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岩石工程分类与力学性质

文字:[大][中][小] 2010-10-29  浏览次数:2138
01  岩石物理力学性质 physical-mechanical property 0f rock 岩石对物理条件及力作用的反应,包括岩石物理和岩石力学性质。在力学特性中还包括渗流特性,机械特性(硬度、弹性、压缩及拉伸性、可钻性、剪切性、塑性等)。   02  岩石物理性质 petrophysical properties of rock 岩石物理性质主要有:岩石的密度、岩石的空隙性、岩石的波阻抗、岩石的风化程度等各种特性参数和物理量。   03  岩石工程分类 engineering classification of rocks 从岩石工程的角度据岩石强度、裂隙率、风化程度和其它特征指标将其划分成各种类别赢等级,如完整岩石、新鲜岩石、风化岩石、蚀变岩石、块状岩体、层状岩体、软弱夹层等。   04  岩体工程分类法 engineering classification of rock mass 把工程岩体质量的好坏分成有限和有序类别的方法。作为评价岩体工程稳定性,进行工程设计和施工管理的基础的工程岩体分类,一般包含三个方面的工作:1)依据研究对象确定分类因素,构成分级指标作为分级的判据;2)合理选择用分级指标组成的分级模型,得到划分档次的标准;3)根据工程需要确定分级数目。分类的结果要经过实践检验。   05  岩石质量分类 rock mass classification 依据岩石材料的物理性质(非均匀性、各向异性和渗透性)、机械性质或对采掘作业的阻力(如可爆性或可挖性)将岩石进行分类的方法。Barton 1974年制定的QC(品质)系统和Bieniawski 1973年建立的RMR(岩石质量测定)系统可建议用于爆破目的的岩石质量分类。   06  岩体RQD指标 rock quality designation 岩心中长度等于或大于10cm的岩心的累计长度占钻孔进尺总长度的百分比。它反映岩体被各种结构面切割的程度。RQD值规定用直径为54mm金刚石钻头、双层岩心管钻进获得。此指标为美国迪尔(D.V.Deere)于1964年首先提出,并用于岩体分级,也称岩石质量指标。   07  岩体RMR指标 rock mass rating system 波兰人宾尼奥斯基(Z.T.Bieniawski)于1973—1975年提出的地质力学分级法,并用计分法表示岩体质量好坏。   08  岩体Q指标 the Q-system of rock strength 1974年挪威学者巴顿(N.Barton)提出岩体质量指标Q分类法,由RQD、节理组数(Јn)、节理面粗糙度(Јk)、节理蚀变程度(Јa)、裂隙水影响因素(Јw)以及地应力影响因素(SRF)等6项指标组成Q值计算式,Q值愈大,表示岩体质量愈好。   09  岩石非连续性 discontinuity of rock 指岩石内的缺陷影响应力和声波传播的性质。岩石的缺陷是指岩石的孔隙、节理、裂隙和层面等。岩石的非连续性对其物理力学性质及渗透性影响很大。   10  岩石非均匀性 nonhomogeneity of rock 指岩石成分、结构和构造在各不同方向上的不均匀分布。   11  岩石断裂韧性 fracture tughness of rock 指岩石抵抗裂纹扩展的能力。在平面裂纹应力分析中,裂纹面分为三种基本位移模式(张开型、错动型、撕开型)。张开型裂纹最适合于脆性固体中裂纹传播。   12  岩石声学性质 acoustic propenty of rock 受载岩石由变形到破坏过程中声发射波在岩石中传播、衰减的特性。根据岩石的声学性质,可以采用声波法及声发射监测技术探测岩石的动弹性参数、岩体的龟裂范围、裂隙深度、岩体破坏的发展过程,预测岩体失稳及岩爆等。   13  岩石声发射 acoustic emission of rock 岩石在裂纹扩展时以脉冲波形式释放应变能的现象。   14  声能强度 sound intensity 在考查点上以特定方向,通常与该方向垂直的单位面积传递的声能平均速率。   15  孔隙类型 pore types 沉积岩中的孔隙,可分原生与次生两类。前者以粒间孔隙为主,取决于骨架颗粒的粒度、分选、圆度、球度与填集密度;后者多由溶解作用形成,表现为粒内孔隙、铸模孔隙以及收缩裂隙,构造裂隙再溶解的情况也常见。   16  岩石孔隙度 porosity of rock 也称岩石孔隙率。通常表述岩石孔隙度(ф)为岩石总孔隙体积吒与同一岩石外表体积Vf之比,即:ф=Vp/Vf可用小数或百分数表示。砂岩孔隙度一般为10%一25%。   17  岩石渗透性 permeability 0f rock 地下的重力水存在于岩石的孔隙和裂隙中,而且这些孔隙和裂隙常常是互相连通的,在孔隙不损害岩石构造的情况下,重力水的通过能力称为岩石渗透性,常用渗透系数表示,量纲为cm/s或m/d。   