软岩的力学特性及工程危害.

隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施

学院：环境与土木工程学院

任课老师：邓辉

姓名：邹杰

学号：2012050126

班级：地质三班

隧道软岩大变形的力学机制及

其防治措施

摘要：深埋长大隧道在克服高山峡谷等地形障碍、缩短空间距离及改善陆路交

通工程运行质量等方面具有不可替代的作用。随着我国基础建设事业的高速发展和西部大开发的进一步推进，大量深埋长大山岭隧道工程纷纷上马，特别是用于公路交通的长大山岭公路隧道得到了前所未有的发展，遇到的地质条件也越来越复杂。当隧道穿越高地应力区及软弱围岩区，常引发隧道软岩大变形等地质灾害。深埋长大隧道投资巨大、建设周期长，一般都是整个建设项目的关键性控制工期工程，因此，研究深埋长大山岭隧道软岩大变形机理，对其进行灾害预测和治理研究有着非常重要的意义。本文首先对软岩的类型力学性质进行了划分，找到软岩的特点。对隧道软岩进行了分析，为隧道软岩大变形的工程危害及处理措施提供了理论基础。介绍了区域工程地质条件，主要包括区域地质，地形地貌，地层岩性，地质构造，水文地质条件及岩体物理力学性质等。总结了隧道围岩大变形特征，在综合考虑围岩岩性、地质情况、应力特性、变形速率与累计变形量、施工与设计理念及施工扰动等多种因素的基础上，从工程性质方面着手，将云岭隧道围岩大变形定义为：在两郧(郧西-郧县)断裂影响下，隧道正常施工开挖后，围岩变形速率或累计变形量超过警戒值，且没有缓和趋势，超过预留变形量造成侵限，或者围岩产生具有累进性和明显时间效应的塑性变形且变形得不到有效约束的现象。

关键字：隧道软岩变形工程危害

一、软岩的概念

软岩是软弱不良岩层的简称。我国煤炭系统于1984年召开过矿山压力名词专题讨论会，初步将软岩定义为“强度低，孔隙大，胶结程度差，受构造切割面及风化影响显著或含有大量膨胀粘土矿物的松、散、软、弱岩层。后认为该定义还应补充软岩的流变性及高地应力情况，综合这一定义又进行了一条列的软岩分类研究工作，例如早期提出的按单一指标分类的有：①单向抗压强度小于20入且〕a的岩层称为软岩。②抗压强度与上覆岩层荷重(rh)之比小于或等于2的岩层为软岩；③松动圈厚度大于或等于1.sm的围岩称为软岩周等等。

但是此定义欠明确。突出表现以下两方面：①在软弱的岩石(岩块)、岩体(小范围)、岩层和围岩中到底定义哪一个?②是依据岩层(或其它)的基本特性来定义还是依据围岩的变形和破坏情况来定义，或是依据支护的难易程度来定义?

本文认为一个软岩概念难以包括以上所有内容，从较为科学的角度出发，应该用两个概念分别定义:

（1）沿用岩体工程分类的思想和方法，只依据岩层的物理、力学和化学等性质来定义软岩。不再涉及地应力、围岩变形和支护难易程度，其定义可为:“软

岩是松软、破碎、风化、软弱等不良岩层的总称。”

（2）从围岩的变形和破坏或支护难易程度定义一个新概念--大变形围岩。其实质是考虑支护与围岩组成的力学系统的稳定性。一个力学系统的稳定性取决于四因素，即荷载、受力材料的物理力学特性，几何形状和材料的强度。在地下工程中就是考虑地应力、岩层各方面的性质、地质影响因素和地下空间的几何形状。当围岩应力大于其强度时，支护与围岩系统就不稳定。大变形围岩可定义为:“大变形围岩是指地下空间开挖后会产生如流变，膨胀等显著时效变形且用常规支护困难的围岩。”

二、软岩的基本力学属性

软岩有两个基本力学属性：软化临界荷载和软化临界深度

（1）软化临界荷载软岩的蠕变试验表明，当所施加的荷载小于某一荷载水平时，岩石处于稳定变形状态，蠕变曲线趋于某一变形值，随时间延伸而不再变化；当所施加的荷载大于某一荷载水平时，岩石呈现明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形，这一荷载称为软岩的软化临界荷载，亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。岩石种类一定时，其软化临界荷载是客观存在的。当岩石所受荷载水平低于软化临界荷载时，该岩石属于硬岩范畴；当岩石所受的荷载水平高于该岩石的软化临界荷载时，则该岩石表现出软岩的大变形特性，此时的岩石被视为软岩。

（2）与软化临界荷载相对应地存在着软化临界深度。对特定矿区，软化临界深度也是一个客观量。当巷道位置大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护现象；但当巷道位置较浅，即小于某一深度时，大变形、大地压现象明显消失。这一临界深度，称之为岩石软化临界深度。软化临界深度的地应力水平大致相当于软化临界荷载。

三、软岩的分类

软岩可分为四大类：膨胀性软岩(也称低强度软岩)、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。（见表1）

膨胀性软岩(Swelling Soft Rock，简称S型)，系指含有粘土高膨胀性矿物在较低应力水平(<25MPa)条件下即发生显著变形的低强度工程岩体。例如，通常软岩定义中所列举的软弱、松散的岩体，膨胀、流变、强风化的岩体以及指标化

定义中所述的抗压强度小于25MPa的岩体，均属低应力软岩的范畴。产生塑性变形的机理是片架状粘土矿物发生滑移和膨胀。在实际工程中，一般的地质特点是泥质岩类为主体的低强度工程岩体。由于低应力软岩的显著特征是含有大量粘土矿物而具有膨胀性，因此，根据低应力软岩的膨胀性大小可以分为：强膨胀性软岩(自由膨胀变形>15%)、中膨胀性软岩(自由膨胀变形10%~15%)和弱膨胀性软岩(自由膨胀变形<10%)。根据矿物组

合特征和饱和吸水率两个指标可细分为三级，见表2

高应力软岩(High Stressed Soft Rock，简称Ｈ型)，是指在较高应力水平(>25MPa)条件下才发生显著变形的中高强度的工程岩体。这种软岩的强度一般高于25MPa，其地质特征是泥质成分较少，但有一定含量，砂质成分较多，如泥质粉砂岩、泥质砂岩等。它们的工程特点是，在深度不大时，表现为硬岩的变形特征；当深度加大至一定深度以下，就表现为软岩的变形特性了。其塑性变形机理是处于高应力水平时，岩石骨架中的基质(粘土矿物)发生滑移和扩容，此后再接着发生缺陷或裂纹的扩容和滑移塑性变形。根据高应力类型不同，高应力软岩可细分为自重高应力软岩和构造高应力软岩。前者的特点是与深度有关，与方向无关；而后者的特点是与深度无关，而与方向有关。根据应力水平分为三级，即高应力软岩、超高应力软岩和极高应力软岩,见表3

确定的。即能够使c>25MPa的岩石进入塑性状态的应力水平称为高应力水平。

3.节理化软岩的分级

节理化软岩(Jointed Soft Rock，简称Ｊ型)，系指含泥质成分很少(或几乎不含)的岩体，发育了多组节理，其中岩块的强度颇高，呈硬岩力学特性，但整个工程岩体在巷道工程力的作用下则发生显著的变形，呈现出软岩的特性，其塑性变形机理是在工程力作用下，结构面发生滑移和扩容变形。此类软岩可根据节理化程度不同，细分为镶嵌节理化软岩、碎裂节理化软岩和散体节理化软岩。根据结构面组数和结构面间距两个指标将其细分为三级，即较破碎软岩、破碎软岩和极破碎软岩见表4

