2021年《巖體力學(xué)》課后習(xí)題附答案

1、精品word可編輯資料- - - - - - - - - - - - -一、緒 論巖體力學(xué)：討論巖體在各種力場作用下變形與破壞規(guī)律的科學(xué)； .二、1從工程的觀點(diǎn)看，巖體力學(xué)的討論內(nèi)容有哪幾個(gè)方面？答：從工程觀點(diǎn)動(dòng)身，大致可歸納如下幾方面的內(nèi)容：1）巖體的地質(zhì)特點(diǎn)及其工程分類；2）巖體基本力學(xué)性質(zhì)； 3）巖體力學(xué)的試驗(yàn)和測試技術(shù)； 4）巖體中的自然應(yīng)力狀態(tài)； 5）模型模擬試驗(yàn)和原型觀測； 6）邊坡巖體、巖基以及地下洞室圍巖的變形和穩(wěn)固性；7）巖體工程性質(zhì)的改善與加固；2巖體力學(xué)通常采納的討論方法有哪些？1） 工程地質(zhì)討論法； 2）試驗(yàn)法； 3）數(shù)學(xué)力學(xué)分析法； 4）綜合分析法；二、巖塊和巖體的地

2、質(zhì)基礎(chǔ)一、1、巖塊：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；有些學(xué)者把巖塊稱為結(jié)構(gòu)體、巖石材料及完整巖石等；2、波速比 kv：波速比是國標(biāo)提出的用來評(píng)判巖的風(fēng)化程度的指標(biāo)之一，即風(fēng)化巖塊和新奇巖塊的縱波速度之比；3、風(fēng)化系數(shù) kf：風(fēng)化系數(shù)是國標(biāo)提出的用來評(píng)判巖的風(fēng)化程度的指標(biāo)之一，即風(fēng)化巖塊和新奇巖塊飽和單軸抗壓強(qiáng)度之比；4、結(jié)構(gòu)面：其是指地質(zhì)歷史進(jìn)展過程中，在巖體內(nèi)形成的具有肯定的延長方向和長度、厚度相對(duì)較小的地質(zhì)面或帶；它包括物質(zhì)分異面和不連續(xù)面，如層面、不整合、節(jié)理面、斷層、片理面等，國內(nèi)外一些文獻(xiàn)中又稱為不連續(xù)面或節(jié)理；5、節(jié)理密度：反映結(jié)構(gòu)發(fā)育的密集程度，常用

3、線密度表示，即單位長度內(nèi)節(jié)理?xiàng)l數(shù)；6、節(jié)理連續(xù)性：節(jié)理的連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面貫穿程度，常用線連續(xù)性系數(shù)表示，即單位長度內(nèi)貫穿部分的長度；7、節(jié)理粗糙度系數(shù) jrc：表示結(jié)構(gòu)面起伏和粗糙程度的指標(biāo)，通常用縱刻面儀測出剖面輪廓線與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比來獲得；8、節(jié)理壁抗壓強(qiáng)度 jcs：用施密特錘法（或回彈儀）測得的用來衡量節(jié)理壁抗壓才能的指標(biāo)；9、節(jié)理張開度：指節(jié)理面兩壁間的垂直距離；第 13 頁，共 13 頁- - - - - - - - - -10、巖體：巖體是指在地質(zhì)歷史過程中形成的，由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的，具有肯定的結(jié)構(gòu)，賦存于肯定的自然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體；11、結(jié)構(gòu)體：巖體中被結(jié)

