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巖石工程分類與力學性質

文字:[大][中][小] 2010-10-29  瀏覽次數:2610

01  巖石物理力學性質 physical-mechanical property 0f rock

巖石對物理條件及力作用的反應,包括巖石物理和巖石力學性質。在力學特性中還包括滲流特性,機械特性(硬度、彈性、壓縮及拉伸性、可鉆性、剪切性、塑性等)。

 

02  巖石物理性質 petrophysical properties of rock

巖石物理性質主要有:巖石的密度、巖石的空隙性、巖石的波阻抗、巖石的風化程度等各種特性參數和物理量。

 

03  巖石工程分類 engineering classification of rocks

從巖石工程的角度據巖石強度、裂隙率、風化程度和其它特征指標將其劃分成各種類別贏等級,如完整巖石、新鮮巖石、風化巖石、蝕變巖石、塊狀巖體、層狀巖體、軟弱夾層等。

 

04  巖體工程分類法 engineering classification of rock mass

把工程巖體質量的好壞分成有限和有序類別的方法。作為評價巖體工程穩定性,進行工程設計和施工管理的基礎的工程巖體分類,一般包含三個方面的工作:1)依據研究對象確定分類因素,構成分級指標作為分級的判據;2)合理選擇用分級指標組成的分級模型,得到劃分檔次的標準;3)根據工程需要確定分級數目。分類的結果要經過實踐檢驗。

 

05  巖石質量分類 rock mass classification

依據巖石材料的物理性質(非均勻性、各向異性和滲透性)、機械性質或對采掘作業的阻力(如可爆性或可挖性)將巖石進行分類的方法。Barton 1974年制定的QC(品質)系統和Bieniawski 1973年建立的RMR(巖石質量測定)系統可建議用于爆破目的的巖石質量分類。

 

06  巖體RQD指標 rock quality designation

巖心中長度等于或大于10cm的巖心的累計長度占鉆孔進尺總長度的百分比。它反映巖體被各種結構面切割的程度。RQD值規定用直徑為54mm金剛石鉆頭、雙層巖心管鉆進獲得。此指標為美國迪爾(D.V.Deere)于1964年首先提出,并用于巖體分級,也稱巖石質量指標。

 

07  巖體RMR指標 rock mass rating system

波蘭人賓尼奧斯基(Z.T.Bieniawski)于1973—1975年提出的地質力學分級法,并用計分法表示巖體質量好壞。

 

08  巖體Q指標 the Q-system of rock strength

1974年挪威學者巴頓(N.Barton)提出巖體質量指標Q分類法,由RQD、節理組數(?n)、節理面粗糙度(?k)、節理蝕變程度(?a)、裂隙水影響因素(?w)以及地應力影響因素(SRF)等6項指標組成Q值計算式,Q值愈大,表示巖體質量愈好。

 

09  巖石非連續性 discontinuity of rock

指巖石內的缺陷影響應力和聲波傳播的性質。巖石的缺陷是指巖石的孔隙、節理、裂隙和層面等。巖石的非連續性對其物理力學性質及滲透性影響很大。

 

10  巖石非均勻性 nonhomogeneity of rock

指巖石成分、結構和構造在各不同方向上的不均勻分布。

 

11  巖石斷裂韌性 fracture tughness of rock

指巖石抵抗裂紋擴展的能力。在平面裂紋應力分析中,裂紋面分為三種基本位移模式(張開型、錯動型、撕開型)。張開型裂紋最適合于脆性固體中裂紋傳播。

 

12  巖石聲學性質 acoustic propenty of rock

受載巖石由變形到破壞過程中聲發射波在巖石中傳播、衰減的特性。根據巖石的聲學性質,可以采用聲波法及聲發射監測技術探測巖石的動彈性參數、巖體的龜裂范圍、裂隙深度、巖體破壞的發展過程,預測巖體失穩及巖爆等。

 

13  巖石聲發射 acoustic emission of rock

巖石在裂紋擴展時以脈沖波形式釋放應變能的現象。

 