复合型软岩是指上述三种软岩类型的组合。即高应力－强膨胀复合型软岩，简称HS型软岩；高应力－节理化复合型软岩，简称HJ型软岩；高应力－节理化－强膨胀复合型软岩，简称HJS型软岩。

软岩的物理力学特性软岩的物理力学特性软岩的物理力学特性软岩的物理力学特性

（1）软岩的成分`

软岩物质成分一般由固体相、液体相、气体相等三相组成的多相体系，有时由两相组成。固体相是由许许多多大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起，构成软岩的主要部分，称“骨架”。在颗粒间的孔隙中，通常有液相的水溶液和气体形成三相体，有时只被水或气体充填形成二相体。由于颗粒、水溶液和气体这三个基本组成部分不是彼此孤立地、机械地混在一起，而是相互联系、相互作用，共同形成软岩的工程地质性质，并决定软岩力学特性。固相颗粒是软岩的最主要的物质组成，构成软岩的主体，是最稳定、变化最小的成分，在三相之间相互作用过程中，一般居主导地位，对于固相颗粒部分，在进行软岩的工程地质研究时，从颗粒大小的组合和矿物成分，化学成分三个方面来考虑。组成软岩的液体相部分实际上是化学溶液而不是纯水。若将溶液作为纯水研究时，研究颗粒的亲水性而形成的强结合水，弱结合水、毛细水、重力水对软岩工程地质亦有很大的影响。软岩的固体相部分，实质上都是矿物颗粒，并且是一种多矿物体系。不同的矿物其性质各不相同，它们在软岩中的相对含量和粒度成分一样，也是影响软岩的力学性质的重要因素。

1）原生矿物

组成软岩固体相部分的物质，主要来自岩石风化产物。岩石经过物理风化、迁移作用、沉积作用、成岩作用而形成软岩。原生矿物仍保留着风化作用前存在于母岩中的矿物成分。软岩中原生矿物主要有：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物，此外尚有硫化物类矿物及磷酸盐类矿物。硅酸盐类矿物中常见的有长石类、云母类、辉石类及角闪石类等矿物。常见的长石类矿物有钾长石(KAISI3O8)和钙长石(CaAl2O8)。它们不太稳定，风化作用易形成次生矿物。常见的云母类矿Mn)3AlSi3O10 (OH)2)。两者都不易风化，云母类矿物含较多的Fe、Mg、K等元素。常见的辉石类和角闪石类矿物有普通辉石(Ca(Mg、Fe、Al)((Si, Al)206))和普通角闪石(Ca2Na(Mg、Fe)4(A1, Fe+3)((Si,Al)4O11)(OH)2)。氧化物类矿物中常见的有石英、赤铁矿、磁铁矿，它们相当稳定，不易风化，其中石英是软岩中分布较广的一种矿物。软岩中硫化物类矿物通常只有铁的硫化物，它们极易风化。磷酸盐类矿物主要是磷灰石。物有白云母(KAl2AlSi3O10(OH, F)2)和黑云母(K(Mg、Fe、Mn)3AlSi3O10 (OH)2)。两者都不易风化，云母类矿物含较多的Fe、Mg、K 等元素。常见的辉石类和角闪石类矿物有普通辉石(Ca(Mg、Fe、Al)((Si, Al)206))和普通角闪石(Ca2Na(Mg、Fe)4(A1, Fe+3)((Si,Al)4O11)(OH)2)。氧化物类矿物中常见的有石英、赤铁矿、磁铁矿，它们相当稳定，不易风化，其中石英是软岩中分布较广的一种矿物。软岩中硫化物类矿物通常只有铁的硫化物，它们极易风化。磷酸盐类矿物主要是磷灰石。

2)次生产物

原生矿物在一定的气候条件下，经化学风化作用，使原生矿物进一步分解，形成一种新的矿物，颗粒变得更细，甚至变成胶体颗粒，这种矿物称次生矿物。次生矿物有两种类型：一种是原生矿物中的一部分可溶的物质被溶滤到别的地方沉淀下来，形成“可溶的次生矿物”；另一种是原生矿物中可溶的部分被溶滤走

后，残存的部分性质已改变，形成了新的“不可溶的次生矿物”。可溶性的次生矿物主要指各种矿物中化学性质活泼的K、Na、Ca、Mg 及Cl、S 等元素。这些元素呈阳离子及酸根离子，溶于水后，在迁移过程中，因蒸发浓缩作用形成可溶的卤化物、硫酸盐及碳酸盐。这些盐类一般都结晶沉淀并充填于软岩的孔隙内，形成不稳定的胶结物；未沉淀析出的部分，则成离子状态存在于软岩的孔隙溶液中，这种溶液与粘粒相互作用，影响着软岩的工程地质性质。不可溶性的次生矿物有次生二氧化硅、氧化物、粘土矿物。次生二氧化硅是由原生矿物硅酸盐经化学风化后，原有的矿物结构被破坏，游离出结晶格架的细小碎片，由SiO2组成，氧化物多由三价Fe、Al和O、OH、H2O等组成的矿物，如磁铁矿等。粘土矿物是原生矿物长石及云母等硅酸盐类矿物经化学风化而成。主要有高岭石、水云母(伊利石)、蒙脱石等。粘土矿物是软岩的重要组成部分。

3）有机制

有机质由软岩中动植物残骸在微生物的作用下分解而成：一种是分解不完全的植物残骸，形成泥炭，疏松多孔；另一种则是完全分解的腐植质。有机质的亲水性很强，对软岩性质的影响很大

四、软岩的力学特性

（1）水的软化效应图1展示出第三纪泥岩在不同含水量条件下的试验结果其规律性表现为含水量越多，力学性质越差。

（2）温度效应当前地下深采矿山工程温度效应还未提到日程上来,但对高寒地区露天工程已经形成危害。例如，高寒地区的水电工程和交通、矿山边坡工程,由于冻融作用,导致岩体逐年疲劳累积,力学性质下降（如表2）

表2 软岩冻融试验结果、

围压效应显著

尽管软岩力学特性随赋存环境变化有易变性 ,但在原应力场条件下 ,其力学性能还是较高的。图2展示出软岩随赋存环境应力场扰动程度不同,其变形模量变化规律由扰动地区至未扰区逐渐提高,在未扰动区 E 值基本上是稳定的,比洞壁扰动区提高5倍多。

图1泥岩力学性质与含水量的关系

图2 极破碎纤闪石化玄武岩E与孔深关系

时间效应

软岩力学性质的时间效应表现在恒定载荷作用下岩体产生流变;在恒应变条件下岩体应力松弛。软岩力学性质与时间的相关性 ,随时间的推移有明显降低。例如 ,白坚系泥岩流变试验结果:含水量9% 的泥岩起始流变强度不到峰值强度50% ;临界等速流变强度仅接近峰值强度的65%。