4、構(gòu)面切割圍限的巖石塊體；12、巖體結(jié)構(gòu)：巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的排列組合特點(diǎn)；13、巖體完整性系數(shù) kv：其是指巖體縱波速度和巖塊縱波速度之比的平方；14、巖石質(zhì)量指標(biāo) rqd：大于 10cm的巖芯累計(jì)長度與鉆孔進(jìn)尺長度之比的百分?jǐn)?shù)；二、 1 巖體中的結(jié)構(gòu)面按成因有哪幾種分法？ 分別是什么？答：結(jié)構(gòu)面的成因類型分成兩種，一是地質(zhì)成因類型，依據(jù)地質(zhì)成因的不同，可將結(jié)構(gòu)面劃分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面三類；按破裂面的力學(xué)成因可分為剪性結(jié)構(gòu)面和張性結(jié)構(gòu)面兩類；(2) 結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性有幾種定義方法？如何定義？結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面的貫穿程度，常用線連續(xù)系數(shù)和面連續(xù)性系數(shù)表示；線連續(xù)性系數(shù)是指

5、結(jié)構(gòu)面跡線延長方向單位長度內(nèi)貫穿部分的總和；面連續(xù)性系數(shù)是指結(jié)構(gòu)面單位面積內(nèi)貫穿部分面積的總和；(3) 如何描述結(jié)構(gòu)面的充填情形？按充填物的厚度和連續(xù)性，結(jié)構(gòu)面的充填可分為：薄膜充填、斷續(xù)充填，連續(xù)充填及厚層充填 4類，(4) 在我國，通常將結(jié)構(gòu)面分為哪幾級(jí)？在工程中主要涉及到哪幾級(jí)？ .按結(jié)構(gòu)面延長長度、切割深度、破裂帶寬度及其力學(xué)效應(yīng)，可將結(jié)構(gòu)面分為如下 5級(jí)：i級(jí)：指大斷層或區(qū)域性斷層，一般延長約數(shù)十公里以上，破裂帶寬約數(shù)米至數(shù)十米及幾百米以上；ii 級(jí)：指延長長而寬度不大的區(qū)域性地質(zhì)界面，如較大的斷層、層間錯(cuò)動(dòng)、不整合面及原生脆弱夾層等；iii 級(jí)：指長度數(shù)十米或數(shù)百米的斷層、區(qū)域性、

6、延長較好的層面及層間錯(cuò)動(dòng)等；iv 級(jí)：指延長較差的節(jié)理、層面、次生、小斷層及較發(fā)育的片理、劈理面等；v級(jí):又稱微結(jié)構(gòu)面，指隱節(jié)理、微層面及不發(fā)育的片理、劈理等， 其規(guī)模小，連續(xù)性差；在工程中主要涉及到 iii 級(jí)、 iv 級(jí)；(5) 在我國，通常將巖體結(jié)構(gòu)分為哪幾類？.將巖體結(jié)構(gòu)劃分為 5大類，即：整體狀結(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)；(6) 通常用哪些指標(biāo)評(píng)判巖體的風(fēng)化程度？答：巖石的風(fēng)化程度可通過定性指標(biāo)和某些定量指標(biāo)來表述，定性指標(biāo)主要有：顏色、礦物蝕變程度、破裂程度及開挖錘擊技術(shù)特點(diǎn)等；定量指標(biāo)主要有風(fēng)化間隙率指標(biāo)和波速指標(biāo)等；國標(biāo)巖土工程勘察規(guī)范中提出用風(fēng)化巖塊的縱

7、波速度、波速比和風(fēng)化系數(shù)等指標(biāo)來評(píng)判巖塊的風(fēng)化程度；(7) 怎樣用軟化系數(shù)評(píng)判巖體的軟化？答：巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)稱為巖石的軟化性；軟化性用軟化系數(shù) kr表達(dá)，它定義為巖石飽和抗壓強(qiáng)度與干抗壓強(qiáng)度之比；當(dāng)軟化系數(shù) kr0.75時(shí)，巖石的軟化性弱，同時(shí)也說明巖石的抗凍性和抗風(fēng)化才能強(qiáng)，而 kr23）所做的壓縮試驗(yàn)；13、等圍壓試驗(yàn)：在三軸試驗(yàn)中，當(dāng)側(cè)向應(yīng)力相互相等時(shí)（即12=3）所做得壓縮試驗(yàn)；14、劈裂破壞：試件在軸向壓應(yīng)力作用下，由于減小或排除了端部約束，沿壓應(yīng)力垂直方向發(fā)生的拉裂破壞；15、對(duì)頂錐破壞：試件在軸向壓應(yīng)力作用下，由于試件端部橫向約束，形成的錐形剪切破壞；16、端部效應(yīng)

