重庆大学采矿工程考研专业课真题岩石力学标准参考答案权威机密准确.docx

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重庆大学采矿工程考研专业课真题岩石力学标准参考答案权威机密准确

1.岩石的容重与比重

容重的定义:

单位体积(包括岩石内孔隙体积)的重量。

影响因素:

组成岩石的矿物成分、孔隙发育程度及其含水量。

岩石的容重一定程度上反映出岩石力学性质的优劣,容重大,相应力学性质就好。

反之愈差。

根据含水状况分为天然容重

、干容重

和饱和容重

测量方法:

量积法(直接法)、水中称重法或蜡封法。

量积法测干容重,

为被测岩样在105~110度的温度下烘干24小时的重量(kN);

遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石不能用水中称重法测容重。

而蜡封法适用于不能用量积法或水中称重法测容重的岩石。

取烘干岩样系上细线,称重为

持线将岩样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中,取出,检查岩样是否密封完好,如未密封完好,再用蜡液封好,冷却后称重记为

,然后浸水后称重

,则

为蜡的容重。

若已知天然含水率,则可根据干容重

计算天然容重

为岩石的天然含水率(%)

比重:

岩石固体部分的重量和4

时同体积纯水重量的比值。

影响因素:

组成岩石的矿物比重及其在岩石中的相对含量,成岩矿物的比重愈大,则岩石的比重愈大。

反之愈小。

岩石的比重一般为2.5~3.3.

2.试论述岩石的水理性与空隙性

岩石与水相互作用时所表现的性质称为

岩石的水理性。

包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。

A天然含水率

天然状态下岩石中水的质量mw与岩石的

烘干质量mdr的比值,称为岩石的天然含水率,以百分率表示,即:

B吸水性

定义:

岩石在一定条件下吸收水份的性能。

影响因素:

孔隙的数量、大小、开闭程度和分布情况等。

表征岩石吸水性指标吸水率、饱和吸水率、饱水系数。

(1)吸水率

是岩石在常压下吸入水的质量与其烘干质量

的比值,即

式中,

为烘干岩样浸水48小时后的总质量。

(2)饱和吸水率是岩石在强制状态下岩石吸入水的质量与岩样烘干质量的比值,即

式中,

为岩石的饱和吸水率;

为真空抽气饱和或煮沸后之间的质量(kg)。

(3)饱水系数

是指岩石吸水率与饱和吸水率的比值,即

C透水性

透水性:

岩石能被水透过的性能

达西定律:

当地下水沿着岩石中的孔隙或裂隙流动时,其水流速度与水力梯度成正比,即

D软化性

定义:

岩石浸水后强度降低的性能

软化系数:

式中:

为岩石的软化系数

为饱水岩样的抗压强度(MPa)

为自然风干岩样的抗压强度(MPa)

E抗冻性

定义:

岩石抵抗冻融破坏的性能,岩石的抗冻性常用抗冻系数来表示。

抗冻系数:

式中,

为岩石的抗冻系数,

为岩石冻融的抗压强度(kpa)。

为岩样冻融后的抗压强度(kpa)。

空隙性:

组成岩石的数量不同、成因各异的孔隙裂隙,是岩石的重要结构特征,用孔隙率n表示,即岩石内部孔隙体积与岩石总体积之比。

空隙率反映了孔隙裂隙在岩石中所占的百分率,孔隙率越大,表明岩石中的孔隙裂隙越多,岩石的力学性能越差。

3.论述影响岩石力学性质的主要因素

A)水对岩石力学性质的影响

地下水包括结合水和重力水。

对岩石力学性质影响的5个方面:

连接作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用

B)温度对岩石力学性质的影响

随着温度的增高,岩石的延性加大,屈服点降低,强度也降低。

C)加载速度对岩石力学性质的影响

加载速率越快,测得的弹性模量愈大,获得的强度指标值超高;反之越小。

随着加载速率的降低,岩石的延性加大,屈服点降低,峰值强度也降低。

D)围压对岩石力学性质的影响

随着围压的增高,岩石的延性加大,屈服点增加,峰值强度也增加。

E)风化对岩石力学性质的影响

主要表现在以下3个方面:

降低岩体结构面粗糙度并产生新的裂隙进一步破坏岩体的完整性,矿物成分发生变化,结构和构造发生变化。

F)岩石的各向异性等其它因素。

影响岩体力学性质的基本因素有:

结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体结构力学效应(爬坡角效应,尺寸效应和名向异性)和环境因素特别是地下水和地应力的作用。

4.通过试验确定岩石试件强度指标受如下因素影响:

1)试件尺寸。

一般情况下,试件尺寸越大,获得的强度值越低。

2)试件形状。

如正方体、长方体和圆柱体试件在同样加载条件下获得的强度指标不同。

3)试件三维尺寸。

如单轴试验时,高径比小的试件所测得的强度指标比高径比大的试件强度大。

通常规定高径比为2.5~3.

4)加载速率。

加载速率越大,获得的强度指标越高。

5)温度、湿度,加载路径,荷载条件等也会影响岩石试验强度指标。

如饱和抗压强度比干试件所测得的强度指标小。

5.岩体结构分类方案:

岩体的定义:

由岩块和结构面组成的天然地质体。

第一依据:

结构面类型(结构级序)

软弱结构面-I级岩体结构(有充填物)

坚硬结构面-II级岩体结构(无充填物)

第二依据:

结构面切割程度及结构体类型     (岩体结构基本类型)

I级岩体结构:

块状岩体结构-块裂结构板状岩体结构-板裂结构

II级岩体结构:

结构面贯通切割-碎裂结构结构面断续切割-断续结构无显结构面切割-完整结构

亚类划分依据:

岩体的原生结构

块状的-块状碎裂结构

层状的-层状碎裂结构

完整结构岩体:

受结构面切割程度很低,完整性较好的岩体。

多半是碎裂结构岩体中结构面被后生压力愈合和胶结愈合作用而成。

块裂结构:

该类岩体是由至少一组软弱结构面切割及坚硬结构面参与切割成块状结构体的高级序岩体结构。

其结构体为层状原生结构岩体,其软弱结构面主要为断层、层间错动等.参与切割的坚硬结构面一般延展较长,亦多数为错动过的坚硬结构面。

板裂结构:

主要发育于经过褶皱作用的层状岩体内.受一组软弱结构面切割,结构体呈板状.软弱结构面主要为层间错动面或块状原生结构岩体内的似层间错动面。

结构体多数为组合板状结构体,有的亦为完整板状结构体。

碎裂结构岩体:

被结构面切割成大小不等、形状不一的碎块。

可分为块状碎裂结构岩体及层状碎裂结构岩体两亚类,它们的共同点是切割岩体的结构面是有规律的,即主要为原生结构面及构造结构面。

块状碎裂结构岩体结构体块度大,大多为1-2m,但块度较均匀。

层状碎裂结构岩体块度小,其块度与岩层厚度有关。

断续结构岩体:

特点是显结构面不连续,对岩体切而不断,个别部分亦有连续贯通结构但这种部位很少,多数为不连续切割,形不成结构体。

宏观上具有连续介质特点,微观上多数不连续,应力集中现象明显。

散体结构分两亚类:

①碎屑状散体结构岩体

 ②糜棱化散体结构岩体

碎屑状散体结构岩体的特点是“杂乱无序”,即结构面无序分布、结构面中有软弱的也有坚硬的,结构体主要为角砾,常充填夹杂有泥质成分。

糜棱化散体结构岩体主要指断层泥而言。

岩体结构的相对性及工程岩体结构的唯一性:

对于工程岩体而言,由于工程规模和尺寸的变化,岩体结构也发生相对变化。

因此,岩体结构具有相对性,只有在确定的地质条件和工程尺寸条件下,工程岩体结构才是唯一确定的。

实际岩体是比较复杂的,不是绝对的属于哪一种结构,多数是介于这种和那种之间,在实际岩体结构划分时,需要有一种模糊的观点,只能择其趋向而定。

6.论述岩石流变特性以及岩石蠕变变形曲线的基本特征。

1)a.流变性定义:

岩石的流变性是指岩石材料的应力-应变与时间因素有关的性质,材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。

岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。

b.蠕变、松弛与弹性后效

蠕变:

当应力不变时,变形随时间增加而增长的现象。

松弛:

当应变不变时,应力随时间增加而减小的现象。

弹性后效:

加载或卸载时,弹性应变滞后于应力的现象。

c.流变方程包括本构方程、蠕变方程和松弛方程。

所有流变模型均可由三个基本元件组成,包括弹性元件H,粘性元件N和塑性元件Y。

2)蠕变变形曲线的基本特征

当岩石在某一较小的恒定荷载持续作用下,其变形量虽然随时间增加有所增加,但蠕变变形的速率则随时间而减少,最后变形趋于一个稳定的极限值,这种蠕变称为稳定蠕变。

稳定蠕变一般不会导致岩体整体失稳。

当荷载较大时,超过岩石的长期强度,蠕变不能稳定于某一极限值,而是无限增长直到破坏,这种蠕变称为不稳定蠕变。

不稳定蠕变最终导致岩体整体失稳破坏。

典型的非稳定型蠕变曲线可分为4个基本阶段:

(1)瞬时弹性变形阶段(OA):

(2)第一蠕变阶段(AB):

,应变速率随时间增加而减小,又称减速蠕变阶段。

(3)第二蠕变阶段(BC):

,应变速率保持不变,又称等速蠕变阶段。

(4)第三蠕变阶段(CPD):

应变速率迅速增加直到岩石破坏。

又称加速蠕变阶段。

一种岩石既可发生稳定蠕变也可发生不稳定蠕变,这取决于岩石应力的大小,超过某一临界应力时,蠕变向不稳定蠕变发展,小于此临界应力时,蠕变按稳定蠕变发展。

蠕变变形总量:

式中:

为瞬时弹性应变,

为与时间有关的一次蠕变、二次蠕变、三次蠕变。

7.岩体的长期强度

一般情况下,当荷载达到岩石瞬时强度(通常指岩石单轴抗压强度)时,岩石发生破坏。

在岩石承受荷载低于其瞬时强度的情况下,如持续作用较长时间,由于流变作用,岩石也可能发生破坏。

因此,岩石的强度是随外载作用时间的延长而降低,通常把作用时间t→∞的强度(最低值)

称之为岩石的长期强度。

 长期强度曲线及其指数型经验方程:

确定岩石长期强度的方法一:

通过不同应力水平σ1>σ2>σ3>…下的长期恒载实验绘制的蠕变曲线簇,确定其加速蠕变达到破坏前的应力τ及其荷载作用所经历的时间t,并绘制破坏应力与破坏时间之间的σ-t关系曲线,此曲线即为长期强度曲线,其水平渐近线在应力τ轴上的截距即为所求之长期强度s∞。

确定岩石长期强度的方法:

通过不同应力水平σ1>σ2>σ3>…下的长期恒载实验绘制的蠕变曲线簇,确定荷载作用所经历的同一时间t时不同应力σ下的蠕变ε,并绘制应力σ与蠕变ε之间的关系曲线,其对应于t∞的σ-ε曲线的水平渐近线在应力σ轴上的截距即为所求之长期强度s∞。

8.岩石的物理性质

1)岩石的容重(密度)

①定义:

单位体积的岩石的质量称为岩石的密度,单位体积(包括空隙的体积)的岩石的重力称为岩石的容重。

②影响因素分类

矿物成分、孔隙发育程度、含水量

③测量方法

量积法、水中称重法、蜡封法

2)岩石的比重

岩石的比重就是指岩石固体的重量与同体积水的重量之比。

岩石固体体积,就是指不包括孔隙体积在内的体积。

岩石的比重可在实验室进行测定,其计算公式为:

3)岩石的孔隙性

定义:

即岩石中发育有裂隙和孔隙的性质。

孔隙度:

即描述岩石的裂隙和孔隙发育的程

度,其衡量指标为孔隙率(n)或孔隙比(e)。

闭型空隙:

岩石中不与外界相通的空隙。

开型空隙:

岩石中与外界相通的空隙。

4)岩石的水理性

天然含水率、吸水性、透水性、软化性、抗冻性

5)岩石的碎胀性

定义:

岩石破碎后的体积比原体积增大的性能。

碎胀系数:

其中:

V和VP为岩石破碎前、后的体积。

永久碎胀系数:

岩石破碎后的体积将随时间的变化而逐渐减小,并逐渐趋于稳定,岩石体积不再发生变化是的碎胀系数即永久碎胀系数。

9.岩石的变形特性

a.岩石变形的定义

所谓岩石的变形是指岩石在外界因素(通常指外力作用)的影响下,所产生的形态变化。

b.岩石变形的表示方法

在以应力为纵轴、以应变为横轴的直角坐标系中绘制的各类应力-应变关系曲线来表述。

c岩石变形的一般特征:

1.岩石一般不遵从虎克定律,在加载过程中也不出现明显的屈服极限点,其应力-应变曲线也非严格的直线;

2.岩石一旦在外力作用下产生了变形,不论该变形有多小,卸载后都或多或少地残留有一定数量的永久变形(亦称塑性变形),且该永久变形的大小将随外力的增加而增大,该现象在结构疏散或软岩中更为突出;

3.反复加、卸载过程中,每对加、卸载曲线都不互相重合,其间呈现所谓“塑性滞环”现象,这表明岩石在反复加、卸载过程中,其应力-应变曲线具有明显的非单值性。

但若将加、卸载值固定,并反复进行,则相应的“塑性滞环”的面积将可能随加、卸载循环次数的递增而减少,且其卸载至零时的永久变形量也随循环次数的递增而降低;

4.节理、裂隙较多的岩石,在受载初期在应力-应变曲线上表现为弹塑性,而对于结构致密坚硬的岩石,则在应力-应变曲线上表现为弹脆性;

5.描述岩石的变形特性时,所采用的“线性”、“可逆”等等术语,都是简化近似的概念,而像“弹性极限”、“弹性模量”、“泊松比”等材料参数也都是在一定条件下的近似值或平均值。

d.岩石变形的三种基本类别

1)弹性变形

在受外力作用的瞬间即产生全部变形,而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的变形。

2)塑性变形

受外力作用后产生变形,在外力去除(卸

载)后变形不能完全恢复的变形。

3)粘性变形:

受外力作用后变形不能在瞬时完成,且

其应变率随应力增加而增加的变形。

10.岩体的水力学性质

1)岩体与土体渗流的区别

土体的结构疏松,以孔隙的为(除黄土具孔隙与裂隙双重介质特征外)。

土体的渗流特点:

①土体渗透性大小取决于岩性,土体中颗粒愈细,渗透性愈差;②土体可以看作多孔连续介质;③土体的渗透性一般具有均质(或非均质)各向同性(黄土为各向异性)特点;④土体渗流符合达西定律。

岩体以裂隙渗流为主,岩体的渗流特点:

①岩体渗透性大小取决于岩体中结构面的性质及岩块的岩性;②岩体渗流以裂隙导水,微裂隙和岩石孔隙储水为其特色;③岩体裂隙网络渗流具有定向性;④岩体一般看作非连续介质(对密集裂隙可看作等效连续介质);⑤岩体的渗流具有高度的非均质性和各向异性;⑥一般岩体中的渗流符合达西渗流定律(岩溶管道流一般属紊流,不符合达西定律);⑦岩体渗流受应力场影响明显;⑧复杂裂隙系统中的渗流,在裂隙交叉处,具有“偏流效应”,即裂隙水流经大小不等裂隙交叉处时,水流偏向宽大裂隙一侧流动。

11.岩体空隙的结构类型

按岩体空隙结构分布:

①多孔连续介质;②裂隙网络介质;③狭义双重介质;④广义双重介质;⑤岩溶管道网络介质。

按岩体空隙形成机理:

①原生空隙结构;②次生空隙结构。

按岩体空隙的表现形式:

①准孔隙结构;②裂隙网络结构;③孔隙-裂隙双重结构;④溶隙-管道(或暗河)双重结构。

按岩体结构面的连续性:

①连续介质;②等效连续介质;③非连续介质。

12.岩体的渗流问题

岩体的渗透性:

岩体允许透过流体的能力,用渗透率、渗透系数、渗透率张量和渗透系数张量描述。

渗透率:

表征岩体介质特征的函数,描述了岩体介质的一种平均性质,表示岩体介质传导流体的能力。

均质各向同性多孔介质:

单裂隙介质:

裂隙系统,岩体的等效渗透率:

α为待定系数;λ与岩体裂隙粗糙度有关的系数,裂隙平直光滑无充填物时,λ=1/12,否则λ<1/12;b——初始应力状态下单裂隙隙宽;d——岩体颗粒的有效粒径。

渗透系数:

也叫水力传导系数(率),是岩体介质特征和流体特征的函数。

描述了岩体介质和流体的一种平均性质。

表征地下水流经空间内任一点、某一区域或裂隙段上介质的渗透性。

岩体裂隙介质,渗透系数:

若考虑异常温度:

岩体的渗透率张量:

描述岩体介质各个方向上的不同渗透性能。

岩体空间内不同点上渗透率张量构成了岩体系统内介质的渗透率张量场。

与裂隙几何形状(如裂隙宽、间距或密度、粗糙度等)有关;

岩体的渗透系数张量:

描述岩体介质和介质内流动的流体在空间同一点上不同方向上的渗透性能的量。

岩体空间上不同点或不同区域上平均渗透系数张量的集合。

与裂隙几何形状和流体的性质(容重和粘滞性等)。

13.地下水渗流对岩体力学性质的影响

①物理作用:

润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用

②化学作用:

离子交换、溶解和溶蚀作用、水化作用、水解作用、氧化还原作用、沉淀作用及超渗透作用等。

③力学作用:

⑴空隙静水压力通过减小有效应力降低岩土体的强度和使岩体裂隙扩容变形,空隙动水压力以切向推力降低岩土体抗剪强度。

⑵未充满空隙的地下水使岩土体中的有效应力增加:

⑶充满空隙的地下水使岩土体中的有效应力减小:

⑷多孔连续介质岩土体中充满流动的地下水时有静水压力和动水压力,动水压力:

(γ为容重,J为水力梯度)

⑸裂隙岩体中充满地下水时,地下水对裂隙壁面有垂直于裂隙壁面的静水压力和平行于裂隙壁面的动水压力。

动水压力:

b为裂隙宽度。

14.岩体的质量评价及分类

岩体质量评价及分类的意义:

由于组成岩体的岩石性质、组织结构不同,以及岩体中结构面发育情况差异,致使岩体力学性质相当复杂。

为了在工程设计与施工中能区分出岩体质量的好坏和表现在稳定性上的差别,需要对岩体做出合理分类,作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一,同时也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作。

分类方法:

按目的,分为综合性分类和专题性分类;按所涉及的因素多少,分为单因素分类与多因素分类。

单一因素分类法:

A按岩石质量指标(RQD)分类

分类

很差

一般

很好

RQD

<25

25~50

50~75

75~90

>90

B按岩体结构类型分类

考虑各类结构的地质成因,突出岩体的工程地质特性。

首先把岩体结构分为:

整块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构,对前三类中每一类又分为2~3个亚类。

此种分类方法对重大岩体工程地质评价比较好。

多因素综合分类方法:

A、乘积法与和差法:

乘积法:

根据各参数分级评分值的乗积值对岩体进行分类。

和差法:

根据各参数分级评分值的代数和对岩体进行分类。

B、按岩体质量分级分类:

岩体基本质量指标BQ:

按BQ值和岩体质量的定性特征将岩体划分如下:

>550

550~451

450~351

350~251

<250

地下工程BQ值还考虑地下水影响修正系数、主要软弱结构面产状影响修正系数、天然应力影响修正系数进行修正,修正后的BQ值:

对于边坡岩体和地基岩体分级的修正,未作严格规定。

C、按岩体地质力学分级分类(CSIR法)

该分类指标值RMR由岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水5种指标组成。

分类时,各种指标的数值按一定标准评分,求和得总分RMR值,再作适当修正,从而求得所研究岩体的类别(5级)及相应的无支护地下工程的自稳时间和岩体强度指标(c,φ)值。

D、巴顿岩体质量(Q)分类(NGI法)

——节理组数;

——节理粗糙系数

——节理水折减系数;

——应力折减系数。

该分类反映了岩石质量的三个方面:

为岩体的完整性;

表示结构面(节理)的形态、充填物特征及其次生变化程度;

表示水与其它应力存在时对岩体质量的影响。

分类时,根据这6个参数的实测资料,确定各自的数值,求得Q值把岩体分成9类。

Q分类法考虑的地质因素较全面,把定量评价与定性分析结合起来了,对软、硬岩体均适用,在处理极软弱岩体中,推荐采用此分类法。

岩体质量评价及其分类的发展趋势:

①运用多因素综合指标。

力求充分考虑各种因素的影响和相互关系,把岩体的结构和岩石质量因素作为影响岩体质量的主要因素和指标。

②定性与定量的结合。

③尽量利用简易岩体力学测试技术。

如钻孔岩芯,波速测试、点荷载试验等,减少昂贵的大型试验。

④重视新理论与新方法。

如计算机、专家系统、模糊评价等。

⑤充分结合工程岩体处理方法和工程施工方法,进行分类与参数估算的定量关系建立。

15.地应力测试的必要性

定义:

地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力,也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。

主要由构造应力也自重应力构成。

成因:

⑴大陆板块边界受压引起的地应力场;⑵地幔热对流引起的地应力场;⑶由地心引力引起的地应力场;⑷岩浆侵入引起的地应力场;⑸地温梯度引起的地应力场;⑹地表剥蚀引起的地应力场。

另外,地球旋转、地球内应力、地壳非均匀扩容、温度不均、水压梯度及其它物理化学变化等也会引起相应地应力场。

a)它是引起各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力。

是确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析,实现岩石工程开挖设计和决策科学化的必要前提条件。

区别于结构力学、材料力学其他力学。

b)传统的岩石工程的开挖设计和施工的经验类比法有局限性。

小规模和地表的岩石工程,经验类比的方法往往是有效的。

大规模和深部的岩石工程,经验类比法有不足。

常造成各种伤亡事故。

因而必须有地应力作为依据科学依据进行开挖设计。

c)是岩石工程数值分析方法计算分析的必要前提条件。

只有以地应力依据的数值分析计算才具有实用性并且才是有价值的。

d)地应力应用领域广泛。

如对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料的储存、岩爆、煤与瓦斯突出的研究及地球动力学的研究等也具有重要意义。

e)为了对各种岩石工程进行科学合理的开挖设计和施工,做出既经济又安全实用的工程设计。

必须找出影响工程开挖及工程稳定性的各种因素,而地应力是其中一个最重要最根本的因素之一。

16.试论述岩体中的初始地应力及分布规律

a.定义:

地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力,也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。

b.组成:

自重应力、构造应力、热应力、地震应力、扰动应力

c.地应力的成因

大陆板块边界受压、地幔热对流、地心引力、岩浆侵入、地温梯度、地表剥蚀等引起的地应力场。

d.地应力分布的基本规律(归纳)

⑴地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场,它是时间和空间的函数;小范围变化明显,而就某个地区整体而言变化不大。

⑵实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量;平均容重

⑶水平应力普遍大于垂直应力;比值在0.5~5.5之间,多数情况下大于2。

⑷平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小,并向1趋近,但在不同地区变化的速度不同;地壳深部有可能出现静水压力。

⑸最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系;

⑹最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大,显示出很强的方向性;

,多数情况下为0.4~0.8.

⑺地应力分布受地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度和地下水等因素的影响。

特别是地形和断层的扰动影响最大。

谷底是应力集中的部位,断层和结构面附近,地应力分布受扰动明显。

17.按地应力测试原理不同,测量方法分类

按地应力测试原理不同,测量方法分为直接测量和间接测量两大类。

直接测量:

由测量仪器直接测量和记录各种应力量,如补偿应力、恢复应力、平衡应力,并由这些应力量和原岩应力的相互关系,通过计算获得原岩应力值。

在计算过程中并不涉及不同物理量的换算,不需要知道岩石的物理力学性质和应力应变关系。

扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法均属于直接测量法。

其中水压致裂法目前应用最广泛,声发射法次之。

间接测量法:

此方法不是直接测量应力量,而是借助某些传感元件或某些介质,测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化,如岩体中的变形和应变,岩体的密度、渗透性、吸水性、电阻、电容的变化,弹性波传播速度的变化等,然后由测得的间接物理量的变化,通过已知的公式计算岩体中的应力值。

在计算过程中,首先必须确定岩体的某些物理力学性质以及所测量物理量和应力的相互关系。

测量方法有套孔应力解除法和其他应力或应变解除法以及地球物理方法等。

其中套孔应力解除法目前应用最广泛最成熟。

18.扁千斤顶法测量地应力步骤:

⑴在准备测量应力的岩石表面,如地下巷道、硐室的表面,安装两个测量柱,并用微米表测量两柱间距;

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