14  聲能強度 sound intensity

在考查點上以特定方向,通常與該方向垂直的單位面積傳遞的聲能平均速率。

 

15  孔隙類型 pore types

沉積巖中的孔隙,可分原生與次生兩類。前者以粒間孔隙為主,取決于骨架顆粒的粒度、分選、圓度、球度與填集密度;后者多由溶解作用形成,表現為粒內孔隙、鑄模孔隙以及收縮裂隙,構造裂隙再溶解的情況也常見。

 

16  巖石孔隙度 porosity of rock

也稱巖石孔隙率。通常表述巖石孔隙度(ф)為巖石總孔隙體積吒與同一巖石外表體積Vf之比,即:ф=Vp/Vf可用小數或百分數表示。砂巖孔隙度一般為10%一25%。

 

17  巖石滲透性 permeability 0f rock

地下的重力水存在于巖石的孔隙和裂隙中,而且這些孔隙和裂隙常常是互相連通的,在孔隙不損害巖石構造的情況下,重力水的通過能力稱為巖石滲透性,常用滲透系數表示,量綱為cm/s或m/d。

 

18  巖石吸水性 water absorbability of rock

指在一定的試驗條件下巖石吸入水分的能力。常以自然吸水率或飽和吸水率表示。自然吸水率是巖石試樣在大氣壓作用下吸入的水分的最大質量與試樣烘干質量之比。飽和吸水率是巖石試樣在真空或加壓狀態下吸入水的最大質量與試樣烘干質量之比。

 

19  流體傳導率或滲透性 hydraulic conductivity 0r permeability

流體在多孔或縫隙物質中傳導的度量。流體傳導率等于滲透系數(k)和水利梯度dp的乘積。Chc=kdp (Darcy’s law)。其中Chc為傳導率或滲透率(單位為m/s)。

 

20  巖體擴容 dilatancy of rock mass

巖石在偏應力作用下由于內部產生微裂隙而出現的非彈性體積應變。

 

21  凱塞效應 Kaiser effect

凱塞發現材料在單向拉伸或壓縮試驗時,當應力達到歷史上受過的最大應力時會突然產生明顯的聲發射現象。

 

22  劈裂試驗 split test

又稱“巴西試驗”。用圓柱形巖樣在直徑方向上對稱施加沿縱軸向均勻分布的壓力使之破壞,從而測定巖樣強度的一種試驗方法。

 

23  呂榮單位 Lugeon unit

巖體壓水試驗時,在lMPa水壓力作用下,每米鉆孔內每分鐘耗水1L時的滲透性稱為1呂榮。

 

24  巖石庫侖一莫爾強度理論 Coulomb-Mohr strength theory of rock

按照庫侖一莫爾強度理論,當代表某一應力狀態的最大應力圓與強度曲線相切時,巖石發生剪切破壞,破裂面與最大主應力作用面夾角a=45°+ф/2,該強度理論沒有考慮中間主應力σ2的影響。此強度理論廣泛應用于礦山工程穩定性分析。

 

25  庫侖一納維強度理論 Coulomb-Navier strength theory

庫侖與納維建立的強度理論。該理論認為:巖石破壞時,破壞面上的剪應力達到極限值,該極限強度不僅與巖石抗剪能力有關而且與破壞面上的法向應力有關。

 

26  巖石動態力學性質 dynamic property of rock

指巖石在變動載荷的作用下,發生變形和破壞等的力學特性。常用應變速率來表示載荷變化的劇烈程度。

 

27  巖石動態彈性模量 dynamic elastic modulus of rock

巖石動態力學性質之一。指巖石在動載荷作用下,顯示出的彈性模量。它是巖石重要的力學性質之一。測定巖石動態彈性模量通常用共振法、聲脈沖法和霍普金森(Hopkinson)桿法。

 

28  巖石本構方程 constituerlt equation of rock

表征巖石應力應變之間關系的數學式。亦稱物理方程,是反映巖石物理力學性質、表征巖石變形性的最基本的方程式。由于巖石內存在孔隙、微裂隙和受力狀態及試驗條件的不同,各種巖石有不同的本構方程。堅硬完整的巖塊的本構方程可以用廣義胡克定律來表示。