8、：試件試驗(yàn)時(shí)端面條件對(duì)巖塊強(qiáng)度的影響，其產(chǎn)生緣由一般認(rèn)為是由于試件端面與壓力機(jī)板間的磨擦作用，轉(zhuǎn)變了試件內(nèi)部的應(yīng)力分布和破壞方式，進(jìn)而影響巖塊的強(qiáng)度；17、直剪試驗(yàn)：將試件放在直剪儀上，試驗(yàn)時(shí)，先在試件上施加法向壓力，然后在水平方向逐級(jí)施加水平剪力，直到試件破壞從而求得試件抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法；二、 1 在巖石的單軸壓縮試驗(yàn)中，試件的高徑比、尺寸、加載速率怎樣影響巖石的強(qiáng)度？答：一般說來，高徑比越大，巖石的強(qiáng)度越低；試件尺寸越大，巖石強(qiáng)度越低；加荷速率越大，巖石的強(qiáng)度越大；(2) 請(qǐng)描述巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的制樣、試驗(yàn)、資料整理的過程和運(yùn)算方法；答：預(yù)備至少 6個(gè)取自同一地點(diǎn)的試件，試件用圓柱形

9、，試件的斷面尺寸，圓柱形試件尺寸直徑一般d=5cm，試件的高度 h=22.5d ，試件端面應(yīng)當(dāng)平整光滑，兩端面應(yīng)平行；試驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺在試件不同高度位置和不同直徑方向認(rèn)真測量試件直徑，取平均直徑作為運(yùn)算直徑；將試件兩端抹上黃油后置于有球星壓頭的試驗(yàn)機(jī)上，試驗(yàn)時(shí)以每秒 0.50.8mpa的加荷速率加荷，直到試件破壞，按c=p/a運(yùn)算抗壓強(qiáng)度；式中： c：巖石單軸抗壓強(qiáng)度； p：巖石試件破壞時(shí)的荷載； a：試件的橫斷面面積；重復(fù)進(jìn)行6次，取強(qiáng)度平均值；(3) 請(qǐng)描述巖石單軸抗拉強(qiáng)度劈裂法試驗(yàn)的制樣、試驗(yàn)、資料整理的過程和運(yùn)算方法；答：取 5 5cm或5 5 5cm圓柱體或立方體外形試件，試驗(yàn)時(shí)沿著

10、圓柱體的直徑方向墊直徑 2mm圓形鋼絲墊條置于壓力機(jī)上，緩慢加壓致試件受力后沿著受力方向的直徑裂開，試驗(yàn)資料的整理可按彈性力學(xué)來解，試樣為立方體時(shí)，pmax為破壞荷載；重復(fù)試驗(yàn) 6次，取平均值；(4) 請(qǐng)描述巖石點(diǎn)荷載試驗(yàn)的制樣、試驗(yàn)、資料整理的過程和運(yùn)算方法；答：以一段長度為直徑 11.4倍的圓柱狀巖芯，在其中部對(duì)稱的兩點(diǎn)上施加點(diǎn)荷載至破壞，破壞方式是巖蕊通常沿縱截面，有時(shí)沿橫截面被 劈裂，也可以沿巖蕊的軸向在中心線上兩點(diǎn)施加荷載使巖蕊劈裂，單軸 抗拉和抗壓強(qiáng)度運(yùn)算公式如下：單軸抗拉強(qiáng)度運(yùn)算公式：單軸抗壓強(qiáng)度運(yùn)算公式： sc= 22.823.7i s50(5) 請(qǐng)描述巖石傾斜板剪切試驗(yàn)的制樣

