限(A)3.反复加卸荷(岩石记忆、回滞环、疲劳破坏）岩石记忆：逐级二次循环加载条件下，其应力应变曲线的外包线与连续加载条件下的曲线基本一致说明加卸载过程并未改变岩块的基本习性，这种现象叫做岩石记忆。回滞环：每次加卸载曲线都不重合，且围城一环形面积称为回滞环。疲劳强度：岩块的破坏产生在反复加卸载曲线与应力应变曲线交叉处，这时循环加卸载试验所给定的应力称为疲劳强度。画出岩石的典型蠕变曲线图，并说明各阶段岩石的蠕变特征。蠕变(creep)是指岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。AB段-初始蠕变阶段BC段-等速蠕变阶段CD段-加速蠕变阶段EtdtddtddtdEdtddtddtdEdtdEoooo0112112121对于粘性元件对于弹性元件)1(22112121tEooeEdtdEdtddtdEE