巖石力學(xué)作業(yè)題.doc

巖石力學(xué)習(xí)題 1.什么叫巖石？什么叫巖體？它們之間的區(qū)別何在？答：巖石，是組成地殼的基本物質(zhì)，它是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質(zhì)體。 巖體，是指一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體，它經(jīng)歷了漫長的自然歷史過程，經(jīng)受了各種地質(zhì)作用，并在地應(yīng)力的長期作用下，在其內(nèi)部保留了各種永久變形和各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造形跡（不整合、褶皺、斷層、層里、節(jié)理、劈理等不連續(xù)面。 巖石和巖體的重要區(qū)別就是巖體包含若干連續(xù)面，巖體的強度遠低于巖石強度。2.巖石按照成因分成哪幾類？其各自的成因及特征是什么?試舉出幾種巖石實例。答：按照成因，巖石可分成巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。巖漿巖是由巖漿冷凝而成的巖石。組成巖漿巖的各種礦物化學(xué)成分和物理性質(zhì)較為穩(wěn)定，它們之間的連接是牢固的，具有較高的力學(xué)強度和均勻性（橄欖巖、流紋巖）。沉積巖是由母巖在地表經(jīng)風(fēng)化剝蝕而產(chǎn)生的物質(zhì)，通過搬運、沉積、和固結(jié)作用而形成的巖石。沉積巖的物理力學(xué)特性與礦物和巖屑的成分，膠結(jié)物的性質(zhì)有很大關(guān)系，另外，沉積巖具有層理構(gòu)造（礫巖、頁巖、泥巖）。變質(zhì)巖是由巖漿巖、沉積巖甚至變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)活動性流體的影響下發(fā)生編制而形成的巖石。它的物理性質(zhì)與原巖的性質(zhì)、變質(zhì)作用的性質(zhì)和變質(zhì)程度有關(guān)（片麻巖、板巖、大理巖）。3.什么叫巖石力學(xué)？其研究內(nèi)容是什么？研究方法有哪些？答：巖石力學(xué)是研究巖石及巖體在各種不同受力狀態(tài)下產(chǎn)生變形和破壞的規(guī)律，并在工程地質(zhì)定性分析的基礎(chǔ)上定量地分析巖體穩(wěn)定性的一門學(xué)科。巖石力學(xué)研究的內(nèi)容：(1)基本原理，包括巖石的破壞、斷裂、蠕變及巖石內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)變理論等的研究；（2）實驗室試驗和現(xiàn)場原位試驗，包括各種靜力和動力方法，以確定巖塊和巖體在靜力和動力作用下的性狀及tanti內(nèi)的初始應(yīng)力；（3）在實際應(yīng)用方面，包括地表巖石地基的穩(wěn)定和變形問題、巖石邊坡的穩(wěn)定性等問題的研究。研究方法有科學(xué)實驗和理論分析相結(jié)合的方法。4.巖石的物理性質(zhì)指標(biāo)主要有哪些？它們是如何定義的？答：質(zhì)量密度（單位體積的質(zhì)量）；重度（單位體積的重量）；相對密度（巖石的干重量除以巖石的實體積所得的量與1個大氣壓下4攝氏度的純水的重度的比值）；孔隙率（孔隙體積與總體積百分比）；孔隙比（孔隙體積與固體的體積之比）；含水率（天然狀態(tài)下巖石中水的重量與巖石烘干重量的百分比）；吸水率（干燥巖石試樣在一個大氣壓和室溫條件下吸入水的重量與巖石干重百分比）；飽水率（巖樣在強制狀態(tài)（真空、煮沸、高壓）下，巖樣的最大吸水重量與巖樣烘干重量的百分比）；滲透性（在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力）；膨脹性（巖石浸水后體積增大的性質(zhì)）；崩解性（巖石與水相互作用時失去黏結(jié)性并變成完全喪失強度的松散物質(zhì)的性能）；軟化性（巖石與水相互作用時強度降低的特性）；抗凍性（巖石抵抗凍融破壞的性能稱為巖石的抗凍性）。5.巖石的容重、密度取決于何種因素？與巖石的力學(xué)性質(zhì)有何相關(guān)性？答：巖石的容重、密度取決于組成巖石的礦物成分、孔隙大小以及含水量。巖石的重度在一定程度上反映出巖石力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣，通常巖石的重度愈大，其力學(xué)性質(zhì)愈好。