11、、試驗(yàn)、資料整理的過程和運(yùn)算方法； .答：試件尺寸為 10cm10cm5cm，最大的有達(dá) 30cm30cm30cm的，試驗(yàn)時(shí)采納多個(gè)試件，在楔形剪切儀上進(jìn)行試驗(yàn)，分別以不同的角度進(jìn)行，對(duì)應(yīng)于一個(gè)角度得出一組和值；=pcos+fsin/a=p sin-fcos/a繪制 -曲線，當(dāng) 變化范疇圈套時(shí)， -為一條曲線，但當(dāng) 10mpa時(shí)可視為直線，可求出c和值；五、巖石的變形特點(diǎn)一、 1、剛性壓力機(jī)：用伺服系統(tǒng)來獲得試件全過程曲線的壓力機(jī)；2、全過程曲線：反映單軸壓縮巖石試件在破裂前后全過程的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的曲線；3、初始模量：應(yīng)力 應(yīng)變曲線在原點(diǎn)處的切線斜率；4、切線模量：應(yīng)力 應(yīng)變曲線直線段的斜率；

12、5、割線模量：從應(yīng)力 應(yīng)變曲線的原點(diǎn)到曲線上一點(diǎn)的連線的斜率，取通常 c的40-60%；6、泊松比：是指在單軸壓縮條件下，橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比；7、彈性滯后：多數(shù)巖石的大部分彈性變形在卸荷后能很快復(fù)原，而小部分（約 10%20%）須經(jīng)過一段時(shí)間才能復(fù)原，這種現(xiàn)象稱為彈性滯后； .8、塑性滯環(huán)：巖石在循環(huán)荷載條件下，每次加荷，卸荷曲線都不重合，且圍成一環(huán)形面積，即塑性滯環(huán)； .9、巖石的記憶：每次卸載后再加載到原先的應(yīng)力后連續(xù)增加荷載， 即逐級(jí)循環(huán)加載，就新的加載曲線段將沿著卸載前的加載曲線方向上升的形象；10、反復(fù)循環(huán)：在低于彈性極限的恒定應(yīng)力下反復(fù)加載、卸載；11、逐級(jí)循環(huán)：每次卸載后再加

13、載到原先的應(yīng)力后連續(xù)增加荷載；12、疲憊強(qiáng)度：巖塊在高于彈性極限的某一應(yīng)力下反復(fù)加載、卸載時(shí)將導(dǎo)致試件進(jìn)一步的變形，發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)力低于單軸抗壓強(qiáng)度，這一應(yīng)力稱為疲憊強(qiáng)度；13、巖石的流變性：巖石的變形和應(yīng)力受時(shí)間因素的影響，在外部條件不變的情形下，巖石的變形或應(yīng)力隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象叫流變；14、蠕變：巖石在恒定的荷載作用下，變形隨時(shí)間逐步增大的性質(zhì)；15、松馳：巖石在長期的應(yīng)力作用下，強(qiáng)度慢慢變小的性質(zhì)稱之為放松；16、初始蠕變：在本階段內(nèi)，蠕變曲線呈下凹型，特點(diǎn)是應(yīng)變最初隨時(shí)間增大較快，但其應(yīng)變率隨時(shí)快速遞減到b點(diǎn)達(dá)到最小值；17、等速蠕變：本階段內(nèi)，曲線呈近似直線，即應(yīng)變隨時(shí)間近似等速增

14、加，直到 c點(diǎn)；18、加速蠕變：本階段蠕變加速進(jìn)展直到巖石破壞；19、長期強(qiáng)度：把顯現(xiàn)加速蠕變的最低應(yīng)力值稱為長期強(qiáng)度；20、力學(xué)介質(zhì)模型：用已知邊與變形關(guān)系的簡潔元件來描述固體物質(zhì)在受力條件下的變形特點(diǎn)；用于模擬某種物質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)而用其它具有相像性質(zhì)的材料建立的模型；21、體積應(yīng)變曲線：用于描述巖石所受應(yīng)力與體積應(yīng)變相互關(guān)系的曲線稱為體積應(yīng)變曲線；22、初裂：巖石在荷載作用下，經(jīng)過彈壓壓縮階段，巖石體內(nèi)開頭顯現(xiàn)微小裂縫的過程，稱為初裂；二、 1 單軸壓縮條件下，巖石變形曲線的主要類型有哪些？答：如下列圖：依據(jù)米勒的試驗(yàn)結(jié)果，巖石變形曲線的主要類型有以下六種：類型 表現(xiàn)為近似于直線關(guān)系的變形特

