巖體力學(xué)教學(xué)大綱及答案

1、思考題1. 何謂巖體力學(xué)? 它的研究任務(wù)和對象是什么? 巖體力學(xué)是力學(xué)的分支學(xué)科，是研究巖體在各種力場作用下變形與破壞規(guī)律的理論及其實際應(yīng)用的科學(xué)，是一門應(yīng)用型基礎(chǔ)學(xué)科。研究對象是各類巖體。2. 巖體力學(xué)采用的研究方法是什么?工程地質(zhì)研究法，試驗法，數(shù)學(xué)力學(xué)分析法，綜合分析法。3. 何謂巖塊，巖體? 試比較巖塊與巖體,巖體與土有何異同點? 巖塊是指不含顯著結(jié)構(gòu)面的巖石塊體，是構(gòu)成巖體的最小巖石單元體。巖體是指在地質(zhì)歷史中形成的，有巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)組成的，具有一定結(jié)構(gòu)并賦存在一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體，是巖體力學(xué)研究的對象。4. 巖石的礦物組成是怎樣影響巖塊的力學(xué)性質(zhì)的?一般來

2、說，含硬度大的粒柱狀礦物（如石英、長石、角閃石、輝石等）越多時，巖塊強度越高；含硬度小的片狀礦物（如云母、綠泥石、蒙脫石、高嶺石等）越多時，巖塊的強度越低。5. 何謂巖塊結(jié)構(gòu)? 它是怎樣影響巖塊的力學(xué)性質(zhì)的?巖塊的結(jié)構(gòu)是指巖石內(nèi)礦物顆粒的大小、形狀、排列方式和顆粒間連接方式以及微結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況等反映在巖塊構(gòu)成上的特征。一般來說，結(jié)晶越細、越均勻，非晶質(zhì)成分越少，巖塊強度越高。6. 巖體力學(xué)研究巖塊有何實際意義7. 何謂結(jié)構(gòu)面?從地質(zhì)成因和力學(xué)成因上各自分為哪幾類? 各自什么特點?結(jié)構(gòu)面是指地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，在巖體內(nèi)形成的具有一定延伸方向和長度，厚度相對較小的地址界面或帶。地質(zhì)成因類型分類：l

3、 原生結(jié)構(gòu)面（沉積結(jié)構(gòu)面、巖漿結(jié)構(gòu)面、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面）：原生結(jié)構(gòu)面中，除部分經(jīng)風(fēng)化卸載作用裂開者外，多具有不同程度的聯(lián)結(jié)力和較高的強度；l 構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：工程地質(zhì)性質(zhì)很差，其強度接近于巖體的殘余強度，主要影響巖體的完整性和力學(xué)性質(zhì)；l 次生結(jié)構(gòu)面：包括卸荷裂隙（具有張?zhí)匦裕?、風(fēng)化裂隙、次生夾泥層和泥化夾層（性質(zhì)差，屬于軟弱結(jié)構(gòu)面）等。力學(xué)成因類型分類：l 張性結(jié)構(gòu)面：張開度大、連續(xù)性差、形態(tài)不規(guī)則、面粗糙、起伏大及破碎帶較寬等，構(gòu)造巖多為角礫巖，因此含水豐富，導(dǎo)水性強；l 剪性結(jié)構(gòu)面：連續(xù)性好，面較平直，延伸較長并有擦痕、鏡面等現(xiàn)象發(fā)育。8. 何謂巖體結(jié)構(gòu)? 各類巖體結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是什么?（P21）

4、 巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中的結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的排列組合特征。不同結(jié)構(gòu)類型的巖體，其巖石類型、結(jié)構(gòu)體、結(jié)構(gòu)面的特征不同。分為：整體塊結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、散體狀結(jié)構(gòu)。（強度和穩(wěn)定性依次減小）9. 剪性結(jié)構(gòu)面有何特征? 為什么巖體中以剪性結(jié)構(gòu)面數(shù)量最多?剪性結(jié)構(gòu)面的特點是連續(xù)性好，面較平直，延伸較長并有擦痕、鏡面等現(xiàn)象發(fā)育。?10. 結(jié)構(gòu)面特征包括哪幾個方面? 各自用什么指標(biāo)表示? 定義如何? 它是怎樣影響巖體力學(xué)性質(zhì)的?（P15）a) 產(chǎn)狀：用走向、傾向、傾角表示，結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力的關(guān)系控制著巖體的破壞機理和強度；b) 連續(xù)性：結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面的貫通程度，常用線連續(xù)性系數(shù)，跡長