 

29  巖石變形模量 deformation modulus of rock

指強度極限范圍內的巖石應力應變之比。是巖石物理力學性質之一。

 

30  巖石殘余強度 residual strength of rock

指巖石試件在單軸或三軸抗壓、抗剪試驗中發生宏觀破壞后的最小抵抗應力。是巖石物理力學性質之一。

 

31  巖石泊松比 Poisson’sratio of rock

指巖石單向受壓時,橫向膨脹應變ε2、ε3與沿作用力方向產生的縱向應變ε1之比。是巖石物理力學性質之一。

 

32  巖石的波阻抗 impedance of rock

巖石中的縱波速度與巖石密度的乘積。它表明應力波在巖體中傳播時,運動著的巖石質點產生單位速度所需的擾動力。它反映了巖石對動量傳遞的抵抗能力。波阻抗大的巖石往往比較難以爆破。

 

33  巖石強度 strength of rock,resistability of rock

巖石的強度是表示巖石在外力作用下發生破壞前所能承受的最大應力,有抗壓強度(compression strength)和抗拉強度(tensile strength)等。

 

34  巖石動態強度 dynamic strength 0f rock

指巖石在動載荷作用下顯示出的巖石強度。

 

35  巖石抗壓強度 compressive strength of rock

指巖石承受壓應力時抵抗破壞的能力,單位為MPa。

 

36  巖石堅固性 firmness of rock

指在采礦工程中巖石難于或易于破碎或維護的性質。人們在采礦實踐中認識到有的巖石容易破碎,有的則難;有的易于維護,有的則容易冒落,于是產生巖石堅固性的概念。

 

37  巖石流變性 rheological behaviour of rock

巖石物理力學性質之一。指巖石的應力及應變隨時間而變化的性質。巖石的流變包括變和松弛。蠕變是當應力為一定值時,應變隨時間而增長的性質;松弛則是應變為定值時,應力隨時間而減小的性質。

 

38  巖石流變強度 rheological strength of rock

指巖石在應力長期作用下的強度。

 

39  巖石熱脹性 heat expansibility of rock

指巖石受熱膨脹的性質。巖石是由礦物顆粒組成的,絕大多數巖石都呈結晶狀態。而結晶空間格子的微粒是不斷在其平衡位置附近振動的,當溫度升高時,其微粒間平衡位置的距離增大,因而產生巖石的熱膨脹,其結果,長度或體積增大。

 

40  巖石彈塑性 elastic-plasticity of rock

指巖石的一種變形特性。這一特性常與受力狀態和所處的環境有關。巖石受載后,應變相應地增長,可獲得巖石的應力一應變曲線。如果對巖石加載到一定值時卸載,卸載曲線不沿加載曲線返回原點。實際上,這類巖石的卸載曲線表示彈性變形和一部分不可恢復的殘余變形。

 

41  巖石彈性模量 elastic modulus of rock

指巖石在彈性范圍內應力與應變之比。

 

42  巖石三軸壓縮強度 triaxial compressive strength of rock

指巖石試件在三向壓應力作用下所能抵抗的最大軸向應力。有兩種方式產生三向壓縮應力(σ1、σ2、σ3);一是使應力σ1>σ2>σ3,這樣的試驗稱為真三軸壓縮試驗;另一種是使應力σ1>σ2=σ3,這是廣為采用的巖石普通三軸壓縮試驗方法。

 

43  巖石強度測試方法 method for rock strength measuring

測定巖石物理力學性質的試驗方法。通常在現場取回巖心或巖塊,按照有關標準,在室內加工成規則試件,借助適當的加載設備在規定的加載速率下測定試件破壞時某截面上的極限應力。以同種巖石的一組試件的平均強度作為該種巖石的強度。

 

44  巖石強度尺寸效應 size effect of rock strength

在同等的試驗條件下,巖石的單向抗壓強度隨巖石試樣尺寸的增大而減小的現象。

 