15、點(diǎn)，直到發(fā)生突發(fā)性破壞，且以彈性 變形為主；類型，開頭為直線，至末端就顯現(xiàn)非線性屈服段；類型 開頭為上凹型曲線，隨后變?yōu)橹本€，直到破壞，沒有明顯的屈服段；類 型為中部很陡的 “s形”曲線；類型是中部較緩的“s形”曲線；類型 開頭為一很小的直線段，隨后就不斷增長的塑性變形和蠕變變形；(2) 圖示單軸壓縮條件下巖石變形的全過程曲線，說明各特點(diǎn)點(diǎn)的位置和意義，簡述巖石變形各階段及其機(jī)制；.答：單軸壓縮條件下巖石變形的全過程曲線如上圖所示：（）孔隙裂隙壓密階段（ oa ），試件中原有張開性結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐步閉合，巖石被壓密，形成早期的非線性變形；（）彈性變形至微破裂穩(wěn)固進(jìn)展階段（ac段），據(jù)其變形機(jī)理

16、又可細(xì)分彈性變形階段（ab 段）和微破裂穩(wěn)固進(jìn)展階段（ bc段），彈性變形階段不僅變形隨應(yīng)力成比例增加，而且在很大程度上表現(xiàn)為可復(fù)原的彈性變形， b點(diǎn)的應(yīng)力可稱為彈性極限；微破裂穩(wěn)固進(jìn)展階段的變形主要表現(xiàn)為塑性變形，試件內(nèi)開頭顯現(xiàn)新的微破裂，并隨應(yīng)力增強(qiáng)而逐步進(jìn)展，當(dāng)荷載保持不變時(shí)，微破裂也停止進(jìn)展，這一階段的上界應(yīng)力（ c點(diǎn)應(yīng)力）稱為屈服極限；（）非穩(wěn)固破裂進(jìn)展階段（cd）；由于破裂過程中造成的應(yīng)力集中效應(yīng)顯著，即使外荷載保持不變，破裂仍會(huì)不斷進(jìn)展，并在某些薄弱 部位第一破壞，應(yīng)力重新分布，其結(jié)果又引起次薄弱部位的破壞，依次 進(jìn)行下去直到試件完全破壞；（）破壞后階段（ d點(diǎn)以后階段）：巖塊承

17、載力達(dá)到峰值后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全破壞，但試件仍基本保持整體狀，到本階段，裂隙快速發(fā)展，交叉且相互聯(lián)合并形成宏觀斷裂面，此后，巖塊變形主要表現(xiàn)為沿宏觀斷裂面的塊體滑移，試件承載力隨變形增大快速下降，但并不降到零，說明破裂的巖石仍有肯定的承載才能；(3) 簡述巖石單軸壓縮變形試驗(yàn)的試驗(yàn)方法、過程、和資料整理； 答：試樣大多采納圓柱形，一般要求試樣的直徑為5cm，高度為10cm，兩端磨平光滑，在側(cè)面粘貼電阻絲片，以便觀測變形，用壓力機(jī)對(duì)試樣加壓，在任何軸向壓力下都測量試樣的軸向應(yīng)變和側(cè)向應(yīng)變，設(shè)試樣的長度為 l ，直徑為 d，試樣在荷 p作用下軸向縮短 l，側(cè)向膨脹d，就試樣的軸向應(yīng)變?yōu)椋?a=l /