5、和面連續(xù)性系數(shù)等表示。結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性對巖體的變形、破壞機理、強度和滲透性都有很大的影響；c) 密度：結(jié)構(gòu)面的密度反映結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度，常用線密度Kd、間距d（兩者互為倒數(shù)）等指標(biāo)表示；d) 張開度：結(jié)構(gòu)面的張開度e是指結(jié)構(gòu)面兩壁之間的垂直距離。一般導(dǎo)致粘聚力降低，若有填充物則其強度主要由填充物決定。另外，結(jié)構(gòu)面的張開度對巖體的滲透性有很大的影響。（分級有閉合結(jié)構(gòu)面、裂開結(jié)構(gòu)面和張開結(jié)構(gòu)面）；e) 填充膠結(jié)特征：結(jié)構(gòu)面經(jīng)膠結(jié)后，力學(xué)性質(zhì)有所改善。改善程度隨膠結(jié)物成分不同而異。未膠結(jié)的張開面往往被外來物質(zhì)填充，其力學(xué)性質(zhì)取決于填充物成分、厚度、含水性和的壁巖性質(zhì)等。（分類薄膜填充、斷續(xù)填充、連

6、續(xù)填充及厚層填充）；f) 結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系：結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系控制著可能滑移巖體的幾何邊界條件、形態(tài)、規(guī)模、滑動方向及滑移破壞類型。11. 何謂巖體分類? RMR 分類和Q 分類各自用哪些指標(biāo)表示? 怎樣求得?巖體分類是通過巖體的一些簡單和容易實測的指標(biāo)，把工程地質(zhì)條件和巖體力學(xué)性質(zhì)參數(shù)聯(lián)系起來，并借鑒已建工程設(shè)計、施工和處理等方面成功與失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，對巖體進行歸類的一種工作方法。RMR值分類（P118）分類指標(biāo)：巖塊強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件及地下水方法：（1）根據(jù)各類指標(biāo)的數(shù)值，按表中A的標(biāo)準(zhǔn)評分，求和得總分RMR值。（2）按表的規(guī)定對總分作適當(dāng)?shù)男拚?）用修正后的總分對照表中C求得

7、巖體的類別及相應(yīng)的無支護地下洞室的自穩(wěn)時間和巖體強度指標(biāo)(C，)值。巖體質(zhì)量指標(biāo)Q值（P119）有其中RQD為巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jn為節(jié)理組數(shù)；Jr為節(jié)理粗糙度系數(shù)；Ja為節(jié)理蝕變系數(shù)，Jw為節(jié)理水折減系數(shù)；SRF為應(yīng)力折減系數(shù)。JW/SRF 表示水與其它應(yīng)力存在對巖體質(zhì)量的影響 ；RQD/ Jn 為巖體的完整性； Jr/Ja 表示結(jié)構(gòu)面(節(jié)理)的形態(tài)、充填物特征及其次生變化程度；12. 何謂巖石的吸水性、軟化性、抗凍性、滲透性？各自用什么指標(biāo)表示？定義如何？三大類巖的上述指標(biāo)如何？a) 巖石的吸水性是指巖石在一定條件下吸收水分的能力常用吸水率Wa（mw1ms），飽和吸水率Wp(mw2ms)和飽和