45  巖石強度弱化系數weakness factor of rock strength

飽水狀態下巖石的抗壓強度與干燥狀態下的抗壓強度之比。

 

46  硬度試驗 hardness test

測定物料對壓、刮、剝阻力大小的試驗方法。巖石的硬度取決于巖石中礦物組成的費型、含量及礦物顆粒之間的結合力。

 

47  普氏巖石硬度指數 Protodyakonov coefficient of rock strength

前蘇聯普羅托季雅科諾夫20世紀30年代提出普氏分級法。這一方法主要采用的分級指標為f=Rc/10,式中Rc為巖塊單軸抗壓強度MPa。用,值把巖石分成20個級別。

 

48  巖石硬度 hardness of rock

巖石抵抗工具侵入其表面的能力指標。它是影響機械方法破碎巖石效果的基本量值。按測量方法不同,主要有刻劃硬度、壓入硬度和回彈硬度三種。

 

49  洛氏硬度 Rockwell hardness

用洛氏硬度試驗機測得表示材料硬度的一種標準,由S.P.Rockwell提出,用符號HR表示。應用壓人法測定。

 

50  布氏硬度數 Brinell number

表示材料硬度的一種標準。由瑞典人布林南爾(J.A Brinell)首先提出。用壓入法將壓力施加于淬火的鋼球(如直徑為10mm的球)上,使其壓向所測試的材料樣品的表面而產生凹痕。用測得的球形凹痕單位面積上的壓力來表示材料的硬度。單位為1kgf/mm2。

 

51  維氏硬度 Vicker hardness

材料硬度的一種表示方法。以測量金剛石四棱錐體在試件上產生的壓痕的對角線值表示。符號是HV。例如,HV30表示試驗載荷為300N時的維氏硬度。

 

52  回彈硬度 rebound hardness

工具沖擊巖石表面,當巖石表面的彈性變形恢復時,工具將被彈出。以這種回彈能力來度量巖石的硬度便是回彈硬度。這種硬度與巖石的彈性模量有較好的相關性。常用的有肖氏硬度和回彈錘硬度。

 

53  肖氏硬度標度 Shore hardness scale

英國科學家肖(A.F.Shore)首先提出,將嵌有金剛石端頭的撞銷,從一定高度墜落到材料表面,以回彈高度作為硬度的指標,若彈回到原墜落的高度,則肖氏硬度標值為140。

巖石的肖氏硬度大致范圍為石英巖83~95,花崗石71~90,石灰巖17~76,砂巖34~66,泥灰巖10~27。

 

54  巖石力學模擬方法 analog method for rock mechanics

根據相似原理,運用礦山巖石力學的理論與法則,在模型上研究巖體在各種不同受力狀態下產生變形和破壞規律的方法。巖石力學模擬方法,包括數學模擬和物理模擬。

 

55  巖石力學物理模擬 physical analog。for rock mechanics

礦山巖石力學研究中的物理模擬,包括相似材料模擬、光測彈性材料模擬、底摩擦模擬及離心模擬。

 

56  巖石線應變強度理論 linear strain strength theory of rock

關于巖石在外載荷作用下,當某截面上的拉伸應變達到極限時,巖石即發生拉伸破壞的論述。巖石線應變強度理論又稱為巖石最大拉應變強度理論。在巖體穩定分析中廣為應用。

 

57  巖體地質結構分析  geological structure analysis of rock mass

研究巖體的地質構造結構面和被結構面切割而成的結構體的形狀、大小及其相互組合形式,并分析其在礦山工程應力作用下的穩定性等整個工作的總稱。它是評價巖體穩定性的基礎工作。

 

58  巖體力學 mechanics of rock mass

把巖體視為工程的組成部分,研究巖體中所發生的力學現象與力學過程。用以指導巖體工程設計與施工。

 

59  巖體應力 stress in rock mass

巖體自重、地質構造和開挖影響下,存在于巖體內部單位面積上的內力。未被開挖所擾動的巖體應力稱巖體原始應力,開挖擾動后巖體應力的變化稱為二次應力。

 