18、 l，以及側(cè)向應(yīng)變?yōu)椋?c=d/d，試樣面積為 a，就 =p/a，依據(jù)數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力 -應(yīng)變曲線；(4) 簡述三軸條件下巖石的變形特點(diǎn)；答：第一，破壞前巖塊的應(yīng)變隨圍壓增大而增加，另外：隨圍壓增大，巖塊的塑性也不斷增大，且由脆性轉(zhuǎn)化為延性，巖石由脆性轉(zhuǎn)化為延性的臨界圍壓稱為轉(zhuǎn)化壓力，巖石越堅(jiān)硬，轉(zhuǎn)化壓力越大，反之亦 然；(5) 圖示巖石蠕變曲線，簡述各階段的力學(xué)特點(diǎn)；.答：（i ） 初始蠕變階段（ ab 段）或稱減速蠕變階段，本階段內(nèi)，曲線呈下凹型，特點(diǎn)是應(yīng)變最初隨時(shí)間增大較快，但其應(yīng)變率隨時(shí)間快速遞減，到點(diǎn)達(dá)到最小值；（ii ） 等速蠕變階段（ bc段）或稱穩(wěn)固蠕變階段，本階段內(nèi)，曲線呈近似直

19、線，即應(yīng)變隨時(shí)間近似等速增加，直到c點(diǎn)；（iii ） 加速蠕變階段（ cd段）：至本階段蠕變加速進(jìn)展至巖塊破壞（ d點(diǎn)）；(6) 分別圖示馬克斯威爾 maxwell 模型和開爾文 kelvin 模型；答：(7) 簡述巖石初裂的機(jī)制、工程意義和監(jiān)測判定方法；答：初裂的機(jī)制：荷載增加，巖石中的應(yīng)力超過彈性極限，巖石內(nèi)部新的裂紋產(chǎn)生和老的裂縫開頭擴(kuò)展；監(jiān)測判定方法：聲發(fā)射儀測定， 當(dāng)發(fā)射儀記錄到大量的聲發(fā)射信號(hào)時(shí)，即可認(rèn)為初裂開頭；工程意義： 預(yù)報(bào)巖石的破壞及地震的發(fā)生；六、巖石的強(qiáng)度理論一、 1、強(qiáng)度理論：對(duì)巖石破壞的緣由、過程及條件的系統(tǒng)化論述；2、破壞判據(jù) 強(qiáng)度準(zhǔn)就 ：用以表征巖石破壞條件的應(yīng)

20、力狀態(tài)與巖石強(qiáng)度參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，稱為破壞判據(jù)；3、脆性破壞：即巖石在荷載作用下沒有顯著覺察的變化就突然破壞的破壞形式；4、塑性破壞：巖石在破壞之前的變形很大，且沒有明顯的破壞荷載，表現(xiàn)出顯著的塑性變形、流淌或擠出，這種破壞稱為塑性破壞；5、張性破壞：巖石在拉應(yīng)力的作用下，內(nèi)部連接被破壞，顯現(xiàn)了與荷載方向平行的斷裂；6、剪切破壞：巖石在荷載作用下，當(dāng)剪應(yīng)力大于該面上的抗剪強(qiáng)度時(shí)，巖石發(fā)生的破壞稱為剪切破壞；7、流淌破壞：通常各種塑性很好的巖石，在荷載作用下，產(chǎn)生龐大的塑性變形或稱之為流淌的破壞形式；8、莫爾強(qiáng)度理論：指材料在極限狀態(tài)下，剪切面上的剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度而破壞，而抗剪強(qiáng)度是與剪切面上