关于软岩隧道的支护研究，过去人们通常认为隧道失稳是由于支护本身的强度不够，因此把如何确定支护力的大小当成研究的重点。早期的太沙基理论和普氏理论都可看作是一种被动的支护理论。新奥法的出现改变了人们的支护观念，新奥法认为应充分利用围岩自身强度来支撑自己，并及时用薄层喷射混凝土封闭围岩，进行柔性支护，同时用现场监测信息来指导施工。新奥法支护理论可看作是一种主动支护。

五．隧道支护理论的发展与现状

新奥法目前已成为隧道工程设计施工的主要方法之一，同时它也是软弱围岩支护主要的理论之一。虽然新奥法在解决软岩支护问题时有较好的效果，但是新奥法在解决软弱围岩支护与稳定等方面存在一些不足：由于新奥法是以弹塑性理论为基础的，而软岩的流变性等问题已超出了弹塑性问题所能解决的范围，以及由于人们对软弱围岩的物理含义和力学性质理解还不够，不合理地解释极软弱膨胀松散围岩隧道的变形支护机理，造成锚喷或锚喷网支护的隧道大面积垮落、坍

塌等事故，导致人力、物力的巨大浪费与损失。近些年来，许多学者针对软弱围岩问题进行了大量的研究，逐渐形成了一些有影响的理论我国软岩支护系统研究工作始于1958年，之后在20世纪80年代，先后召开了20余次与软岩工程相关的全国性会议，使地下工程软岩问题的理论研究进入了一个新的阶段。其中具有代表性的理论有：于学馥教授等人在1981年提出的“轴变论”理论，该理论认为巷道坍落可以自行稳定，可以用弹性理论进行分析，围岩破坏是由于应力超过岩体强度极限引起的，坍落改变巷道轴比，导致应力重分布，应力重分布的特点是高应力下降，低应力上升，并向无拉力和均匀分布发展，直到稳定而停止。近些年来，于学馥教授等人运用系统论、热力学等理论提出了开挖系统控制理论，该理论认为：开挖扰动破坏了岩体的平衡，这个不平衡系统具有自组织功能。冯豫、陆家梁等结合软弱围岩实际，灵活运用新奥法理论提出联合支护理论，该理论的观点可以概括为：对于软岩支护适宜采用“先柔后刚，先让后抗，柔让适度，稳定支护”。孙钧、郑雨天和朱效嘉教授等提出的喷弧板支护理论，该理论是对联合支护理论的发展。中国矿业大学董方庭教授提出松动圈理论，其主要内容是：凡是坚硬围岩的裸露隧道，其围岩松动圈都接近于零，此时隧道围岩的弹塑性变形虽然存在，但并不需要支护。松动圈越大，收敛变形越大，支护难度就越大，因此，支护的目的在于防止围岩松动圈展过程中的有害变形。何满潮教授运用工程地质学和现代大变形力学相结合的方法，通过分析软弱围岩变形力学机制，提出的以转化复合型变形力学机制为核心的一种新的隧道软弱围岩支护理论。这些理论与技术解决了大量软弱围岩支护问题，为我国地下工程的建设做出了贡献

5. 围岩弹塑性分析

隧道开挖前，围岩赋存一定的应力状态，并积存了相应的应变位能。而当隧道开挖后，部分岩体被移去，导致洞周岩体失去支撑和约束，从而打破了原有的力学平衡，产生相应的位移并牵动更深岩体的位移，直至一定深度。使得围岩体应力场重新调整，即应力重分布，并出现应力集中，导致隧道围岩体应力场及位移场分布特性发生根本性的变化。因此，研究隧道围岩应力重分布特性是判断围岩稳定与否及工程设计与施工的必要工作。

5.1隧道开挖后的应力重分布

隧道在进行开挖之前，在特定地应力场中，地下的岩体处于应力平衡的状态。然而，在隧道开挖以后，原有的天然应力状态被破坏，这样围岩中的应力就开始重新分布，切向应力增大，径向应力减小，并在洞壁处达到极限。这种应力状态的变化使得围岩向隧道临空面发生变形，并且围岩本身的裂隙也将发生扩容和扩展，这样围岩的力学性质逐渐恶化。在围岩应力条件下，在洞壁附近切向应力出现高度集中，继而使岩层屈服进入塑性状态。这时如果不及时进行适当的支护，临空塑性区就会随着变形的进一步加大而出现松动破坏。在这种情况下，可自隧道临空面向外依次将隧道围岩划分为塑性流动区、塑性软化区、塑性硬化区、弹性区四个区[113]。每个区的力学行为与岩石的全应力-应变曲线中的相应段相对应，其中弹性区对应于弹性变形阶段，塑性硬化区对应于塑性硬化阶段，塑性软化区对应于岩石的峰后软化阶段，塑性流动区对应于岩石的松动破坏阶段(如图6-1)。

六．防治措施

(1) 在总结软岩支护理论的发展与现状的基础上，通过隧道围岩弹塑性分析，以及软岩大变形隧道的开挖方法、支护设计原则和支护方法的研究，得出了软岩隧道大变形的施工对策，并将其应用于云岭隧道大变形洞段的治理，通过实际施工效果反馈，治理方案是有效适用的。

(2) 在进行软岩大变形隧道的施工时，应采取主动整治原则，控制大变形对施工造成危害，其要点包括：①初期支护应采用柔性支护，这样洞壁能发生较大的变形，从而消耗围岩中储存的部分能量；②预留变形量必须留够(宁多勿少)，防止初期支护变形过大侵入模筑混凝土净空；③要重视隧道底部的处理，仰拱应不比其他部位衬砌薄，而且应在开挖后立即浇注(仰拱不能及时浇注时，隧道应加设长锚杆)。且仰拱的曲率应比一般隧道有所加大，当采用台阶法分部开挖时，上半断面应加设临时仰拱；④加强现场监控量测，重视地质超前预报，动态控制软围岩大变形。

(3) 开挖和支护是大变形治理的现场实施阶段，直接关系到治理效果和施工安全，通过运用数值模拟技术，对隧道采用不同开挖进尺、不同开挖方法的施工过程以及不同支护参数下围岩位移的变化情况进行了模拟，得出了以下结论：①采用不同的开挖步长和开挖方法对围岩均会产生不同的应力扰动。对于非线性特征明显的软岩，应力调整是一个能量耗散的不可逆过程，因此不同的开挖步长和开挖方法都将引起不同的应力扰动效果。或者说不同的应力路径，将导致不同的终极应力场和不同的围岩位移变形量。采用1 m的开挖步长时比3 m的开挖步长时的开挖扰动更小，采用预留核心土法开挖比采用上下台阶法开挖和全断面法开挖的开挖扰动更小。②初期支护强度的增加对控制围岩变形能起到较好的效果。随着初期支护强度的增加，围岩的位移变形量(包括拱顶下沉、水平收敛和底鼓)均有不同程度的减小。

七．展望

深埋长大隧道作为陆路交通、海峡通道、水利水电及跨流域调水等大型土木工程建设项目中的一种重要结构物，它在克服高山峡谷等地形障碍、缩短空间距离及改善线路运营质量等方面具有不可替代的作用。由于大埋深及穿越地质单元的复杂性与多样性，深埋长大隧道地质灾害的发生通常具有普遍性，其中围岩大变形更是成为地下工程世界性难题之一，因此，加大深埋长大隧道围岩大变形机理及其控制技术研究的力度具有重大的现实意义。

