巖體力學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、巖石力學(xué)復(fù)習(xí)題一、 判斷題：1.結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體強(qiáng)度越接近于結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度。（ ）2.巖石三向抗壓強(qiáng)度不是一個固定值，將隨圍壓變化而改變。（）3.流變模型元件并聯(lián)組合時，各元件滿足應(yīng)力相等，應(yīng)變相加關(guān)系。（×）4.在未受開采影響的原巖體內(nèi)存在著原巖應(yīng)力，其方向與水平方向垂直。（×）5.巖石抗壓強(qiáng)度值的離散系數(shù)越大，說明巖石抗壓強(qiáng)度平均值的可信度越高。（×）6.斜坡變形的結(jié)果將導(dǎo)致斜坡的破壞。×7.巖石蠕變與巖石類別有關(guān)，與應(yīng)力大小有關(guān)。（）8.有粘聚力的固結(jié)巖體體，由地表開始側(cè)壓力與深度成線性增長。（×）9.橢圓斷面巷道，其長軸方向與最大主應(yīng)力

2、方向一致時，周邊受力條件最差。（×）10.在力學(xué)處理上，弱面不僅能承受壓縮及剪切作用，還能承受拉伸作用。(×)11結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體越接近于各向異性。（×）12流變模型元件串聯(lián)組合時，各元件滿足應(yīng)變相等，應(yīng)力相加關(guān)系。（×）13軟弱巖層受力后變形較大，表明構(gòu)造應(yīng)力在軟弱巖層中表現(xiàn)顯著。（×）14巖石限制性剪切強(qiáng)度不是固定值，與剪切面上作用的正壓力有關(guān)。（）15軟巖破壞為漸進(jìn)過程，首先對破壞部位支護(hù)，可使軟巖控制取得好的效果。（）16隨開采深度增加，巷道圍巖變形將明顯增大。（）17從巷道周邊圍巖受力情況看，拱型斷面巷道要比梯形巷道斷面差。（&#

3、215;）18塑性變形與靜水應(yīng)力無關(guān)，只與應(yīng)力偏量有關(guān)，與剪應(yīng)力有關(guān)。（）19對無粘聚力的松散體，由地表開始側(cè)壓力即與深度成線性增長。（）20巷道返修是一種較好的巷道支護(hù)對策。（×）21.水庫蓄水前，河間地塊存在地下分水嶺，蓄水后將不會產(chǎn)生庫水向鄰谷的滲漏。×22.在巖土體穩(wěn)定性評價中，由于邊界條件、荷載條件、巖土體強(qiáng)度等難以精確確定，通常在設(shè)計(jì)上考慮上述因素及建筑物重要性而綜合確定一經(jīng)驗(yàn)值，此即穩(wěn)定性系數(shù)。×二、 填空1. 結(jié)構(gòu)面的類型：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面。巖體結(jié)構(gòu)類型：整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、破裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)。2. 巖石力學(xué)的研究內(nèi)容：巖石在

4、荷載作用下的應(yīng)力、變形、破壞規(guī)律以及工程穩(wěn)定性等問題。巖石力學(xué)的研究方法：工程地質(zhì)研究法、試驗(yàn)法、數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、綜合分析法。3. RMR（地質(zhì)力學(xué)分類法）包括完整巖石的強(qiáng)度、RQD、節(jié)理的間距、節(jié)理的狀態(tài)、地下水情況。4. 巖體的破壞形式：脆性破壞、延性破壞、弱面剪切破壞。5. 影響巖石抗壓強(qiáng)度的因素：礦物成分、結(jié)晶程度和顆粒大小、膠結(jié)情況、生成條件、風(fēng)化作用、密度、水的作用、試件形狀和尺寸、加荷速率。6. 直剪曲線的3個階段：彈性階段、裂隙發(fā)展增長階段、強(qiáng)度降低階段。7. 巖石完全應(yīng)力應(yīng)變曲線分為壓密階段、彈性工作階段、塑形性狀階段、材料的破壞階段。8. 影響巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線的因素：荷載速