21、得正應(yīng)力有關(guān)得；9、八面體強(qiáng)度理論：即巖石破壞的緣由是八面體上的剪應(yīng)力達(dá)到了臨界值所引起的；10、格里菲斯強(qiáng)度理論：實(shí)際的固體在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上既不是肯定勻稱的，也不是肯定連續(xù)的，其內(nèi)部包含有大量的微裂紋和微孔洞，這種固體在外力作用下，即使作用的平均應(yīng)力不大，但由于微裂紋或微孔洞邊緣上的應(yīng)力集中，很可能在邊緣局部產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力達(dá)到或超過強(qiáng)度時(shí)，微裂紋便開頭擴(kuò)展，當(dāng)很多這種的微裂紋擴(kuò)展、遷就、聯(lián)合時(shí)，最終使固體沿某一個(gè)或如干個(gè)平面或曲面形成宏觀破裂；七、巖體結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)一、1、爬坡角：剪切時(shí)結(jié)構(gòu)面法向位移軌跡與水平線的夾角；即， v為垂直位移重量， u為水平位移重量；2、基本摩擦角

22、：巖石磨光面做傾斜試驗(yàn)產(chǎn)生滑動(dòng)的臨界角；二、1 帕頓 patton公式的理論意義是什么？答：帕頓公式的理論意義是提出了剪脹效應(yīng)，即結(jié)構(gòu)面起伏度的存在可增大結(jié)構(gòu)面的磨擦角，即由增大至，這種效應(yīng)與剪切過程中向上滑動(dòng)引起的垂向位移有關(guān)；2巴頓 barton 公式是怎樣建立起來的？公式中各項(xiàng)的意義是什么？答：巴頓對(duì) 8種不同粗糙起伏的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行了試驗(yàn)討論，提出了剪脹角的概念并用以代替起伏角，剪脹角的定義為剪切時(shí)結(jié)構(gòu)面法向位移的軌跡線與水平線的夾角，即：；通過大量試驗(yàn)，得出的不規(guī)章粗糙起伏結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系為：式中： jrc是節(jié)理粗糙度系數(shù)； jcs是節(jié)理抗壁壓強(qiáng)度；為基本磨擦角；八、巖體的力學(xué)

23、性質(zhì)一、1、動(dòng)彈模：巖體在動(dòng)荷載作用下所表現(xiàn)出來的彈性模量；二、 1 承壓板法如何測定巖體的變形參數(shù)？答：先在挑選好的具代表性的巖面上清除浮石，平整巖面，然后依次裝上承壓板、千斤頂，傳力柱和變形量表等，將洞頂作為反力裝置， 通過油壓千斤頂對(duì)巖面施加荷載，并用百分表測出巖體變形值，將應(yīng)力與位移繪成變形曲線，在變形曲線上求巖體得變形模量和泊松比；2 hoek-brown 的體會(huì)方程是什么？各參數(shù)的意義是什么？ 答：其體會(huì)方程為：；式中： 1、3為破壞主應(yīng)力， c為巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度； m、s為與巖性及結(jié)構(gòu)面情形有關(guān)的常數(shù)，可查表求得；九、巖體中的自然應(yīng)力一、 1、自然應(yīng)力：人類工程活動(dòng)之前存在于巖

24、體中的應(yīng)力，稱為自然應(yīng)力或地應(yīng)力；.2、重分布應(yīng)力：開挖破壞了巖體自然應(yīng)力的相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)，使巖體中的應(yīng)力產(chǎn)生重分布，這時(shí)的應(yīng)力稱為重分布應(yīng)力；.二、1、 巖體中的自然應(yīng)力是哪些因素引起的？答： 1）巖石的自重；2） 構(gòu)造應(yīng)力及地震；3） 巖漿活動(dòng)及放射性蛻變產(chǎn)生的地?zé)嵋鸬臏囟葢?yīng)力4） 地下水動(dòng)靜壓力；2、目前，實(shí)測地應(yīng)力的方法有哪幾種？答： a、水壓致裂法； b、鉆孔套芯應(yīng)力解除法； c、聲發(fā)射原理法；d、扁千斤頂法；3、 自然應(yīng)力的分布特點(diǎn)是什么？.答： 1）地殼中的主應(yīng)力為壓應(yīng)力，方向基本上是鉛垂和水平的；2） 垂直應(yīng)力隨深度線性增的；3） 水平應(yīng)力分布比較復(fù)雜；a、水平應(yīng)力在地表面上水