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常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表

(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3

流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系： ' f f k K n t ∝ ? （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν （7.4） 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中，' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9 102?）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下，饱和体积模量为： n K K K f u + = （7.5） 不排水的泊松比为：

岩土力学实验室主要仪器设备

岩土力学实验室 岩土力学实验室是研究土的物理、化学以及力学性质和岩体在荷载作用下的应力、变形规律的专业实验室，拥有比较先进的教学和科研实验条件，是高速铁路建造技术国家工程实验室的一个重要组成部分。实验室以面向国民经济建设和社会发展需要，服务重大工程建设为宗旨，承担了大量的应用基础和工程研究项目。 该实验室由以下三个主要部分组成：细颗粒土试验部分，粗颗粒土试验部分，岩石试验部分。 细颗粒土试验部分包括DDS —70微机控制动三轴试验仪和GDS 全自动三轴及非饱和土试验仪，可进行细颗粒土的标准静三轴试验，非饱和土强度试验，渗透试验、应力路径试验以及细颗粒土的动强度、动弹模、阻尼比、疲劳和砂土液化试验等。 粗粒土试验部分包括SZ304型粗粒土三轴剪切仪、TAJ —2000大型动、静三轴试验仪、TA W —800大型直接剪切仪以及TGJ —500微机控制电液式粗粒土工固结仪，可进行粗颗粒土的三轴试验、直接剪切试验、蠕变试验、动强度、动弹模、阻尼比、加筋土强度试验、加筋土动力特性试验以及土与结构物的剪切试验等。 岩石试验部分主要包括;TA W —3000电液伺服岩石三轴试验仪，该试验仪可进行岩石的单轴抗压强度试验，岩石弹性模量、柏松比试验，岩石三轴抗剪强度试验，岩石蠕变试验等。 附各个仪器设备的图片 一、DDS —70微机控制动三轴试验系统 主要技术参数： 试样尺寸：mm 801.39?φ 最大轴压：1370N 最大围压：0.6Mpa 反压：0.3Mpa 频率范围：1~10Hz 最大轴向位移：20mm 二、GDS 全自动三轴及非饱和土试验系统 主要技术参数： 试样尺寸：mm 10050?φ，mm 200100?φ 最大轴压：50KN 最大围压：1.7Mpa 孔隙水压力：1.0Mpa

(完整版)岩土力学参数大全

基坑各向平均厚度（m）重度内摩擦角凝聚力土体与锚固体极限摩阻力标准值 东向南向西向北向γφ C BC DE CD EF FA AB 填土8 5 9 4 5 10 19 10 13 18 粘土 5.5 7.5 2.5 8.5 6.5 2.5 18.5 12 15 30 圆砾0.5 0.5 0.5 1 1 0.5 20 35 / 120 粉质粘土0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 19.5 19 25 60 强风化板岩 2.5 8.5 7.5 7 6.5 3.5 21.5 30 30 150 中风化板岩15 15 15 15 15 15 23.5 35 35 220

常用岩土材料力学参数 (E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K

) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要 5中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3

软岩的工程地质特性研究

随着地下工程建设规模不断扩大，在城乡建设、水电、交通、矿山、港口以及国防军事等领域都涉及软岩问题，而国家西部大开发的战略实施，大量的交通、能源与水利工程在西部的兴建，地下工程软弱围岩的稳定性和支护方法更已成为地下工程中迫切需要解决的问题。在我国天生桥、二滩、小浪底、乌江构皮滩、瀑布沟等大型水电工程中，均存在软弱岩体的流变性及围岩的稳定性问题；许多煤矿开采时间较长，由于资源开采深度的增加，使一些生产矿井软岩巷道大变形、大地压、难支护的工程问题更加突出；在软岩地区修建的桥隧工程中，围岩的稳定性同样是工程设计和施工中的重点和难点，且常常由于围岩地质条件多变，围岩、支护结构失稳事故时有发生，给人民生命财产造成巨大损失。 1 软岩的概念及其物理力学特征 1.1 软岩的概念 关于软岩的定义，总括起来，大体上可分为描述性定义、指标化定义和工程定义3类。1984年12月在昆明召开的煤矿矿山压力名词讨论会，将软岩界定为“强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层”，并从地质岩体分类的角度指出该类岩石的常见种类多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质。这是一种典型的描述性定义方式。而到了1990年至1993年间，国际岩石力学学会逐步将软岩明确定义为单轴抗压强度（ c）在0.5~25MPa之间的一类岩石。虽然此种包含具体指标的定义方式考虑了岩石的物理力学性质，但这种分类仍然属于从地质角度定义软岩的范畴，未考虑施工条件和使用环境的差异，将该定义用于工程实践中会出现一些矛盾。如地下硐室所处深度足够的浅，地应力水平足够的低，则单轴抗压强度小于25MPa的岩石也不会产生软岩的特征，工程实践中，采用比较经济的一般支护技术即可奏效；相反，单轴抗压强度大于25MPa的岩石，当其工程部位所处的深度足够的深、地应力水平足够的高，也可以产生软岩的大变形、大地压和难支护的现象。因此，地质软岩的定义用于工程实践时往往产生歧义。 近些年，工程软岩的概念被提了出来，它是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。如果说目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点，那么工程软岩的定义不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。 工程软岩要满足的条件是：

地下水和围压对软岩力学性质影响的试验研究

第26卷第11期岩石力学与工程学报V ol.26 No.11 2007年11月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，2007 地下水和围压对软岩力学性质影响的试验研究 郭富利，张顶立，苏洁，肖丛苗 (北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心，北京 100044) 摘要：常规三轴压缩试验一直是认识岩石在复杂环境(如地下水丰富和高地应力)下力学性质的主要手段，因此， 利用XTR01–01型微机控制电液伺服岩石三轴试验仪研究在不同饱水时间和不同围压下软岩强度的变化规律， 就宜万铁路堡镇隧道高地应力大变形段中所揭示的黑色炭质页岩设计了不同饱水状态下的三轴试验方案，并进行 了三轴力学性质测试，描述了软岩在饱水时间为1个月的全应力–应变曲线特征，重点探讨了围压和饱水状态对 软岩强度的影响规律，详细分析了二者对软岩强度变化的作用机制及特点。最后，根据围岩动态演化规律，结合 试验研究结论，提出高地应力软弱围岩的支护原则。 关键词：岩石力学；饱水软岩；力学性质软化；三轴试验；支护原则 中图分类号：TU 452 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2007)11–2324–09 EXPERIMENTAL STUDY ON INFLUENCES OF GROUNDWATER AND CONFINING PRESSURE ON MECHANICAL BEHA VIORS OF SOFT ROCKS GUO Fuli，ZHANG Dingli，SU Jie，XIAO Congmiao (Tunnel and Underground Engineering Research Center of Ministry of Education，Beijing Jiaotong University，Beijing100044，China) Abstract：Baozhen tunnel is the only soft rock tunnel and the key project in the Yichang—Wanzhou Railway. The very complex geological environments，such as high earth stress，deep-buried rich groundwater，very weak and cracked rock masses and asymmetric pressure along the rock strata，make self-stability of the tunnel unfavorable. During tunnel construction，the high deformation rate，intense and long-time deformation are the basic characteristics. At the same time，the deformation shows asymmetrical features and uniformities. Through analyzing the causes of large deformation，it is deemed that groundwater and high earth stress are the critical factors causing large deformation. So using XTR01–01 microcomputer electro-hydraulic servo-controlled triaxial test instrument to study the change law of soft rock strength under different saturated time and confining pressure is significant to assure the design, construction and operation safety of tunnel. The mechanical behaviors of black macker that is widely distributed in Baozhen tunnel are discussed by designing a series of triaxial compressive tests under different saturated times；and research on variation laws of mechanical properties under different confining pressures and saturated times is carried out，describing complete stress-strain curve of macker(saturated time is 1 month) with different confining pressures. The variation laws along with confining pressure and saturated time are analyzed. In addition，the mechanism and relationship between confining pressure，saturated time and strength are researched. Finally，according to dynamic evolution law of adjacent rock，the supporting principles for large deformation in weak rock and high earth stress are put forward. Key words：rock mechanics；water-saturated soft rocks；softening of mechanical properties；triaxial test；supporting principles 收稿日期：2007–06–18；修回日期：2007–07–26 基金项目：国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA11Z119) 作者简介：郭富利(1976–)，男，2003年毕业于太原理工大学采矿工程专业，现为博士研究生，主要从事岩石力学试验方面的研究工作。E-mail：guofuli1@https://www.sodocs.net/doc/9c5099736.html,