18  岩石吸水性 water absorbability of rock 指在一定的试验条件下岩石吸入水分的能力。常以自然吸水率或饱和吸水率表示。自然吸水率是岩石试样在大气压作用下吸入的水分的最大质量与试样烘干质量之比。饱和吸水率是岩石试样在真空或加压状态下吸入水的最大质量与试样烘干质量之比。   19  流体传导率或渗透性 hydraulic conductivity 0r permeability 流体在多孔或缝隙物质中传导的度量。流体传导率等于渗透系数(k)和水利梯度dp的乘积。Chc=kdp (Darcy’s law)。其中Chc为传导率或渗透率(单位为m/s)。   20  岩体扩容 dilatancy of rock mass 岩石在偏应力作用下由于内部产生微裂隙而出现的非弹性体积应变。   21  凯塞效应 Kaiser effect 凯塞发现材料在单向拉伸或压缩试验时,当应力达到历史上受过的最大应力时会突然产生明显的声发射现象。   22  劈裂试验 split test 又称“巴西试验”。用圆柱形岩样在直径方向上对称施加沿纵轴向均匀分布的压力使之破坏,从而测定岩样强度的一种试验方法。   23  吕荣单位 Lugeon unit 岩体压水试验时,在lMPa水压力作用下,每米钻孔内每分钟耗水1L时的渗透性称为1吕荣。   24  岩石库仑一莫尔强度理论 Coulomb-Mohr strength theory of rock 按照库仑一莫尔强度理论,当代表某一应力状态的最大应力圆与强度曲线相切时,岩石发生剪切破坏,破裂面与最大主应力作用面夹角a=45°+ф/2,该强度理论没有考虑中间主应力σ2的影响。此强度理论广泛应用于矿山工程稳定性分析。   25  库仑一纳维强度理论 Coulomb-Navier strength theory 库仑与纳维建立的强度理论。该理论认为:岩石破坏时,破坏面上的剪应力达到极限值,该极限强度不仅与岩石抗剪能力有关而且与破坏面上的法向应力有关。   26  岩石动态力学性质 dynamic property of rock 指岩石在变动载荷的作用下,发生变形和破坏等的力学特性。常用应变速率来表示载荷变化的剧烈程度。   27  岩石动态弹性模量 dynamic elastic modulus of rock 岩石动态力学性质之一。指岩石在动载荷作用下,显示出的弹性模量。它是岩石重要的力学性质之一。测定岩石动态弹性模量通常用共振法、声脉冲法和霍普金森(Hopkinson)杆法。   28  岩石本构方程 constituerlt equation of rock 表征岩石应力应变之间关系的数学式。亦称物理方程,是反映岩石物理力学性质、表征岩石变形性的最基本的方程式。由于岩石内存在孔隙、微裂隙和受力状态及试验条件的不同,各种岩石有不同的本构方程。坚硬完整的岩块的本构方程可以用广义胡克定律来表示。   29  岩石变形模量 deformation modulus of rock 指强度极限范围内的岩石应力应变之比。是岩石物理力学性质之一。   30  岩石残余强度 residual strength of rock 指岩石试件在单轴或三轴抗压、抗剪试验中发生宏观破坏后的最小抵抗应力。是岩石物理力学性质之一。   31  岩石泊松比 Poisson’sratio of rock 指岩石单向受压时,横向膨胀应变ε2、ε3与沿作用力方向产生的纵向应变ε1之比。是岩石物理力学性质之一。   32  岩石的波阻抗 impedance of rock 岩石中的纵波速度与岩石密度的乘积。它表明应力波在岩体中传播时,运动着的岩石质点产生单位速度所需的扰动力。它反映了岩石对动量传递的抵抗能力。波阻抗大的岩石往往比较难以爆破。   33  岩石强度 strength of rock,resistability of rock 岩石的强度是表示岩石在外力作用下发生破坏前所能承受的最大应力,有抗压强度(compression strength)和抗拉强度(tensile strength)等。   34  岩石动态强度 dynamic strength 0f rock 指岩石在动载荷作用下显示出的岩石强度。   35  岩石抗压强度 compressive strength of rock 指岩石承受压应力时抵抗破坏的能力,单位为MPa。   36  岩石坚固性 firmness of rock 指在采矿工程中岩石难于或易于破碎或维护的性质。人们在采矿实践中认识到有的岩石容易破碎,有的则难;有的易于维护,有的则容易冒落,于是产生岩石坚固性的概念。   37  岩石流变性 rheological behaviour of rock 岩石物理力学性质之一。指岩石的应力及应变随时间而变化的性质。岩石的流变包括变和松弛。蠕变是当应力为一定值时,应变随时间而增长的性质;松弛则是应变为定值时,应力随时间而减小的性质。   38  岩石流变强度 rheological strength of rock 指岩石在应力长期作用下的强度。   