5、率、溫度、側(cè)向壓力、各向異性。9. 巖石的蠕變分為初級蠕變（暫時蠕變）、二次蠕變（穩(wěn)定蠕變）、加速蠕變（第三期蠕變）。10. 影響山巖壓力的因素：洞室的形狀和大小、地質(zhì)構(gòu)造、支護(hù)的形式和剛度、洞室深度、時間、施工方法。11. 壓力拱理論穩(wěn)定條件：沿著拱的切線方向僅作用著壓力，適用條件：能夠形成壓力拱，即洞室上方有足夠的厚度且有相當(dāng)穩(wěn)定的巖體。12. 大壩的失穩(wěn)形式：表層滑動破壞、深層滑動破壞、混合滑動破壞。13. 巖石邊坡的幾種破壞類型：松弛張裂、崩塌、傾倒、蠕動、滑坡。14. 邊坡加固措施：排水、削頂壓底、用混凝土填塞巖石斷裂部分、用錨栓或預(yù)應(yīng)力纜索加固、擋墻和錨索相連接加固、用混凝土擋墻或

6、支墩加固、格勾。三、 名詞解釋1、 地質(zhì)體：由一定的巖石組成的和具有一定構(gòu)造特征的，并占據(jù)地球上一定空間的實(shí)體。2、 巖石：地殼中由地質(zhì)作用所形成的、由造巖元素構(gòu)成的玻璃質(zhì)或礦物的天然集合體，具有一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造和變化規(guī)律的固體物質(zhì)。3、 巖體：在地質(zhì)歷史過程中所形成的，已經(jīng)遭受過變形和破壞，具有一定物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)并賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體，在巖體力學(xué)中作為力學(xué)研究對象時，稱為巖體 。4、 工程巖體：在巖體內(nèi)部或表面修建或構(gòu)造的任何工程為巖體工程，巖體工程所涉及的巖體為工程巖體。5、 巖體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體在巖體內(nèi)的排列組合形式，稱為巖體結(jié)構(gòu)。6、 結(jié)構(gòu)面：巖體內(nèi)的開裂的或易于開裂的界面（包

7、括物質(zhì)分異面和不連續(xù)面）統(tǒng)稱結(jié)構(gòu)面。7、 巖體的不連續(xù)性：包括巖性不連續(xù)性和結(jié)構(gòu)不連續(xù)性。巖性不連續(xù)性：指巖體內(nèi)巖石性質(zhì)沿一些界面發(fā)生突變；結(jié)構(gòu)不連續(xù)性：指巖體中一系列宏觀分離面，如斷層、節(jié)理、劈理等。8、 巖體的非均質(zhì)性：巖體的物理力學(xué)性質(zhì)隨所測點(diǎn)的空間位置不同而有差異的性質(zhì)。9、 巖體的各向異性：巖體的物理力學(xué)性質(zhì)隨取向不同而具有明顯方向性差異的性質(zhì)。10、 巖體力學(xué)：研究巖石和巖體力學(xué)性態(tài)的理論和應(yīng)用的科學(xué),是力學(xué)的一個分支。11、 巖石的飽水率：即飽和吸水率，指巖石在高壓（15MPa）或真空條件下吸入水的質(zhì)量與巖石顆粒質(zhì)量ms之百分比。12、 巖石的軟化系數(shù)：巖石飽水狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度與其

8、干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度的比值。13、 強(qiáng)度損失率：飽水巖石在-2525條件下，反復(fù)凍結(jié)融化25次（視當(dāng)?shù)毓こ桃螅械囊髢鋈?00200次或更多），凍融試驗(yàn)前后抗壓強(qiáng)度之差與試驗(yàn)前的抗壓強(qiáng)度的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。14、 殘余碎脹系數(shù)：破碎后的巖石，經(jīng)過一段時間壓實(shí)后，其體積（Vh）與破碎前體積（Vo）之比。15、 結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀:結(jié)構(gòu)面在空間的分布狀態(tài)。（對巖體穩(wěn)定性和建筑物安危起重要作用）16、 巖石質(zhì)量指標(biāo)：即BQD，是一個鉆孔中長度大于和等于10cm的單塊巖心長度總和與巖心進(jìn)尺長度之比。17、 起伏角：由起伏差（a）與波長（L）計(jì)算：i=arctan(2a/L).18、 張開度：結(jié)構(gòu)面兩壁間