关于岩土力学与工程的发展问题.

关于岩土力学与工程的发展问题 杨光华 (广东省水利水电科学研究所广州510610 摘要:本文主要针对目前岩土力学与工程存在需要解决的一些问题,岩土力学与工程的特点及其进一步的发展问题提出一些个人看法,供同行参考。 关键词:岩土力学工程发展 中图分类号:TU431 文献标识码:A 文章编号:1008-0112(200006-0015-03 1 岩土力学理论发展的特点 岩土力学应建立于岩土材料的力学特性基础上,经典固体力学理论建立于金属材料的力学特性基础上,以土体材料为例,其与金属材料显然存在很大的区别,如土体抗拉强度很低,拉压强度不同,这就涉及到传统弹性理论解在土介质中的适用性问题。就材料的强度而言,其与金属介质明显不同的是与围压密切相关,由此发展了著名的库仑强度理论;在变形方面,土体的本构特性要比传统的金属材料复杂,经典金属的本构理论在用于表述土体材料时,明显存在局限性,如剪胀、塑性与静水压力相关等的特点是金属介质所没有的,因而需要发展适合于岩土材料的本构理论;在材料组成方面,土是三相体,受力后的变形存在三相共同作用的问题,因而其基本方程更复杂,由此而发展的太沙基有效应力原理是土力学发展的里程碑,比奥固结理论是表述饱和土中水、土共同作用较为完善的基本方程。在岩石力学中,岩体中存在节理的变形可以说是岩体力学的一个主要特征,因而产生了节理单元。由此可见,岩土力学的发展是建立于岩土材料的特点基础上的,传统固体力学的理论可以借用,但不等于照搬,只有利用现代数学力学知识,结合岩土材料的力学特点,创造性地解决岩土工程中的力学问题,岩土力学理论才会取得新的发展。 2 土体的稳定性问题

岩土力学习题1

1、何谓岩体力学？其研究对象是什么？ 2、岩体力学的研究内容和研究方法是什么？ 3、何谓岩块、岩体？岩块与岩体、岩体与土有何异同点？ 4、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？ 5、简述岩体分类的方法及目的。 6、已知岩样容重为24.5kN/m 3，比重为2.85，天然含水量为8%，试计算该岩样的孔隙率、干容重及饱和容重。 7、某岩样测得其天然密度2.24g/cm 3，饱和吸水率10%，干密度2.11g/cm 3，且已知其颗粒密度为2.85g/cm 3。试计算该岩样的大开空隙率、小开空隙率、总空隙率、吸水率、水下容重。 8、一种孔隙率为15%的砂岩，由70%的石英颗粒(比重2.65)和30%的黄铁矿颗粒(比重4.9)的混合物组成，试求其干容重及饱和含水量。 9、何谓岩石软化性？用什么指标表示？该指标在岩体工程中有何意义？ 10、何谓岩石抗冻性？通常用什么指标表示？ 11、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？ 12、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。 13、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。 14、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？ 15、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？ 16、某岩石的单轴抗压强度为8MPa ，在常规三轴试验中，当围压增加到4MPa 时，测得其抗压强度为16.4MPa ，试求其c 、φ值。 求此砂岩莫尔—库仑准则的c 、φ值。 18、将一个岩石试件进行单轴压缩试验，当压应力达到28.0MPa 时发生破坏，破裂面与最大主应力面的夹角为60°，假定遵循莫尔库仑破坏准则(直线型)。①求内摩擦角；②在正应力为零的面上的抗剪强度；③与最大主应力面成30°夹角的面上的抗剪强度；④破坏面上的正应力和剪应力；⑤岩石在垂直荷载等于零的直剪试验中发生破坏，试画出其莫尔圆。 19、 砂岩地层中，某一点初始应力状态为：1σ=34.49(MPa)、3σ=8.97(MPa)，孔隙水压力w p 因修水库而增大。试求w p 达到多大时该处的岩石破裂(假定破裂发生在峰值应力时，岩石c 、φ值分别为1.17MPa 和40°)。

岩石物理力学性质试验规程 第23部分：岩石点荷载强度试验(标准状

I C S19.020 D00 中华人民共和国地质矿产行业标准 D Z/T0276.23 2015 代替D Y-94 岩石物理力学性质试验规程 第23部分:岩石点荷载强度试验 R e g u l a t i o n f o r t e s t i n g t h e p h y s i c a l a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f r o c k P a r t23:T e s t f o r d e t e r m i n i n g t h e p o i n t l o a d s t r e n g t ho f r o c k 2015-02-04发布2015-04-01实施中华人民共和国国土资源部发布

D Z/T0276.23 2015 前言 D Z/T0276‘岩石物理力学性质试验规程“分为31个部分: 第1部分:总则及一般规定; 第2部分:岩石含水率试验; 第3部分:岩石颗粒密度试验; 第4部分:岩石密度试验; 第5部分:岩石吸水性试验; 第6部分:岩石硬度试验; 第7部分:岩石光泽度试验; 第8部分:岩石抗冻试验; 第9部分:岩石耐崩解试验; 第10部分:岩石膨胀性试验; 第11部分:岩石溶蚀试验; 第12部分:岩石耐酸度和耐碱度试验; 第13部分:岩石比热试验; 第14部分:岩石热导率试验; 第15部分:岩石击穿电压和击穿强度试验; 第16部分:岩石体积电阻率和表面电阻率试验; 第17部分:岩石放射性比活度试验; 第18部分:岩石单轴抗压强度试验; 第19部分:岩石单轴压缩变形试验; 第20部分:岩石三轴压缩强度试验; 第21部分:岩石抗拉强度试验; 第22部分:岩石抗折强度试验; 第23部分:岩石点荷载强度试验; 第24部分:岩石声波速度测试; 第25部分:岩石抗剪强度试验; 第26部分:岩体变形试验(承压板法); 第27部分:岩体变形试验(钻孔变形法); 第28部分:岩体强度试验(直剪试验); 第29部分:岩体强度试验(承压板法); 第30部分:岩体锚杆载荷试验; 第31部分:岩体声波速度测试三 本部分为D Z/T0276的第23部分三 本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本部分代替D Y-94‘岩石物理力学性质试验规程20.点荷载强度试验“三本部分与D Y-94相比,主要技术变化如下: 增加了 术语和定义 原理 两章; 增加了软岩试验时D值的测量说明; Ⅰ

