岩体力学与特殊土笔记

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1、岩体力学与特殊土笔记一、岩石的抗风化指数用三个指标来表征岩石的抗风化特性：软化系数、岩石耐崩解指数、岩石的膨胀性。1、软化系数饱和单轴抗压强度/干燥状态下的单轴抗压强度的比值。反映了岩石遇水强度降低的一个参数、该值越小，表示岩石受水的影响越大。2、耐崩解指数：两次循环后的的残留烘干质量/岩实验前的烘干质量。甘布儿认为与岩石成岩的地质年代无明显关系。与岩石的密度成正比，与岩石的含水量成反比。3、岩石的膨胀性：自由膨胀率、侧向约束膨胀率、膨胀压力。（1）、自由膨胀率：径向和轴向。（2）、侧向约束膨胀率：轴向（3）、膨胀压力：保持体

2、积不变所增加的压力。二、岩石的其他特性岩石的抗冻性：冻融后的饱和强度/冻融前的饱和抗压强度。产生原因：各矿物的膨胀系数的不同，水在0摄氏度下结冰，体积增加。三、岩石的强度特性。单轴抗压、抗拉、剪切、三轴压缩。（一）、岩石的单轴抗压1、实验要求：加压速度，0.5-1mpa/s；直径4.8-5.4cm；高度是直径的2-2.5倍。不平整度不大于0.05mm。高度误差0.3mm；角度误差0.25°。2、破坏状态：（1）、圆锥破坏：摩擦力，和压板接触的地方为压力，其余地方为拉力。（2）、柱状劈裂破坏：消除摩擦，反映岩石本身的破坏形式。3

3、、影响因数：（1）、承压板的摩擦力。承压板刚度：刚度大为山型；刚度小为抛物线型。（2）、岩石的形状和尺寸：方型容易产生应力集中。采用圆形。（3）、加载速率：最好是控制岩石的变形速率。（二）、岩石的抗拉强度1、实验方法：直接拉伸法：夹具粘结力和轴心力。实验难度大。抗弯法：三点或四点加载。劈裂法（巴西法）：间接，有理论依据。点荷载实验法：15个试样。（三）、岩石的抗剪强度抗剪断试验；抗切试验；弱面抗剪切试验。（四）、岩石的三轴压缩试验低围压：劈裂破坏。高围压：塑性流动破坏。三轴压缩试验的影响因数：侧向压力的压力：一般是围压增大，最

4、大主应力也增大的意思。大理石是随着围压的增大，主应力也减少。试件的尺寸与加载速率；加载路径对强度的基本无影响；孔隙压力对岩石的影响较大。三、岩石的变形特征（一）、曲线岩土力学11、OA段，压密，上凹阶段。孔隙外力作用。2、AB段：弹性阶段，是直线阶段；弹性模量和泊松比。斜率：平均模量；初始模量：在原点的切线模量；切线模量：任意一点的模量；割线模量：任意一点到坐标原点的模量；割线模量E50，是最大模量岩石峰值模量的一半。3、BC阶段：塑性阶段：下凹曲线；4、应变曲线的类型：产生原因：成岩条件；矿物成分；胶结物质；后期所经历的地质

5、作用。（二）、曲线类型直线型曲线：弹性；脆性；很坚硬的岩石：石英岩，玄武岩。下凹型曲线：弹塑性，石灰岩和粉砂岩，明显的塑性变形。上凹性曲线：较大的孔隙，但是岩石比较坚硬；片麻岩。S型曲线：塑弹塑性。大理岩。（三）、变形特性1、σ2=σ3的变形（1）、随围压的增加，岩石的屈服应力也增大。（2）、岩石的弹性模量也增大，围压增大，有增大的趋势。（3）、围压的增大，峰值所对应的变形有所增大，体现出低围压的脆性向高围压的塑性转变。2、σ2≠σ3的变形σ3为常数，在不同的σ2作用下，岩石的变形特点：（1）随着σ2的增大，岩石的屈服应力有所

6、增大。（2）弹性模量不受σ2的控制。（3）随着σ2的增大，岩石由塑性往脆性变化。σ2为常数，在不同的σ3作用下，岩石的变形特点：（1）、岩石的屈服应力不变；（2）、岩石的弹性模量不变；（3）、始终保持作塑性破坏。（四）、岩石的流变特性岩石的蠕变；岩石的应力松弛；岩石的长期强度。（一）、岩石的蠕变1、AB段：瞬时蠕变。曲线为下凹型；逐渐向直线型过度，随着时间的推迟，应变全部恢复，称为弹性后效。2、BC阶段：稳定蠕变阶段，直线变化，和粘滞系数有关，弹性变形不能全部恢复。3、C点以后阶段：为非稳态蠕变，变形加剧，上凹，短暂时间后试件

7、将破坏。岩石蠕变的影响因数：1、应力水平：小应力只有一、二阶段；中等应力（0.6-0.9）才是产生蠕变。2、温度：高温的应变量和斜率都比低温下的应变量低得多。3、湿度：饱和状态的应变速率和总应变量大大大于干燥的情况。四、岩石的强度理论（一）、摩尔强度理论1、计算公式：??c??tan?2、优点：使用方便，物理意义明确；缺点：不能解释岩石的破坏机理；忽略了中间应力的影响；（15%）。岩土力学2（二）格里菲斯强度理论判据从理论上解释了岩石内部的裂纹拓展现象，并能较正确的说明岩石的破坏机理。1、格里菲斯强度理论的基本思想：（1）、脆

8、性材料内部有很多椭圆裂纹，尖端产生内力集中。（2）、根据理论依据，随着外力的增大，裂纹随着与最大拉应力成直角的的方向发展，单轴压力下尖端附近。?2?E?（3）、能量：?t?????c?2、格里菲斯强度判据：1/2?1??3?0,?3???t(?1??3)2?1??3?0,?8