9、的垂直距離，除水和空氣之外，壁間無充填物。19、 軟弱夾層：巖體中的在巖性上較上下相鄰層顯著減弱，厚度超過接觸面的起伏差，但較相鄰巖層明顯較小的薄巖層或透鏡體。20、 地應(yīng)力：在漫長的地質(zhì)年代里，地球經(jīng)過各種動力運(yùn)動過程（如板塊邊界受壓、地幔熱對流、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動、地球旋轉(zhuǎn)作用、重力作用、巖漿侵入作用等），地殼物質(zhì)產(chǎn)生各種內(nèi)應(yīng)力效應(yīng)，稱為地應(yīng)力。21、 構(gòu)造應(yīng)力場：一定區(qū)域內(nèi)具有成生聯(lián)系的各種構(gòu)造行跡在不同部位應(yīng)力狀態(tài)的總體。22、 巖爆：在地下硐室施工過程中，由于高地應(yīng)力的存在，巖體中積蓄的大量彈性應(yīng)變能突然釋放，巖體出現(xiàn)瞬時的脆性破壞，破壞時發(fā)出響聲并拋出巖塊和巖片。（大規(guī)模者稱巖爆、小規(guī)模

10、稱巖射、緩慢脆性破壞稱剝落）23、 力學(xué)性質(zhì)：物體（材料）為抵抗外力而維持自身穩(wěn)定和平衡所表現(xiàn)出來的性質(zhì)。24、 峰值強(qiáng)度：巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線上對應(yīng)最大應(yīng)力值。25、 殘余強(qiáng)度：在峰值強(qiáng)度后，巖石并非完全喪失承載力，而仍然保持較小的承載力，此時所對應(yīng)的強(qiáng)度稱為巖石的殘余強(qiáng)度。26、 長期強(qiáng)度：巖石的強(qiáng)度是隨外荷載作用的時間的延長而降低的，通常把作用時間t的強(qiáng)度S稱為巖石的長期強(qiáng)度。27、 脆性破壞:結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或巖、土體在破壞前無明顯變形或其他預(yù)兆的突發(fā)性破壞類型。28、 延性破壞:結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前有明顯變形或其他預(yù)兆的破壞類型。29、 流變性：物質(zhì)在外部條件不變的條件下，應(yīng)力或應(yīng)變隨時間而變化

11、的性質(zhì)。30、 松弛：物體變形保持一定，內(nèi)部應(yīng)力隨時間增長而逐漸減小的現(xiàn)象。31、 蠕變：在大小和方向都保持不變的外力作用下，變形隨時間不斷增長的現(xiàn)象。32、 應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線:反映巖石在壓縮條件下由變形到破壞的全過程關(guān)系曲線。分五階段：壓密階段、彈性變形階段、微裂隙發(fā)生和穩(wěn)定發(fā)展階段、微裂隙加速擴(kuò)展階段、破壞后階段。33、 彈性變形：巖石在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，巖石的變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性，這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。34、 塑性變形：巖石在外力的作用下產(chǎn)生形變，當(dāng)施加的外力撤除或消失后，巖石的變形不能恢復(fù)原狀的一種物理現(xiàn)象。35、 結(jié)構(gòu)面爬坡：巖體

12、受剪產(chǎn)生沿結(jié)構(gòu)面的滑動，滑動面為波狀或鋸齒狀的不平整平面，在法向應(yīng)力較小時，會產(chǎn)生上部結(jié)構(gòu)體剪切隆起的現(xiàn)象，叫做爬坡，若法向應(yīng)力較大，則結(jié)構(gòu)面上的波狀或鋸齒狀被剪斷，叫做啃斷（剪斷）。36、 結(jié)構(gòu)面剪斷：巖體受剪產(chǎn)生沿結(jié)構(gòu)面的滑動，滑動面為波狀或鋸齒狀的不平整平面，若法向應(yīng)力較大，則結(jié)構(gòu)面上的波狀或鋸齒狀被剪斷，叫做啃斷（剪斷）。37、 剪脹：結(jié)構(gòu)面滑移過程中，不僅產(chǎn)生切向位移，也有法向位移，從而使結(jié)構(gòu)面總體張開，巖體體積膨脹，這種現(xiàn)象即為剪脹。38、 峰值剪脹角：剪脹角為剪切時的剪切位移之軌跡與水平軸之夾角。當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到峰值抗剪強(qiáng)度時的剪脹角為峰值剪脹角。39、 巖體質(zhì)量：巖體的工程質(zhì)量，即