39  岩石热胀性 heat expansibility of rock 指岩石受热膨胀的性质。岩石是由矿物颗粒组成的,绝大多数岩石都呈结晶状态。而结晶空间格子的微粒是不断在其平衡位置附近振动的,当温度升高时,其微粒间平衡位置的距离增大,因而产生岩石的热膨胀,其结果,长度或体积增大。   40  岩石弹塑性 elastic-plasticity of rock 指岩石的一种变形特性。这一特性常与受力状态和所处的环境有关。岩石受载后,应变相应地增长,可获得岩石的应力一应变曲线。如果对岩石加载到一定值时卸载,卸载曲线不沿加载曲线关注原点。实际上,这类岩石的卸载曲线表示弹性变形和一部分不可恢复的残余变形。   41  岩石弹性模量 elastic modulus of rock 指岩石在弹性范围内应力与应变之比。   42  岩石三轴压缩强度 triaxial compressive strength of rock 指岩石试件在三向压应力作用下所能抵抗的最大轴向应力。有两种方式产生三向压缩应力(σ1、σ2、σ3);一是使应力σ1>σ2>σ3,这样的试验称为真三轴压缩试验;另一种是使应力σ1>σ2=σ3,这是广为采用的岩石普通三轴压缩试验方法。   43  岩石强度测试方法 method for rock strength measuring 测定岩石物理力学性质的试验方法。通常在现场取回岩心或岩块,按照有关标准,在室内加工成规则试件,借助适当的加载设备在规定的加载速率下测定试件破坏时某截面上的极限应力。以同种岩石的一组试件的平均强度作为该种岩石的强度。   44  岩石强度尺寸效应 size effect of rock strength 在同等的试验条件下,岩石的单向抗压强度随岩石试样尺寸的增大而减小的现象。   45  岩石强度弱化系数weakness factor of rock strength 饱水状态下岩石的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比。   46  硬度试验 hardness test 测定物料对压、刮、剥阻力大小的试验方法。岩石的硬度取决于岩石中矿物组成的费型、含量及矿物颗粒之间的结合力。   47  普氏岩石硬度指数 Protodyakonov coefficient of rock strength 前苏联普罗托季雅科诺夫20世纪30年代提出普氏分级法。这一方法主要采用的分级指标为f=Rc/10,式中Rc为岩块单轴抗压强度MPa。用,值把岩石分成20个级别。   48  岩石硬度 hardness of rock 岩石抵抗工具侵入其表面的能力指标。它是影响机械方法破碎岩石效果的基本量值。按测量方法不同,主要有刻划硬度、压入硬度和回弹硬度三种。   49  洛氏硬度 Rockwell hardness 用洛氏硬度试验机测得表示材料硬度的一种标准,由S.P.Rockwell提出,用符号HR表示。应用压人法测定。   50  布氏硬度数 Brinell number 表示材料硬度的一种标准。由瑞典人布林南尔(J.A Brinell)首先提出。用压入法将压力施加于淬火的钢球(如直径为10mm的球)上,使其压向所测试的材料样品的表面而产生凹痕。用测得的球形凹痕单位面积上的压力来表示材料的硬度。单位为1kgf/mm2。   51  维氏硬度 Vicker hardness 材料硬度的一种表示方法。以测量金刚石四棱锥体在试件上产生的压痕的对角线值表示。符号是HV。例如,HV30表示试验载荷为300N时的维氏硬度。   52  回弹硬度 rebound hardness 工具冲击岩石表面,当岩石表面的弹性变形恢复时,工具将被弹出。以这种回弹能力来度量岩石的硬度便是回弹硬度。这种硬度与岩石的弹性模量有较好的相关性。常用的有肖氏硬度和回弹锤硬度。   53  肖氏硬度标度 Shore hardness scale 英国科学家肖(A.F.Shore)首先提出,将嵌有金刚石端头的撞销,从一定高度坠落到材料表面,以回弹高度作为硬度的指标,若弹回到原坠落的高度,则肖氏硬度标值为140。 岩石的肖氏硬度大致范围为石英岩83~95,花岗石71~90,石灰岩17~76,砂岩34~66,泥灰岩10~27。   54  岩石力学模拟方法 analog method for rock mechanics 根据相似原理,运用矿山岩石力学的理论与法则,在模型上研究岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏规律的方法。岩石力学模拟方法,包括数学模拟和物理模拟。   55  岩石力学物理模拟 physical analog。for rock mechanics 矿山岩石力学研究中的物理模拟,包括相似材料模拟、光测弹性材料模拟、底摩擦模拟及离心模拟。   56  岩石线应变强度理论 linear strain strength theory of rock 关于岩石在外载荷作用下,当某截面上的拉伸应变达到极限时,岩石即发生拉伸破坏的论述。