8、系數(shù)WaWp，沉積巖吸水性較強。b) 巖石的軟化性是指巖石浸水飽和后強度降低的性質(zhì)，用軟化系數(shù)KR表示，為巖石試件的飽和抗壓強度(cw)與干抗壓強度(c)的比值，用百分比表示。當(dāng)巖石中含有較多的親水性和可溶性礦物，且含大開空隙較多時，巖石的軟化性較強，軟化系數(shù)較小。c) 巖石的抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的能力，抗凍系數(shù)(Rd)是指巖石試件經(jīng)反復(fù)凍融后的干抗壓強度(c2)與凍融前干抗壓強度(c1)之比，用百分?jǐn)?shù)表示；質(zhì)量損失率(Km)是指凍融試驗前后干質(zhì)量之差(ms1ms2)與試驗前干質(zhì)量(ms1)之比，以百分?jǐn)?shù)表示。d) 巖石的滲透性是指在一定的水力梯度或壓力差作用下，巖石能被水透過的性質(zhì)，常

9、用滲透系數(shù)K（滲透流速與水力梯度的比值）表示。一般裂隙發(fā)育時，滲透系數(shù)急劇增大。13. 巖塊在單向壓力條件下的變形過程有什么特征？空隙壓密階段(OA)：（應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹型）彈性變形階段(AB) ：B點:彈性極限微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段(BC)：C點:屈服強度非穩(wěn)定發(fā)展階段(CD)：D點:峰值強度14. 常用于巖塊變形與強度性質(zhì)的指標(biāo)有哪些？定義如何？各自的測定方法式什么？影響各種力學(xué)指標(biāo)的因素有哪些？三大類巖的各種指標(biāo)如何？（P46）變形性質(zhì)指標(biāo)：變形模量（初始模量、切線模量和割線模量）和泊松比（在實際工作中，常采用處的與來計算巖塊的泊松比）巖塊的變形模量和泊松比受巖石礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、風(fēng)化程

10、度、空隙性、含水率、微結(jié)構(gòu)面及其與荷載方向的關(guān)系等多種因素的影響，變化較大。強度性質(zhì)指標(biāo)：1) 單軸抗壓強度（P56、57）：在單向壓縮條件下，巖石所能承受的最大壓應(yīng)力。影響因素（實驗思考題有，內(nèi)因外因）2) 三軸壓縮強度：試件在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下能抵抗的最大軸向應(yīng)力（影響因素：巖石本身性質(zhì)和實驗條件）3) 單軸抗拉強度：巖石在單向拉伸時能承受的最大拉應(yīng)力（影響因素：礦物成分、（裂隙）空隙、顆粒聯(lián)結(jié)）4) 剪切強度：在剪切荷載作用下，巖石抵抗剪切破壞的最大剪應(yīng)力。（影響因素：巖石顆粒間聯(lián)結(jié)的牢固程度）15. 何謂三軸壓縮強度、強度包絡(luò)線？ 圍壓對巖塊變形、破壞及強度的影響如何？三軸壓縮強度：試件

11、在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下能抵抗的最大軸向應(yīng)力根據(jù)一組試件試驗得到的三軸壓縮強度1m和相應(yīng)的3以及單軸抗拉強度t。在-坐標(biāo)系中可繪制出一組破壞應(yīng)力及其公切線，即為巖塊的強度包絡(luò)線。各種巖石的三軸壓縮強度1m均隨圍壓3的增大而增大，但1m增加速率小于3的增加率，此外圍壓還影響巖塊的殘余強度。16. 試推導(dǎo)出巖塊強度參數(shù)及應(yīng)力間的關(guān)系式。見14題。三軸試驗求巖塊剪切強度參數(shù)C、值的方法是將一組試件試驗得到的三軸壓縮強度1m和相應(yīng)的圍壓3投影到1-3坐標(biāo)中，得到極限的1-3曲線，然后在該曲線上選取最佳直線段，得到斜率m截距b，有：17. 何謂蠕變、蠕變模型？研究它有何實際意義？常見的幾種模型的本構(gòu)關(guān)系如何？

