岩石力学(水利部检测员考试复习提纲).pdf

岩石力学部分岩块具有：连续性、均匀性、各向同性岩体分类：坚硬、较坚硬、较软、软、极软岩体基本力学性质是岩体在简单载荷条件下的变形、强度和破坏特性，所谓的简单载荷条件是指单轴压缩或拉伸、剪切、以及在等围压下的压缩加载岩体基本力学性质包括：岩体的变形性质、强度性质、破坏特性岩体变形特征的力学参数主要：弹性模量和泊松比；岩体强度特征的力学参数：单轴抗压强度、单轴抗拉强度、三轴抗压强度和抗剪强度岩体的基本质量是指岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，由岩石的 坚硬程度和岩体的完整程度决定现场鉴别岩石的坚硬程度可根据岩石的锤击难易程度、回弹程度、 手触感觉和吸水反映来为岩石的坚硬程度做定性鉴定岩体基本质量指标BQ 采用岩石的坚硬程度和岩体的完整程度两个定量指标确定岩体的 (工程 )分类采用岩石的坚硬程度和岩体的完整程度两个定量指标确定水利岩石试验包括岩石物理力学性质试验、岩体强度和变形试验、岩体应力测试、 岩石声波测试以及工程岩体观测等内容岩石含水率采用烘干法测定岩石的吸水性采用自然吸水率、饱和吸水率和饱水系数等指标表示岩石自然吸水率的大小取决于岩石中孔隙的大小及连通性岩石饱和吸水率一般采用煮沸法或真空抽气法岩石饱水系数是指岩石自然吸水率与饱和吸水率的比值岩石吸水性试验每组试块不少于3 块，自然吸水率在水中浸泡48h，煮沸法煮沸时间不少于 6h，真空抽气法真空压力100kpa，抽气时间4h 岩石吸水试验影响因素：试验程序、 吸水时间、试件形态，吸水时间不规则试件是规则试件的 2 倍岩石颗粒密度试验方法：比重瓶法和水中称量法，比重瓶法适用各类岩石，水中称量法适用除遇水崩解、溶解和干缩湿胀以及密度小于1g/cm3 的各类岩石比重瓶法分：土工试验方法、岩石试验方法和建筑材料试验方法岩石的块体密度可分烘干密度、天然密度和饱和密度，采用量积法、 水中称量法或密封法测定。

量积法适用于规则试块，水中称量法适用于除遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石，密封法适用于不能用量积法或直接水中称量进行试验的岩石岩石膨胀性指标：岩石自由膨胀率、侧向约束膨胀率和体积不变条件下膨胀压力岩石耐崩解性试验适用于黏土类岩石和风化岩石，烘干标准有时间控制和称量控制岩石抗冻性以冻融质量损失率和冻融系数表示，冻融次数一般为20 次库仑准则认为岩石的破坏主要是剪切破坏，是线性的， 莫尔强度理论实质上是一种剪应力强度理论，是非线性的；格里菲斯强度理论针对脆性材料岩石变形性质是岩石在载荷作用下发生变形和大小改变的力学属性岩块的变形参数主要采用岩块单轴压缩变形试验方法取得岩石压缩变形常用电阻应变片法和千分表法，适用于规则试件， 坚硬岩石采用电阻应变片法和千分表法岩石变形试验加载方法：一次连续加载法和逐级一次循环加载法岩石的应力 -应变关系曲线是岩石本身性质反映，但试件形态和测试条件也会影响岩石抗压强度是划分岩石级别和评定岩石质量的重要指标影响岩石抗压强度的因素：矿物成分、结晶大小、颗粒联结、含水量、加压方向、加载速率岩石抗压强度按含水状态分：天然状态、饱和状态和烘干状态岩石的三轴试验可以确定岩石三轴抗剪强度参数，三轴试验根据侧向压力加载方式分：真三轴和假三轴。

影响三轴试验结果的因素：试件防油处理、试件尺寸、加载速率、侧应力的效应拉伸断裂是岩体断裂的主要类型，测试岩石抗拉强度试验方法：轴向拉伸法、劈裂法、弯曲试验法和圆柱体径向压裂法抗拉试验影响因素： （1）试件尺寸和（2）垫条材料和尺寸 选择岩石抗剪试验方法：有直剪试验和三轴试验剪切破坏判断标准：剪切载荷加不上或无法稳定、 剪切位移明显变大、剪切位移增大， 剪应力和剪切位移关系曲线未出现明显的突变段点载荷试验是为岩石分类而建立的一种指标试验，同时还可以估计与之相关的其他强度参数，试验要求规则试块10~15，不规则试块20 块以上岩石断裂韧度是表征岩石材料阻止裂缝扩展的能力，是岩石抗断裂 的力学指标， 采用的试件形状：短棒试件、双悬臂梁试件、双扭试件、双切口试件岩体变形试验是为了获得岩体变形参数（弹性模量、变形模量），分：承压板法、狭缝法、单轴法、钻孔径向加压法、液压枕径向加压法和水压法钻孔径向加压法能在岩体深部特别是水下进行试验国内普遍采用的承压板法，用于评价岩体变形特性，一般只限于测量岩体表面变形承压板法分刚性承压板法和柔性承压板法加荷根据岩体结构和工程要求，加压方式： 逐级多次循环加压法、逐级一次循环加压法、大循环加压法岩体变形试验稳定标准：以一定时间内变形的绝对变化值为标准、以一定时间内变形的相对变化为标准、以时间作为变形标准。