附表2岩土工程物理力学指标表

表11-1 岩土参数建议值表 岩土分层岩 土 名 称 时 代 与 成 因 岩石地基 承载力特 征值 土承载 力特征 值 桩侧摩阻力 特征值(钻孔 灌注桩) 桩端阻力特 征值(钻孔灌 注桩) 桩极限侧阻力 标准值(钻孔 灌注桩) 桩极限端阻力 标准值(钻孔 灌注桩) 土体与锚固体极 限摩阻力标准值 岩石与锚 固体极限 摩阻力标 准值 地基系数 的比例系 数(灌注 桩) 岩层或土 层水平基 床系数 岩层或土 层垂直基 床系数 静止侧压 力系数 岩土泊桑 比 岩石质量 指标 基底摩擦 系数 边坡坡度高 宽比允许值 (1:n) 土石可挖性 分级 f a f ak q sa q pa q sik q sik q s q s m K s Kc K0μRQD f (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (MPa) (MPa/m2) (MPa/m) (MPa/m) (%) (1-1) 填土Q4ml60 18 18 12 0.40 0.29 0.28 支护Ⅰ～Ⅱ(3-4) 粗砂Q2al190 30 40 50 18.0 20 18 0.40 0.29 0.28 1.25 Ⅱ(4-2) 粉质粘土Q2el210 30 43 50 22.0 35 30 0.39 0.28 0.30 1 Ⅱ(11)-1 全风化板岩P t220 35 50 55 40.0 35 30 0.38 0.28 0.30 1 Ⅲ(11)-2 强风化板岩P t350 70 700 75 750 0.12 150 120 0.38 0.28 0.33 0.75 Ⅲ～Ⅳ(11)-3 中风化板岩P t800 130 1300 170 1600 0.30 170 135 0.28 0.22 10~150.38 0.5 Ⅳ(11)-4 微风化板岩P t1200 135 1500 180 1800 0.50 200 175 0.26 0.21 10~20 0.45 0.5 Ⅴ说明： 1、本表的岩土参数值，是根据勘察结果，按工程类比（工程经验）的方法经过查阅有关规程、规范、手册或通过计算而提供的可用于设计的岩土参数。 2、根据场地的岩土层物理力学性质和室内试验成果，结合相关规范规程以及工程经验，给出岩土地基承载力特征值、桩侧摩阻力特征值、桩的端阻力特征值、边坡坡度高宽比允许值等参数建议值。 3、根据场地的岩土层物理力学性质和室内试验成果，结合国家行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），给出桩的极限侧阻力标准值、桩的极限端阻力标准值等的参数建议值。 4、根据场地的岩土层物理力学性质和室内试验成果，结合相关工程经验，给出土体与锚固体极限摩阻力标准值、岩石与锚固体极限摩阻力标准值、土的泊松比等的参数建议值。 5、根据勘察结果，按国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），给出基底摩擦系数、边坡坡度高宽比允许值等的参数建议值。 表11-2 岩土参数建议值表 岩土分层岩 土 名 称 时 代 与 成 因 天然 密度 天然含 水量 孔隙比 岩（土）体剪切试验 压 缩 系 数 压 缩 模 量 变 形 模 量 渗 透 系 数 单轴极限抗压强 度标准值 导温系数导热系数 比热容 C 水上坡角 (°) 直接快剪固结快剪 粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角 干燥天然饱和 ρw е c φ c φa0.1-0.2Es1-2E0K fd fc fr (g/cm3) (%) (kPa) (°) (kPa) (°) (MPa) (MPa) （m/d）(MPa) (m2/h) (W/m·K) (kJ/kg.k) (1-1) 填土Q4ml 1.96 28.0 0.822 17100.27 7.30 1.0 0.00179 1.44 1.25 (3-4) 粗砂Q2al 1.97 23.3 25 5.0 0.00179 1.13 0.89 (4-2) 粉质粘土Q2el 1.96 26.46 0.783 26 120.24 7.70 29 0.04 0.00189 1.31 1.34 (11-1) 全风化板岩P t 1.99 26.7 0.770 28 14 0.19 9.30 32 0.10 0.00189 1.37 1.12 (11-2) 强风化板岩P t 2.70 85 30 100 0.50 7.0 1.0 1.0 0.00193 1.45 1.21 (11-3) 中风化板岩P t 2.79 90 33 0.40 10.0 5.0 3.00.00199 1.51 1.27 (11)-4 微风化板岩P t 2.76 100 35 0.20 15.0 10.0 8.0 0.00203 1.55 1.39 说明： 1.本表所称的岩土参数建议值，是根据室内试验或原位测试结果的统计值，按工程类比（工程经验）的方法而提供的岩土参数。 2.表中岩土层热物理指标建议值系根据相关工程经验的室内热物理力学性质试验成果综合提出。

岩土力学综合练习及解析

综合练习 一、填空题 1、土的塑性指数是指 减去 ，塑性指数 土性越粘。 2. 评价砂土密实度的指标有 、 、 。 3. 根据前期固结压力与目前土层所受的自重压力之比将土层分为 、 和 三种 4．土的渗透系数是指单位水力坡降的 ，它是表示土的 的指标，一般由渗透试验确定。 5．土的抗剪强度试验的目的，是测定土的抗剪强度指标 和 。 6. 为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为 、 和 三种类型。 7．地基土的固结度是指地基土在固结过程中 的变形量与 变形量之比。 8．岩石的破坏形式可分为 、 和弱面剪切破坏三种。 二、判断题 1. 不均匀系数C u 愈大，说明土粒愈不均匀。 （ ） 2 . 同一种土的抗剪强度是一定值，不随试验方法和排水条件不同而变化。 （ ） 3.根据莫尔－库伦准则可证明均质岩石的破坏面法线与大应力方向间夹角为2 45φ - o ( ) 4. 由于洞室围岩的变形和破坏而作用于支护或衬砌上的压力称为围岩压力。 ( ) 5. 洞室的形状相同时，围岩压力与洞室的尺寸无关。 （ ） 三、简答题

1. 土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示？这两个系数是怎样定义的？ 2. 试述莫尔---库伦破坏准则，什么是极限平衡条件？ 3. 确定地基承载力的方法有那些？ 4. 简述坝基表层滑动稳定性的分析计算方法。 5. 简述挡土墙后土压力的类型。

四、计算题 1. 某地基土试验中，测得土的干重度15.7kN/m3，含水量19.3%，土粒比重 2.71，液限28.3%，塑限16.7%，求(1)该土的孔隙比，孔隙度及饱和度； (2)该土的塑性指数，液性指数，并定出该种土的名称和状态。 2. 有一8m厚的饱和粘土层，上下两面均可排水，现从粘土层中心处取得2cm厚的试样做固结试验（试样上下均有透水石）。试样在某级压力下达到60％的固结度需要8分钟，则该粘土层在同样的固结压力作用下达到60％的固结度需要多少时间？若该粘土层单面排水，所需时间为多少？