岩石线应变强度理论又称为岩石最大拉应变强度理论。在岩体稳定分析中广为应用。   57  岩体地质结构分析  geological structure analysis of rock mass 研究岩体的地质构造结构面和被结构面切割而成的结构体的形状、大小及其相互组合形式,并分析其在矿山工程应力作用下的稳定性等整个工作的总称。它是评价岩体稳定性的基础工作。   58  岩体力学 mechanics of rock mass 把岩体视为工程的组成部分,研究岩体中所发生的力学现象与力学过程。用以指导岩体工程设计与施工。   59  岩体应力 stress in rock mass 岩体自重、地质构造和开挖影响下,存在于岩体内部单位面积上的内力。未被开挖所扰动的岩体应力称岩体原始应力,开挖扰动后岩体应力的变化称为二次应力。   60  岩体原始应力 original stress in rock mass 指地壳中未被开挖的岩体坑硐工程或岩体坑硐工程影响区之外的岩体中的三维应力状态。   61  岩体二次应力 induced stress in rock mass 岩体开挖后原始应力大小和方向发生变化的应力。在岩体中开挖坑硐后,打破了岩体原始应力的平衡状态,在坑硐附近一定范围的岩体中发生应力重新分布,形成二次应力场,岩体二次应力分布,与岩体原始应力的主应力方向、大小和坑硐的几何形状及岩体结构有关。   62  岩体工程边界元法 boundary element method for rock engineering 在岩体结构的边界上划分单元求解边值问题的一种数值分析方法。   63  岩体工程光弹模拟 photoelastic model of rock engineering 用光学灵敏材料制成的模型置于偏振光场中模拟岩体工程结构应力分布和应力大小的研究方法。   64  岩体工程离散元法 distinct element method for rock engineering 以分离的岩块为单元,依牛顿第二定律,以块体动力平衡分析法求解岩体结构中各岩块每一瞬间的加速度、速度和位移,并由计算机作图记述结构中岩块的分布状态。   65  岩体工程有限元法 finite element method for rock engineering 依据变分原理求解边值问题的一种离散化数值方法。有限元法把研究的对象划分为有限数量的子域,称作单元。单元之间由节点连接,由节点传力。各单元可以有不同的形状、尺寸、材料性质和不同的受力变形规律。整个结构是许多单元的集合体。   66  岩体工程位移反分析法 displacement back analysis for rock engineering 用开挖过程中实测的围岩位移推算围岩的力学参数或岩体中的原始应力场的方法。在分析开挖体稳定性问题时,位移和变形通常是作为待求量出现的,因此,测位移、求参数的分析称为反分析。   67  岩体温度应力 temperature stress in rock mass 岩体随地壳中温度变化发生热胀冷缩而产生的应力。昼夜、季节的温度变化和岩浆活动是在岩体中产生温度应力的天然原因。地下核爆炸可使岩体中产生较高的温度应力,一般的工程开挖在岩体中产生的温度应力不大,影响范围很小。   68  岩体关键块分析 key block analysis of rock mass 指识别岩体中的关键块的工作。关键块是节理岩体或块状岩体中对岩体的稳定性起关键作用的块体。它们易于滑塌,而一旦滑塌则将能引起后续块体的连锁滑塌。石根华提出了关键块的概念和一套识别关键块的方法,此理论的核心内容在于识别所谓的可移块体。   69  岩体离心模型 centrifugal model of rock mass 将按一定几何比,用原型岩石、相似材料或光弹材料制成的模型,放人离心机回转盒中,以均匀旋转时的离心力场来模拟岩体工程结构受力边界条件,使之保证重力相似的研究方法。   70  岩体工程相似材料模拟 simulating material modeling of rock engineering 岩石力学模拟方法之一。岩体工程相似材料模拟实验的理论基础是相似原理;若两个系统相似,则表征该两系统的对应物理量成一定比例关系,表述各对应物理量之关系的数学表达式也相同。在工程岩石力学模拟研究中,相似条件应包括几何相似、运动相似和动力相似。   71  裂纹扩展 crack growth 当固体中应力达到某一临界值时,裂纹尖端或其邻域开始发生裂纹的现象。   72  格里菲斯强度理论 Griffith’S strength theory 格里菲斯考虑裂纹随机排列的岩石中,最不利方向上的裂缝周边应力最大处,首先达到张裂状态而建立的岩石破裂理论。   73  修正的格里菲斯理论 modified Griffith’S theory 考虑到压应力场中,裂缝闭合影响其尖端的应力集中,对格里菲斯强度进行修正的理论。