12、蠕變是指巖石在恒定的荷載應(yīng)力作用下，其變形隨時間而逐漸增大的性質(zhì)。蠕變模型法是將巖石材料抽象成一系列簡單的元件及其組合模型來模擬巖石的蠕變特性構(gòu)成其本構(gòu)方程的方法。巖石蠕變是一種十分普遍的現(xiàn)象，在天然斜坡，人工邊坡及地下洞室中都可以直接觀測到，由于巖石蠕變的影響，在巖體內(nèi)及建筑物內(nèi)會產(chǎn)生應(yīng)力集中而影響其穩(wěn)定性。Maxwall模型由彈性元件和粘性元件串聯(lián)而成。Kelvin模型由彈性元件和粘性元件并聯(lián)而成。18. 何謂強度判據(jù)？常見的幾種判據(jù)的表達式與應(yīng)用條件如何？如何判別巖石中一點是否破壞？?19. 分別總結(jié)結(jié)構(gòu)面的法向變形與剪切變形的主要特征？法向變形主要特征（P67）：剪切變形主要特征（P7

13、3）：20. 結(jié)構(gòu)面的法向剛度與剪切剛度的定義如何？各自如何確定？法向剛度是指在法向應(yīng)力作用下，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生單位法向變形所需要的應(yīng)力，在數(shù)值上等于-曲線上一點的切線斜率。剪切剛度KS是反映結(jié)構(gòu)面剪切變形性質(zhì)的重要參數(shù)，其數(shù)值等于峰值前-Du曲線上任一點的切線斜率。21. 總結(jié)四種類型結(jié)構(gòu)面的剪切強度特征（表達式及強度曲線特征）一、平直無充填的結(jié)構(gòu)面：二、粗糙起伏無充填的結(jié)構(gòu)面 1、規(guī)則鋸齒形結(jié)構(gòu)面：剪斷后有 2、不規(guī)則起伏結(jié)構(gòu)面三、非貫通斷續(xù)的結(jié)構(gòu)面：四、具有充填物的軟弱結(jié)構(gòu)面：過于繁瑣22. 原位巖體的力學(xué)試驗與巖塊力學(xué)試驗在本質(zhì)上有什么區(qū)別？23. 巖體的變形性質(zhì)與巖塊相比有什么區(qū)別？在外力

14、作用下巖體的變形是巖塊變形和結(jié)構(gòu)變形的總和，而結(jié)構(gòu)變形通常包括結(jié)構(gòu)面閉合、充填物的壓密及結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動和滑動等變形。24. 常見確定巖體變形參數(shù)的原位試驗有哪幾種？平板荷載試驗和聲波法試驗的基本原理是什么？l 靜力法：承壓板法、鉆孔變形法、狹縫法、水壓洞室法、單(雙)軸壓縮試驗法。l 動力法：聲波法、地震波法。l 靜力法實驗原理：在選定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上施加法向荷載，并測定其巖體的變形值；然后繪制出壓力-變形關(guān)系曲線，計算出巖體的變形參數(shù)。l 聲波法實驗原理：用人工方法對巖體發(fā)射(或激發(fā))聲波，并測定其在巖體中的傳播速度，然后根據(jù)波動理論求巖體的變形參數(shù)。25. 巖體的動彈性模量與靜彈性

15、模量相比如何？為什么？不管巖體還是巖塊，其動彈性模量普遍大于靜彈性模量，一般兩者的比值Ed/Eme對于完整堅硬的巖體為1.2到2.0；而對于風(fēng)化，裂隙發(fā)育的巖體和軟弱巖體Ed/Eme較大，一般為1.5到10.0。原因：l 靜力法采用的最大應(yīng)力一般在1到19Mpa之間，少數(shù)則更大，變形量常以毫米計，而動力法的作用應(yīng)力則約為10-4Mpa量級，引起的變形量微小，因此靜力法必然會測得較大的不可逆變形，而動力法測不到這種變形。l 靜力法持續(xù)的時間比較長。l 靜力法擾動了巖體的天然結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)。然而由于靜力法實驗時，巖體的受力情況更接近于工程巖體的實際受力狀態(tài)，故在實際應(yīng)用中除某些特殊情況外，多數(shù)工程