6.巖石的比重取決于何種因素？答：巖石的比重取決于組成巖石的礦物的相對密度，巖石中重礦物越多其比重越大，大部分巖石比重介于2.502.80之間。7.巖石含空隙指標(biāo)與巖石力學(xué)性質(zhì)有何關(guān)系？答：巖石含空隙指標(biāo)值越大巖石力學(xué)性質(zhì)就越差。8.巖石的吸水率取決于何種因素？與巖石力學(xué)性質(zhì)有何關(guān)系？答：巖石吸水率大小取決于巖石中孔隙數(shù)量多少和細微裂隙的連通情況。吸水率愈大，巖石的力學(xué)性能就愈差。9.巖石的飽水指標(biāo)與巖石的抗凍性有何相關(guān)性？答：巖石飽水指標(biāo)反映巖石中張開型裂隙和孔隙的發(fā)育情況，對巖石的抗凍性有較大影響。飽水系數(shù)(吸水率與飽水率百分比)一般在0.50.8之間。試驗表明，飽水系數(shù)91%時，可免遭凍脹破壞。10.巖石的軟化、膨脹和崩解的機理是什么？它們與巖石的力學(xué)性質(zhì)有何關(guān)系？答：巖石的軟化機理，由于水分子進入顆粒間的間隙而消弱了顆粒間的聯(lián)結(jié)造成的；崩解機理，由于水花過程中消弱了巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)引起的；膨脹機理，經(jīng)水化作用后相鄰顆粒間產(chǎn)生的契劈效應(yīng)，當(dāng)契劈作用力大于結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)力，巖石顯示膨脹性。巖石的軟化、崩解和膨脹性質(zhì)越好，巖石力學(xué)性質(zhì)就越差。11.試推導(dǎo)用巖石的干容重、比重和水的容重表示巖石的空隙率和空隙比。答：已知巖石干容重；比重；水的容重 據(jù)土力學(xué)公式：空隙比e = ；空隙率12、巖石的吸水性與空隙率有什么關(guān)系？答案：因為巖石中包含空隙，才導(dǎo)致巖石吸水性的存在?？障对蕉?，吸水性越明顯。巖石的吸水率是在常溫常壓下進行的，水只能進入大開空隙，而小開空隙和閉空隙水不能進入，因此它與大開空隙率有關(guān)。巖石的飽和吸水率在高壓(或真空)條件下浸水，一般認(rèn)為水能進入所有開空隙中，因此它與開空隙率有關(guān)。13.試推導(dǎo)巖石吸水率與巖石大開空隙率的關(guān)系。解：設(shè)巖石的大開空隙率，大開空隙體積占總空隙體積的百分比為k，巖石相對密度為，則巖石吸水率與大開空隙率的關(guān)系表示如下：14.試推導(dǎo)巖石飽水率與巖石開型空隙率的關(guān)系。解：通常認(rèn)為，在高壓條件下水能進入巖樣所有敞開的空隙中。所以，由上題可知，巖石飽和吸水率與開型空隙率的關(guān)系如下（為巖石相對密度，為大開空隙率）：15.何謂巖石強度，取決于哪些因素？答：巖石在荷載作用下破壞時所承受的最大荷載應(yīng)力稱為巖石的強度。巖石的強度決定于很多因素，巖石結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、水、溫度、圍壓大小、各向異性等都影響巖石的強度。16.表示巖石強度的指標(biāo)主要有哪些？格式如何定義的？答：巖石的強度指標(biāo)主要有抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度。其中，抗壓強度包括單軸抗壓強度（巖石試件在單軸壓力作用下所能承受的最大壓力）、三軸抗壓強度（巖石試件在三個方向應(yīng)力作用下的強度）；抗剪強度（巖石抵抗剪切破壞的極限能力）；抗拉強度（巖石試件在單軸拉力作用下抵抗破壞的極限能力）。17. 巖石的抗壓、抗拉、抗剪指標(biāo)試驗方法各有哪些，有何優(yōu)缺點？答：抗壓指標(biāo)試驗方法有直接單軸抗壓試驗，普通三軸試驗和真三軸試驗。抗拉指標(biāo)試驗有直接抗拉試驗（缺點：試樣制備困難，且不易與拉力機固定），霹靂法（優(yōu)點：簡單易行，只要有普通壓力機就可以進行試驗）?？辜糁笜?biāo)試驗方法有直接剪切試驗（缺點：強度曲線并不是絕對嚴(yán)格的直線），契形剪切試驗，三軸壓縮試驗（優(yōu)點：結(jié)果較精確）。18.試件的大小、形狀是如何影響巖石的力學(xué)性質(zhì)的？原因是什么？答：試件的形狀、和尺寸大小對強度的影響主要表現(xiàn)在高徑比或高寬比和橫斷面積上。試件太長、高徑比太大，會由于彈性不穩(wěn)定提前發(fā)生破壞，降低巖石的強