岩土力学

岩土力学试题(五) 一、名词解释 1、孔隙比 2、挡土墙 3、基底附加压力 4、有效粒径 二、填空题 1、地基的破坏类型有、、。 2、按岩石质量指标压缩系数可将土体分为、、 共三种。 3、土的抗剪强度是由和两部分组成，、 是两个重要的土的抗剪强度指标，它们是随着一系列因素变化的，通常有和两种表示方法，前者不单独考虑孔隙水压力。常视其和不同，在直剪试验中模拟为快剪、慢剪和固结快剪。在三轴试验中称之为和，但此时如试验中出现孔隙水压力，也可以整理出有效应力指标C/，?/一般来说效应力指标?/要于总应力指标?，效应力指标C/要 于总应力指标C。 三、选择题 1. 土的孔隙率e值可能变化的范围为。 A. 1>e>0 B. 1≥e≥0 C. e > 0 2. 土的灵敏度可用试验加以测定。 A．三轴排水剪 B. 无側限抗压强度 C. 直剪 3.在计算地基中同一点附加应力σz时,如矩形基础当作条形基础计算, 则所算得的σz A. 偏小 B. 偏大 C. 偏小、偏大不一定 4. 当地基土的性质，基础宽度B和基础埋深D相同，正方形的极限 承载力将条形基础的极限承载力。 A．大于 B. 等于 C. 小于 5. 对于具有相同宽度的各种荷载面积, 如荷载强度相同, 则在各 种荷载面积中心下同一深度处的竖向附加应力以荷载 面积为最大。 A. 正形 B. 矩形 C. 条形 6.某垂直分层的天然土体, 分别测得垂直向渗透系数K v和水平向 渗透系数K h, 则K v K h,。 A．大于 B. 等于 C. 小于 7. 当粘性土的I L<0确时,天然土处于状态 A. 流动状态 B. 可塑状态 C. 坚硬状态 8. 在荷载作用下,饱和粘土如有条件排水固结, 则其抗剪强度将 随时间而。 A．增大 B. 减小 C. 保持不变 9.设挡土墙墙背填土是均质的，如果填土的抗剪强度增大，这时作 用在挡土墙上的土压力将。 A．减小 B. 增大 C. 保持不变 10. 超固结土欠固结与超固结土相比, 前者压缩性较后者。 A. 无区别 B. 大 C. 小 四．问答题 1．影响三轴试验结果的主要因素有哪些？ 2．简述标准贯入试验的主要工作步骤。 五．计算题 1．某条形基础下地基土体中某点的应力为: σz=250kN/m2, σx=100 kN/m2,τ=40 kN/m2。已知土的c=0, φ=300，问该点是否剪破？如σz、

岩块和岩体的地质特征概述岩体与岩块本质的区别

第二章岩块和岩体的地质特征 第一节概述 岩体与岩块本质的区别： ①岩体中存在有各种各样的结构面； ②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。 第二节岩块 一、岩块的物质组成（substance composition） 1．岩块（rock or rock block） 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。 国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。 2．岩石（rock） 具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。 3．岩块的力学性质 一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。 造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。 其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。 （1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。 ①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。 ②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。（2）碳酸盐类矿物 是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO3及酸不溶物的含量。CaCO3含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好； 泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差； 硅质含量↑，岩石性质将娈好。 碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。 （3）氧化物类矿物 以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。 硬度大，化学性质稳定。石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。 4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关 （1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英等矿物为主，物理力学性质一般很好。 （2）沉积岩：粗碎屑岩如砂砾岩等，力学性质很大程度上取决于胶结物成分及其类型；细碎屑岩如页岩、泥岩等，多以片状的粘土矿物为主，力学性质一般很差。 （3）变质岩：与母岩类型及变质程度有关。 浅变质岩如千枚岩、板岩等，多含片状矿物（如绢云母、绿泥石及粘土矿物等），岩块力学性质较差。 深变质岩如片麻岩、混合岩、石英岩等，多以粒状矿物（如长石、石英、角闪石等）为主，力学性质好。 二、岩块的结构与构造（structure and construct） 1．岩块的结构（岩石结构） 指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。 二者对岩块（石）的工程性质影响最大。

针刀整体松解术常用术式(图谱)

针刀整体松解术常用术式 针刀整体松解术是以人体弓弦力学解剖系统和网眼理论为指导，松解弓弦结合部及弦的应力集中部位的粘连、瘢痕和挛缩，调节人体力学平衡的针刀术式。 针刀治疗 ①软组织损伤型：1次； “T”形针刀整体松解术，松解枕部及颈后侧的主要软组织。 ②骨关节移位型：3次；微信号:hzylsl 第1次：“T”形针刀整体松解术。 第2次：松解病变颈椎及上、下相邻关节突关节囊及关节突韧带的粘连和瘢痕。 第3次：松解两侧颈椎横突后结节及结节间沟软组织附着处的粘连和瘢痕。 术后效果

针刀整体松解术后颈部疼痛、僵硬、酸胀明显减轻，颈部活动度增加，头痛、头晕、麻木的症状明显改善。 其他辅助治疗 ①针刀术后施颈椎弹压手法一次，进一步拉开粘连组织。 ②配合针灸、推拿、红外线等康复治疗。 针刀治疗：2次 第1次：“C”形针刀整体松解术。

第2次：松解三角肌肌腹部的粘连和瘢痕。 治疗效果 针刀整体松解术后疼痛缓解、肩关节功能恢复。 其他辅助治疗微信号:hzylsl ①针刀术后辅以肩关节上举外展手法或后伸内收手法。 ②配合针灸、推拿、红外线等康复治疗。 针刀治疗：4次

第1次：“回”字形针刀整体松解术。 第2次：松解腰椎关节突关节韧带的粘连和瘢痕。 第3次：松解胸腰结合部软组织的粘连和瘢痕。 第4次：松解坐骨神经行径路线周围软组织的粘连和瘢痕。 治疗效果 针刀整体松解术后患者腰部疼痛及放射痛明显减轻，下肢麻木症状缓解甚至消失。其他辅助治疗 ①针刀术后施腰部拔伸牵引法、腰部斜扳法或直腿抬高加压法。 ②配合针灸、推拿、红外线等康复治疗。 ★“五指定位法”适用于Ⅰ型膝关节骨性关节炎，Ⅱ—Ⅳ型参照膝关节强直的