13、從工程角度來看巖體的優(yōu)劣程度和對工程的適宜程度。40、 BQ: 以巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度來衡量巖體的基本質(zhì)量的巖石質(zhì)量分級體系。BQ=90+3RC+250KV.41、 RMR: 指巖體地質(zhì)力學(xué)分類，RMR=A+B+C+D+E(+M)A代表巖石強(qiáng)度；B代表RQD；C代表結(jié)構(gòu)面間距；D代表結(jié)構(gòu)面形態(tài)；E代表地下水狀態(tài)；M代表其它因素。42、 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)力重分布范圍內(nèi)的巖體叫做圍巖。43、 重分布應(yīng)力：地下開挖破壞了巖體天然應(yīng)力的相對平衡狀態(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。.44

14、、 圍巖應(yīng)力：圍巖中的重分布應(yīng)力。45、 圍巖壓力：是指圍巖作用在支護(hù)上的力。46、 塑性圈(松動圈)：如重分布應(yīng)力超過圍巖強(qiáng)度極限或屈服極限，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)展到某一范圍，在此范圍內(nèi)的巖體稱為塑性圈(松動圈)。47、 塑性條件：巖石屈服滿足摩爾屈服準(zhǔn)則，當(dāng)巖石進(jìn)入屈服時就是塑性條件。48、 側(cè)壓力系數(shù)：=H/V，即水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值。49、 靜水壓力狀態(tài)：1=2=3或H=V四、 簡答題1、 地質(zhì)體和巖體在概念上有哪些區(qū)別？答：（1）巖體和地質(zhì)體是同一物體在不同場合的兩個名詞。 （2）就具體問題研究而言，巖體即為地質(zhì)體的一部分。 （3）巖體是工程地質(zhì)學(xué)

15、和巖體力學(xué)的專有名詞。有時將土地作為一種特殊巖體對待。2、 巖體和巖石的各自特征是什么？兩者有何區(qū)別和聯(lián)系？答：特征：巖體：不連續(xù)性、非均勻性、各向異性、有條件轉(zhuǎn)化性；巖石：是一種地質(zhì)材料，是組成巖體的固相基質(zhì)，是連續(xù)、均勻、各向同性或正交各向同性的力學(xué)介質(zhì)； 區(qū)別聯(lián)系：（1）巖體賦存于一定地質(zhì)環(huán)境之中，地應(yīng)力、地溫、地下水等因素對其物理力學(xué)性質(zhì)有很大影響，而巖石試件只是為實(shí)驗(yàn)而加工的巖塊，已完全脫離了原有的地質(zhì)環(huán)境。（2）巖體在自然狀態(tài)下經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用過程，其中存在著各種地質(zhì)構(gòu)造面，如不整合、褶皺、斷層、節(jié)理，裂隙等而巖石相對完整。（3）一定數(shù)量的巖石組成巖體，且?guī)r體無特定的自然邊界，

16、只能根據(jù)解決問題的需要來圈定范圍。（4）巖體是地質(zhì)體的一部分，并且是由處于一定地質(zhì)環(huán)境中的各種巖性和結(jié)構(gòu)特征巖石所組成的集合體，也可以看成是由結(jié)構(gòu)面所包圍的結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面共同組的。3、 巖體力學(xué)的一般工作程序（步驟）和主要研究方法？答：工作程序：巖體工程地質(zhì)信息采集巖體工程地質(zhì)力學(xué)模型巖體穩(wěn)定性評價巖體工程設(shè)計(jì)巖體工程施工巖體性態(tài)監(jiān)測；主要研究方法:工程地質(zhì)法、測試試驗(yàn)法、理論研究法、綜合研究法4、 巖體的組成要素是什么？答：物質(zhì)成分（巖石）、結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)體、結(jié)構(gòu)面）、賦存環(huán)境（應(yīng)力場、溫度場、滲流場、其他物理場）5、 從工程地質(zhì)研究的角度，簡述巖石的主要造巖礦物及其基本性質(zhì)？答：1、可溶性礦物