25、平應(yīng)力從大到小遞減，在地表深處仍是線性增的；b、在很多地方在地表鄰近，水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力；c在多數(shù)情形，兩個(gè)方向的水平應(yīng)力是不相等的； 4） 在比較大的范疇內(nèi)，地應(yīng)力的分布特點(diǎn)比較一樣；十、地下洞室圍巖穩(wěn)固性分析一、 1、圍巖：在巖體中開挖洞室，引起洞室圍巖體中應(yīng)力的重分布，應(yīng)力重分布范疇內(nèi)的巖體叫做圍巖；2、重分布應(yīng)力：地下開挖破壞了巖體自然應(yīng)力的相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)，洞室周邊巖體將向開挖空間松脹變形，使圍巖中的應(yīng)力產(chǎn)生重分布作用， 形成新的應(yīng)力，這種應(yīng)力稱為重分布應(yīng)力； .3、圍巖應(yīng)力：圍巖中的重分布應(yīng)力；4、圍巖壓力：是指圍巖作用在支護(hù)上的力；5、塑性圈 松動(dòng)圈：如重分布應(yīng)力超過圍巖強(qiáng)度極限或

26、屈服極限， 造成洞室周邊的非彈性位移，這種現(xiàn)象從周邊向巖體深處擴(kuò)展到某一范疇，在此范疇內(nèi)的巖體稱為塑性圈松動(dòng)圈 ；6、塑性條件：巖石屈服滿意摩爾屈服準(zhǔn)就，當(dāng)巖石進(jìn)入屈服時(shí)就是塑性條件；7、側(cè)壓力系數(shù)： =h /v，即水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值；8、靜水壓力狀態(tài)： 1=2=3或h =v二、 1、 在靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應(yīng)力的分布有何特點(diǎn)？答：自然應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)時(shí)，圍巖內(nèi)重分布應(yīng)力與角無關(guān)，僅與洞半徑 a和原始應(yīng)力水平 0有關(guān)；徑向應(yīng)力 r在洞壁處為 0，隨著離洞壁距離的增加，其應(yīng)力逐步上升，在約6倍洞半徑處基本復(fù)原到原始應(yīng) 力水平；切向應(yīng)力 在洞壁處為 20，隨著離洞壁距離的增加，其應(yīng)力 逐步

27、下降，在約 6倍洞半徑處基本復(fù)原到原始應(yīng)力水平；其分布特點(diǎn)如圖所示：2、 在非靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應(yīng)力的分布主要受哪些因素影響？這些因素怎樣影響到圍巖應(yīng)力的分布特點(diǎn)？答：在非靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應(yīng)力的分布特點(diǎn)與靜水壓力狀態(tài)類似，但側(cè)壓力系數(shù) 的大小對(duì)應(yīng)力大小有明顯影響；以圓形洞室為例，當(dāng)1/3時(shí)，洞頂將顯現(xiàn)拉應(yīng)力；當(dāng) 1/3 3時(shí)，洞壁圍巖內(nèi)的 全為壓應(yīng)力；當(dāng) 3時(shí)，兩邊墻顯現(xiàn)拉應(yīng)力；3、 橢圓形洞室的圍巖應(yīng)力分布有何特點(diǎn)？答：橢圓形洞室長軸兩端點(diǎn)應(yīng)力集中最大，易引起壓碎破壞，而短軸兩端易顯現(xiàn)拉應(yīng)力集中，不利于圍巖穩(wěn)固；最合理的洞室方向是長軸 平行最大主應(yīng)力，長短半軸的比等于1/3，此時(shí)洞室圍巖應(yīng)力分布較勻稱，圍巖穩(wěn)固性較好；4、 方形及矩形洞室的圍巖應(yīng)力分布有何特點(diǎn)？答：矩外形洞室的角點(diǎn)或急拐彎處應(yīng)力集中最大；長方形短邊中點(diǎn)應(yīng)力集中大于長邊中點(diǎn)，