A%=相邻两次读数差/相邻两次压力差*100% ，取 A%=5% 狭缝法是通过埋设在狭缝中的液压枕对狭缝两侧岩体施加压力，测量岩体变形钻孔径向加压法分柔性加压和刚性加压柔性加压直接测量岩体变形的仪器称为钻孔压力计，柔性加压通过体积变化换算孔径向变形称为钻孔膨胀计；刚性加压称为钻孔千斤顶法影响混凝土与岩体接触面抗剪强度主要因素有试件尺寸、 基岩面起伏差、 混凝土抗压强度、岩石风化程度以及岩体结构试件尺寸70X70cm 结构面直剪试验采用双千斤顶法的数量不少于5 件， 单千斤顶法是现场无法施加垂直应力，试件尺寸30X30X60~80X80X160 岩石剪切试验方法：快速剪切法、时间控制法、变形控制法结构面直接蠕变试验的主要目的是研究软弱面长期强度，蠕变应变增加， 松弛应力减小岩体三轴强度主要技术问题：试件制备、侧压选取、 试件尺寸确定、顶部和侧向摩擦力消除、加压方式通过岩体载荷试验可确定岩体强度特性：比例极限、屈服极限、破坏极限、和极限承载力岩体应力分自重应力和地质构造应力垂直应力是指上覆岩层自重，所以水平应力是主应力测量地应力的主要方法：岩体表面应力测量、钻孔套心应力解除法的应力测量、水压致裂地应力测量和声发射地应力测量。

其中钻孔套心应力解除法的应力测量、水压致裂地应力测量最常用孔径变形法测试包括：压磁应力计测试和孔径变形计测试，径向加压法获得变形模量和弹性模量水压致裂法可以用于深度大于300m 或超过 1000m 的深孔，假设条件：1.围岩是线性、均匀、各向同性的弹性体：2.围岩是多孔介质时，注入的流体按达西定律流动；3.初始主应力是铅直方向与钻孔一致优点：1.不需要岩石弹性常数参与计算2.避免点应力状态的局限性和地质条件不均匀性的影响3.可利用现有钻孔4.操作简单表面应变法测试包括：表面应力解除法和表面应力恢复法地应力直接测量方法：表面应力解除法、表面应力恢复法、水压致裂法水压致裂法最为普遍岩块声波测试可根据岩块密度和泊松比，计算岩块试样的动力弹性模量和泊松比以及其他参数按传播方式分：直透法和平透法作用：围岩松动圈的测定、大坝基础灌浆效果检测、 岩体动静弹模关系主要的影响因素： 换能器与测试岩体的耦合好坏波形有：弹性波、塑性波、冲击波体波包括纵波和横波，一般采用超声波的频率1000~2M 动弹模量 >静弹模量动泊松>静泊松岩体波速新鲜岩体>风化岩体孔底应变解除法应变计涂的黏合剂绝缘值不小于50M 钻孔轴向岩体位移观测是通过钻孔轴向位移计（多点位移计及滑动测微计）测量钻孔轴线方向不同深度的岩体位移。

观测方法有 测斜仪法和挠度计法测斜仪法是钻孔横向岩体位移观测中的主要方法，用测斜仪观测边坡、地下工程、 坝基等岩体工程中岩体发生的水平位移岩体应变观测的应变计有电阻式、电感式、钢弦式、光学式和机械式岩锚载荷观测主要采用环式测力计常用锚杆应力计有差动电阻式和钢弦式岩体渗压观测主要仪器是侧压管和渗压计，渗压计有差动电阻式渗压计和钢弦式渗压计岩石的力学指标：抗压、抗拉、抗剪、弹性模量、泊松比岩石的离散性：孔隙度对岩石结构有决定作用、矿物成分、结构构造离散性是客观存在的，相关性是指组成，结构相同依赖关系水的作用：改变岩石的物理状态、使岩石蠕变性降低、与组成矿物发生反应，岩石抗压试验技术：1.试件形状尺寸2.试件加工质量3.试验机压头4.加载速率。