岩土力学知识总结

岩土工程问题的基本特点:工程类型的多样性;材料性质的复杂性 ;荷载条件的复杂性 ;初始条件与边界条件的复杂性 ;相互作用问题 为尽可能求得问题的可靠解答，人们的追求与选择大致有三个梯次，退而择之。 建立严格的控制物理方程－严格精确解 基于假定建立较为精确的控制物理方程－近似理论解 必要简化假设的基础上得到的控制物理方程（微分方程或微分方程组）－寻求数值解 滑移线理论与特征线方法（Characteristics Line Method ，CLM）。 极限分析法（Limit Analysis Method，LAM） 有限单元法（Finite Element Method， FEM），包括土体应力变形、固结有限元及渗流有限元； 离散单元法(Discrete/Distinct Element Method，DEM)； 非连续变形分析法(Discontinuous Deformation Analysis ， DDA)； 岩土参数反分析法（Back Analysis Method ,BAM）； 三个常用软件应用（显式有限差分方法差分的拉格朗日法FLAC3D，基于非线性有限元的通用分析软件的ABAQUS，基于离散元方法的PFC ） 学习中应注意的问题:1）掌握每种方法的数学力学原理，基本假定和适用范围； （2）弄清每种方法对岩土体材料模型及其参数的要求； （3）弄清每种方法对岩土体材料与结构的相互作用模型及其参数的要求，包括岩石块体之间的关联和相互作用； （4）分析岩土体是否存在渗流和与水的相互作用或其它耦合问题 （5）分析初始条件、边界条件和荷载特征等，确定模拟思路，正确建模； （6）对于反演分析，要研究和分析已知数据，明确待求未知量，选择恰当方法。 对于土体，滑移线理论、极限分析理论与力的极限平衡理论同属极限状态理论的范畴，都是求土体达到极限状态时解答的理论方法。这些理论方法都是假定分析对象服从库仑材料破坏准则，求解时不考虑材料到达极限状态的过程，即不考虑材料的具体应力应变关系，从而求得土体达到极限状态时的解答，但他们各自求解问题的视角和方法不同。

人体弓弦力学系统力平衡失调与疾病发生发展及针刀治疗的关系

人体弓弦力学系统力平衡失调与疾病发生发展及针刀治疗 湖北中医药大学针刀医学教研室？张天民吴绪平 1976年朱汉章教授发明针刀以来，全国各地医院应用针刀治疗了众多慢性软组织损伤类疾病及骨质增生性疾病，只要使用过针刀治疗的大夫，无不为针刀神奇的疗效所折服。由于过去的针刀治疗主要以压痛点针刀治疗为主。临床上频频出现针刀治疗术后无效，或者有效率高治愈率低的缺点。究其原因，过去的针刀基础理论体系自身不完善，更多地借用了中医经络学理论及脊柱相关病因学理论，从而导致针刀治疗机理模糊，限制针刀医学的纵深发展。笔者经过近十年来的针刀临床研究，提出了慢性软组织损伤病理构架的网眼理论及网眼理论的物质基础一一人体弓弦力学系统，阐述了人体力学解剖结构在慢性软组织损伤，骨质增生类疾病以及慢性内脏疾病发生发展过程中所起的基础性作用，为针刀治疗这类疾病奠定了人体力学解剖基础。 1人体弓弦力学系统 运动是人体的根本属性之一，人类在逐渐进化过程中，为了生存，在人体各骨骼与软组织之间形成了力学连接，这种力学连接类似弓箭连接，骨骼为弓，软组织为弦，软组织在骨的附着部为弓弦结合部。笔者将人体骨与软组织的力学连接系统命名为人体弓弦力学系统。 按照力学规律，弓弦力学系统由动态弓弦力学单元和静态弓弦力学单元和辅助装置三个部份组成。静态弓弦力学单元是以骨为弓，以连接骨骼之间的关节囊、韧带、筋膜为弦，它的功能是维持人体正常姿势；动态弓弦力学单元是在静态弓弦力学单元的基础上增加了一个弦即肌肉，它的功能是以肌肉为动力，形成骨骼杠杆力学系统，它的功能是使人体骨关节产生主动运动；辅助装置是维持人体弓弦力学系统发挥正常功能的辅助结构，包括籽骨、副骨、滑液囊，皮肤、皮下组织、脂肪等。籽骨、畐9骨的作用是在人体运动应力最集中部位，将一个弓弦力学系统分为两个，从而最大限度地保持该部位的运动功能，比如，髌骨将膝关节分为以髋骨、股骨、髌骨为弓以股四头肌为弦的动态弓弦力学系统和以髌骨胫骨为弓以髌韧带、髌周支持带为弦的静态弓弦力学系统；滑液囊的作用是弓弦结合部（软组织在骨面的附着处）周围分泌润滑液，减少软组织起止点与骨骼的磨擦，皮肤、皮下组织、脂肪保护弓弦力学系统不受外界的干扰和破坏。 弓弦力学系统分类 单关节弓弦力学系统是弓弦力学系统的基础，它是以骨骼为弓，以关节囊、韧带、筋膜、肌肉为弦，关节囊、韧带、筋膜及肌肉在骨骼的附着处称为弓弦结合部。单关节弓弦力 学系统组成众多的人体力学传导体系，以保持人体正常的姿势，完成各种运动力学功能。

软岩力学特性试验

软岩力学特性试验 软岩是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质，其基本力学理论和方法迫切需要深入研究。 软岩问题一直是困扰隧道运行和建设的重大难题之一。每年约有800万米的巷道在软弱围岩中开掘，随着开挖深度的增加，软岩问题愈趋严重，直接影响工程安全生产，危及人身安全。 通过可学的试验判定软岩两个基本力学属性：软化临界荷载和软化临界深度，从而判断是否属于软岩工程，杜宇转雀帝实施工程设计极为重要。 软岩的基本属性 软岩之所以能产生显著塑性变形的原因，是因为软岩中的泥质成分和结构面控制了软岩的工程力学特性，一般说来，软岩具有可塑性，膨胀性，崩解性，分散性，流变性，触变性和离子交换性。 可塑性 可塑性是指软岩在工程力的作用下形成变形，去掉工程力之后这种变形不能恢复的性质。低应力软岩、高应力软岩和节理化软岩的可塑性机理不同，低应力软岩的可塑性是由软岩中泥质成分的亲水性和结构面扩容共同引起的。 节理化软岩的可塑性变形是由于软岩中的缺陷和结构面扩容共同引起的，与粘土的矿物成分吸水软化的机制没有关系。描述结构面扩容，一般用塑性扩容内变量θp，这方面的研究尚待进一步深入。高应力软岩的可塑性变形机制比较复杂，前述两种机制（结构面扩容机制和粘土矿物吸水软化机制）可同时存在。 膨胀性 软岩在力的作用下或在水的作用下体积增大的现象，称为软演的膨胀性。根据产生的膨胀钉激励，膨胀性可分为内部膨胀性，外部膨胀性和应力扩容膨胀性三种。 内部膨胀是指水分子进入晶胞间而发生的膨胀。在常温下观察蒙脱石的层间水状态，则可见到其层间成平行水分子并有规则的层面排列。和水继续作用，则水分子层相继在层间平等堆积，扩大层间距离。 外部膨胀性是极化水分子进入颗粒与颗粒之间产生的膨胀性。因为粘土矿物都是层状硅酸盐，所以其表面积主要是底表面积。也就是说，水主要存在于小薄片之间，并使其膨胀，这种膨胀性称为外部膨胀性。 扩容膨胀性是软岩受力后其中的微裂隙扩展、贯通而产生的体积膨胀现象，故亦称应力扩容膨胀性。如果说内部膨胀是指层间膨胀、外部膨胀是指粒间膨胀的话，扩容膨胀则是集合间体系或更大的微裂隙的受力扩容。 崩解性 低应力软岩和高应力软岩、节理化软岩的崩解机理是不同的。低应力软岩的崩解性是软岩中的粘土矿物集合体在与水作用使膨胀应力不均匀分布造成崩裂现象；高应力软岩和节理化软岩的崩解性则主要表现为在航道工程力的作用下，由于裂隙发育的不均匀造成局部张应力集中引起的向空间崩裂、片帮现像。