16、仍以靜力變形參數(shù)為主要設(shè)計依據(jù)。26. 在垂直層面的法向應(yīng)力作用下，層狀巖體的變形參數(shù)怎樣確定？(P89)均假設(shè)為巖體各巖層厚度相等為S，且性質(zhì)相同。巖塊變形參數(shù)為E，和G，層面的變形參數(shù)為Kn，取n-t坐標(biāo)系，n為垂直層面，t為平行層面。（1） 法向應(yīng)力n作用下的巖體變形參數(shù)1)沿n方向加荷 2)沿t方向加荷Emt=E （2） 剪應(yīng)力作用下的巖體變形參數(shù)27. 原位巖體剪切試驗的原理是什么？通過它可以求得哪些參數(shù)？在平巷中制備試件，并以兩個千斤頂分別在垂直和水平方向上施加外力進行直剪?？梢垣@得1）巖體剪應(yīng)力-剪位移u曲線及法向應(yīng)力-法向變形W曲線。2）剪切強度曲線及巖體剪切強度參數(shù)Cm、m值

17、28. 工程巖體常見的破壞形式有哪幾種？對應(yīng)的強度叫什么強度？各自有何區(qū)別？29. 何謂天然應(yīng)力、重分布應(yīng)力及天然應(yīng)力比值系數(shù)？研究天然應(yīng)力的意義何在？天然應(yīng)力是指人類工程活動之前存在于巖體中的應(yīng)力。重分布應(yīng)力是指巖體中由于工程活動改變后的應(yīng)力。巖體中的天然應(yīng)力狀態(tài)，在研究區(qū)域地殼穩(wěn)定性、地震預(yù)報、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料儲存、巖爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動力學(xué)的研究均具有重要的實際意義。（或區(qū)域穩(wěn)定性、地下洞室穩(wěn)定性、高陡邊坡穩(wěn)定性、地基巖體穩(wěn)定性）30. 巖體中鉛直天然應(yīng)力與自重應(yīng)力及天然主應(yīng)力是否為同一概念？關(guān)系如何？絕大部分地區(qū)的垂直天然應(yīng)力大致等于按=2.7g/cm3計算出來的上

18、覆巖體自重，但在某些地區(qū)有顯著大于上覆巖體自重，而某些地方它比自重小很多甚至為張應(yīng)力。常常是巖體中天然主應(yīng)力之一，與單純的自重應(yīng)力場不同的是，在天然應(yīng)力場中，大多是最小主應(yīng)力，少數(shù)為最大或中間主應(yīng)力。31. 巖體中的天然應(yīng)力有哪些基本特征？影響因素有哪些？基本特征：a) 地殼中主應(yīng)力一壓應(yīng)力為主，方向基本上是水平和垂直的b) 天然應(yīng)力場是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，是時間和空間的函數(shù)。c) 垂直天然應(yīng)力隨深度呈線性增長d) 水平天然應(yīng)力分布較為復(fù)雜l 巖體中水平天然應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，出現(xiàn)拉應(yīng)力者甚少l 大部分巖體中的水平天然應(yīng)力大于垂直應(yīng)力l 巖體中的兩個水平應(yīng)力hmax和hmin通常不

19、相等l 在單薄的山體、谷泊附近以及未受構(gòu)造變動的巖體中，水平天然應(yīng)力小于垂直應(yīng)力。e) 天然水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力的比值在1.5-10.6范圍內(nèi)f) 一個相當(dāng)大的區(qū)域內(nèi)，最大主應(yīng)力的方向是相對穩(wěn)定的g) 區(qū)域構(gòu)造場常常決定局部點的主應(yīng)力h) 巖體中天然應(yīng)力狀態(tài)一般處于三維應(yīng)力狀態(tài)影響因素：地殼板塊運動及其相互擠壓、地幔熱對流、地球重力、巖漿侵入、地溫梯度、地表剝蝕。32. 常見的實測天然應(yīng)力的方法有哪些？各自的基本原理如何？（P138）l 應(yīng)力恢復(fù)法：用扁千斤頂使得已解除了應(yīng)力的巖石恢復(fù)到初始應(yīng)力狀態(tài)。l 套心法：在鉆孔中安裝變形測量元件，通過測量套心應(yīng)力解除前后，鉆孔孔徑變化或孔底應(yīng)變變化或孔壁