60  巖體原始應力 original stress in rock mass

指地殼中未被開挖的巖體坑硐工程或巖體坑硐工程影響區之外的巖體中的三維應力狀態。

 

61  巖體二次應力 induced stress in rock mass

巖體開挖后原始應力大小和方向發生變化的應力。在巖體中開挖坑硐后,打破了巖體原始應力的平衡狀態,在坑硐附近一定范圍的巖體中發生應力重新分布,形成二次應力場,巖體二次應力分布,與巖體原始應力的主應力方向、大小和坑硐的幾何形狀及巖體結構有關。

 

62  巖體工程邊界元法 boundary element method for rock engineering

在巖體結構的邊界上劃分單元求解邊值問題的一種數值分析方法。

 

63  巖體工程光彈模擬 photoelastic model of rock engineering

用光學靈敏材料制成的模型置于偏振光場中模擬巖體工程結構應力分布和應力大小的研究方法。

 

64  巖體工程離散元法 distinct element method for rock engineering

以分離的巖塊為單元,依牛頓第二定律,以塊體動力平衡分析法求解巖體結構中各巖塊每一瞬間的加速度、速度和位移,并由計算機作圖記述結構中巖塊的分布狀態。

 

65  巖體工程有限元法 finite element method for rock engineering

依據變分原理求解邊值問題的一種離散化數值方法。有限元法把研究的對象劃分為有限數量的子域,稱作單元。單元之間由節點連接,由節點傳力。各單元可以有不同的形狀、尺寸、材料性質和不同的受力變形規律。整個結構是許多單元的集合體。

 

66  巖體工程位移反分析法 displacement back analysis for rock engineering

用開挖過程中實測的圍巖位移推算圍巖的力學參數或巖體中的原始應力場的方法。在分析開挖體穩定性問題時,位移和變形通常是作為待求量出現的,因此,測位移、求參數的分析稱為反分析。

 

67  巖體溫度應力 temperature stress in rock mass

巖體隨地殼中溫度變化發生熱脹冷縮而產生的應力。晝夜、季節的溫度變化和巖漿活動是在巖體中產生溫度應力的天然原因。地下核爆炸可使巖體中產生較高的溫度應力,一般的工程開挖在巖體中產生的溫度應力不大,影響范圍很小。

 

68  巖體關鍵塊分析 key block analysis of rock mass

指識別巖體中的關鍵塊的工作。關鍵塊是節理巖體或塊狀巖體中對巖體的穩定性起關鍵作用的塊體。它們易于滑塌,而一旦滑塌則將能引起后續塊體的連鎖滑塌。石根華提出了關鍵塊的概念和一套識別關鍵塊的方法,此理論的核心內容在于識別所謂的可移塊體。

 

69  巖體離心模型 centrifugal model of rock mass

將按一定幾何比,用原型巖石、相似材料或光彈材料制成的模型,放人離心機回轉盒中,以均勻旋轉時的離心力場來模擬巖體工程結構受力邊界條件,使之保證重力相似的研究方法。

 

70  巖體工程相似材料模擬 simulating material modeling of rock engineering

巖石力學模擬方法之一。巖體工程相似材料模擬實驗的理論基礎是相似原理;若兩個系統相似,則表征該兩系統的對應物理量成一定比例關系,表述各對應物理量之關系的數學表達式也相同。在工程巖石力學模擬研究中,相似條件應包括幾何相似、運動相似和動力相似。

 

71  裂紋擴展 crack growth

當固體中應力達到某一臨界值時,裂紋尖端或其鄰域開始發生裂紋的現象。

 

72  格里菲斯強度理論 Griffith’S strength theory

格里菲斯考慮裂紋隨機排列的巖石中,最不利方向上的裂縫周邊應力最大處,首先達到張裂狀態而建立的巖石破裂理論。

 

73  修正的格里菲斯理論 modified Griffith’S theory

考慮到壓應力場中,裂縫閉合影響其尖端的應力集中,對格里菲斯強度進行修正的理論。

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