20、表面應(yīng)變變化值來確定天然應(yīng)力的大小和方向。l 水壓致裂法：把高壓水泵入由栓塞隔開的試段中。當(dāng)鉆孔試段中的水壓升高時，鉆孔孔壁的環(huán)向壓應(yīng)力降低，并在某些點出現(xiàn)拉應(yīng)力。33. 何謂地下洞室？地下洞室的巖體力學(xué)問題有哪些？地下洞室是指人工開挖或天然存在于巖體內(nèi)的構(gòu)筑物。a) 圍巖應(yīng)力重分布問題重分布應(yīng)力計算b) 圍巖變形與破壞問題位移計算、破壞區(qū)確定c) 圍巖壓力問題圍巖壓力計算d) 有壓洞室圍巖抗力問題圍巖抗力計算34. 以水平圓形無壓洞室為例，說明彈性圍巖應(yīng)力的分布規(guī)律。（P197）1) 圍巖內(nèi)重分布應(yīng)力與角無關(guān)，僅與R0和0有關(guān)。2) 由于r=0，則r，均為主應(yīng)力，且恒為最大主應(yīng)力，r恒為最小

21、主應(yīng)力。3) 當(dāng)rR0(洞壁)時，r=0，=20，可知洞壁上的應(yīng)力差最大，且處于單向受力狀態(tài)，說明洞壁最易發(fā)生破壞。4) 隨著離洞壁距離r增大，r逐漸增大，逐漸減小，并都漸漸趨近于天然應(yīng)力0值。在理論上，r，要在r處才達到0值，但實際上r，趨近于0的速度很快。5) 當(dāng)r=6R0時，r和與0相差僅2.8%。因此，一般認(rèn)為，地下洞室開挖引起的圍巖分布應(yīng)力范圍為6R0。在該范圍以外，不受開挖影響，這一范圍內(nèi)的巖體就是常說的圍巖，是有限元計算模型的邊界范圍。35. 何謂圍巖？其范圍一般為多大？一般認(rèn)為，地下洞室開挖引起的圍巖分布應(yīng)力范圍為6R0。在該范圍以外，不受開挖影響，這一范圍內(nèi)的巖體就是常說的圍

22、巖，是有限元計算模型的邊界范圍。36. 何謂塑性松動圈？具有塑性圈后圍巖中的重分布應(yīng)力如何變化？地下開挖后，洞壁的應(yīng)力集中最大,當(dāng)它超過圍巖屈服極限時，洞壁圍巖就由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)化為塑性狀態(tài)，并在圍巖中形成一個塑性松動圈。1) 隨著距洞壁距離增大，徑向應(yīng)力r由零逐漸增大，應(yīng)力狀態(tài)由洞壁的單向應(yīng)力狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為雙向應(yīng)力狀態(tài)，圍巖也就由塑性狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為彈性狀態(tài)。圍巖中出現(xiàn)塑性圈和彈性圈。2) 塑性松動圈的出現(xiàn)，使圈內(nèi)一定范圍內(nèi)的應(yīng)力因釋放而明顯降低，而最大應(yīng)力集中由原來的洞壁移至塑、彈圈交界處，使彈性區(qū)的應(yīng)力明顯升高。3) 彈性區(qū)以外則是應(yīng)力基本未產(chǎn)生變化的天然應(yīng)力區(qū)(或稱原巖應(yīng)力區(qū))。37. 試總

23、結(jié)各類結(jié)構(gòu)圍巖的變形破壞特點。所謂漸進式破壞的含義？1) 整體狀和塊狀巖體圍巖：在力學(xué)屬性上可視為均質(zhì)、各向同性、連續(xù)的線彈性介質(zhì)，應(yīng)力應(yīng)變呈近似直線關(guān)系。圍巖具有很好的自穩(wěn)能力，其變形破壞形式主要有巖爆、脆性開裂及塊體滑移等。2) 層狀巖體圍巖: 常呈軟硬巖層相間的互層形式。結(jié)構(gòu)面以層理面為主，并有層間錯動及泥化夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育。變形破壞主要受巖層產(chǎn)狀及巖層組合等控制，破壞形式主要有：沿層面張裂、折斷塌落、彎曲內(nèi)鼓等。3) 碎裂狀巖體圍巖: 碎裂巖體是指斷層、褶曲、巖脈穿插擠壓和風(fēng)化破碎加次生夾泥的巖體。變形破壞形式常表現(xiàn)為塌方和滑動。4) 散體狀巖體圍巖: 圍巖結(jié)構(gòu)均勻時，以拱頂冒落為

24、主。當(dāng)圍巖結(jié)構(gòu)不均勻或松動巖體僅構(gòu)成局部圍巖時，常表現(xiàn)為局部塌方、塑性擠入及滑動等變形破壞形式。圍巖的變形破壞是漸進式逐次發(fā)展的。 開挖-應(yīng)力調(diào)整-變形、局部破壞-再次調(diào)整-再次變形-較大范圍破壞38. 如何確定地下洞室圍巖的破壞范圍？試舉例說明。彈性力學(xué)法：當(dāng)巖體天然應(yīng)力比值系數(shù)1/3 時，洞頂、底將出現(xiàn)拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力大于圍巖的抗拉強度t，則圍巖就要發(fā)生破壞。在1/3的天然應(yīng)力場中，洞壁圍巖均為壓應(yīng)力集中，當(dāng)大于圍巖的抗壓強度c時，洞壁圍巖就要破壞。39. 何謂圍巖壓力？按其形成原因可分為哪幾類？各自用什么方法確定？圍巖壓力是指地下洞室圍巖在重分布應(yīng)力作用下產(chǎn)生過量的塑性變形或松動破壞，進

25、而引起施加于支護襯砌上的壓力。按圍巖壓力的形成機理，可將其劃分為：l 形變圍巖壓力：由于圍巖塑性變形如塑性擠入、膨脹內(nèi)鼓、彎折內(nèi)鼓等形成的擠壓力；l 松動圍巖壓力：由于圍巖拉裂塌落、塊體滑移及重力坍塌等破壞引起的壓力，這是一種有限范圍內(nèi)脫落巖體重力施加于支護襯砌上的壓力；l 沖擊圍巖壓力：由巖爆形成的一種特殊圍巖壓力。40. 試述形變圍巖應(yīng)力確定的基本原理與方法。（P212）為防止塑形變形的過度發(fā)展，必須對圍巖設(shè)置支護襯砌。當(dāng)支襯結(jié)構(gòu)與圍巖共同作用時，支護力與作用于支襯結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力是一對作用力與反作用力。只要求得支護力，一般也就求得了圍巖壓力。41. 試述用塊體極限平衡方法確定松動圍巖壓力

26、的方法與步驟。（P217）在整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體中，常被各種結(jié)構(gòu)面切割成不同形狀不同大小的結(jié)構(gòu)體。地下洞室開挖后，圍巖中的某些塊體在自重作用下向洞內(nèi)滑移，那這些作用在支護襯砌上的壓力就是這些滑塊的重量。采用塊體極限平衡方法確定松動圍巖壓力時，首先從地質(zhì)構(gòu)造分析入手，找出結(jié)構(gòu)面的組合形式與洞軸線的關(guān)系。進而得出圍巖中可能的不穩(wěn)定塊體的位置和形狀，并對不穩(wěn)定體塌落或滑移的運動學(xué)特征進行分析，確定其滑動面的方向、可能滑動面的位置、產(chǎn)狀和力學(xué)強度參數(shù)，然后對塊體進行穩(wěn)定性校核。如果校核后塊體處于穩(wěn)定狀態(tài)，其圍巖壓力為0，若不穩(wěn)定則進行具體計算。42. 何謂圍巖抗力及圍巖抗力系數(shù)？常用什么方法確定抗力系數(shù)？在有壓洞室中，作用有很高的內(nèi)水壓力，并通過洞壁傳遞給圍巖，這時圍巖將產(chǎn)生一個力，稱為圍巖抗力。圍巖抗力的大小常用抗力系數(shù)K表示。K值越大常用的直接測定法，說明圍巖承受內(nèi)水壓力的能力越大。常用的直接