17、，如巖鹽、石膏、芒硝等，在適宜條件下可溶解于水，減少巖石的固相成分增加空隙比，使巖石結(jié)構(gòu)變松、力學(xué)性能降低、滲透性提高。2、易風(fēng)化礦物，其穩(wěn)定性取決于礦物的化學(xué)成分遷移活動性、礦物結(jié)晶特征、礦物生成條件。3、粘土礦物，如蒙脫石、伊利石、高嶺石、綠泥石、綠簾石等，粘土巖在漫長的成巖作用后已失去膠體的活動性，但在水的長時間作用下活動性可以復(fù)蘇。4、其它不穩(wěn)定礦物，主要指黃鐵礦硫化物，它們極易氧化在氧化過程中生成硫酸。6、 巖石顆粒間的聯(lián)結(jié)有哪幾種？聯(lián)結(jié)強(qiáng)度如何？ 答：按聯(lián)結(jié)性質(zhì)分類：結(jié)晶聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)強(qiáng)度最強(qiáng)、膠結(jié)聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)強(qiáng)度居中、水膠聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)強(qiáng)度最弱。7、 結(jié)構(gòu)面按其成因通常分為哪幾種類型？各自有何特

18、點(diǎn)？答：成因類型：（1）原生結(jié)構(gòu)面在成巖過程（建造過程）中形成的結(jié)構(gòu)面。其特征與巖體成因緊密相關(guān)，它包括沉積結(jié)構(gòu)面、火成結(jié)構(gòu)面和變質(zhì)結(jié)構(gòu)面。（2）構(gòu)造結(jié)構(gòu)面巖體在改造過程中受構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生的破裂面或破碎帶，如劈裂、節(jié)理、層間錯動及斷層等。它是巖體中分布最廣的一類結(jié)構(gòu)面。結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀空間分布取決于構(gòu)造應(yīng)力場與巖性條件，他們的力學(xué)成因、規(guī)模、發(fā)育歷史及次生變化影響并制約著巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)。（3）次生結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面是指巖體在外營利（風(fēng)力、卸荷、地下水、應(yīng)力應(yīng)變、人工爆破等）作用下形成的結(jié)構(gòu)面。其特點(diǎn)是局限于巖體表層，規(guī)模小、數(shù)量多、多呈無序性，不平整和不連續(xù)狀態(tài)。它們往往是受原生結(jié)構(gòu)面和構(gòu)造結(jié)

19、構(gòu)面控制的，或在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。8、 簡述結(jié)構(gòu)面定量統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容？答：（1）產(chǎn)狀（結(jié)構(gòu)面的空間分布狀態(tài)）；（2）組數(shù)（巖體中交叉分布的結(jié)構(gòu)面組數(shù)）；（3）間距（同組結(jié)構(gòu)面法線方向上該組結(jié)構(gòu)面的平均距離）；（4）延展性（在一個暴露面上能看見的結(jié)構(gòu)面跡線的長度）；（5）粗糙程度（結(jié)構(gòu)面的固體表面相對與它的平均平面的凹凸不平程度）；（6）結(jié)構(gòu)面壁的抗壓強(qiáng)度（結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖壁的等效抗壓強(qiáng)度）；（7）張開度（結(jié)構(gòu)面兩壁間的垂直距離，除水和空氣外壁間無填充物）；（8）充填特征 （硬性結(jié)構(gòu)面、軟弱結(jié)構(gòu)面）；（9）滲流特征（結(jié)構(gòu)面中是否存在滲流及滲流量）；（10）塊體尺寸。9、 泥化夾層有何特性？答：結(jié)構(gòu)上：

20、由原巖的超固結(jié)、膠結(jié)式結(jié)構(gòu)變成了泥質(zhì)散體結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)定向結(jié)構(gòu)；成分上：粘粒含量較原巖增多，可達(dá)70%，物理化學(xué)成分與原巖基本一致，高含量粘土礦物，含鹽量低、游離氧化物增加；厚度上：泥化夾層發(fā)生在軟硬相間的巖層組合和原生軟弱夾層的條件下，通常被限制在相對堅(jiān)硬巖層之間發(fā)育。產(chǎn)狀上：大多數(shù)泥化夾層由原生軟弱夾層發(fā)育而來，其分布受到原生軟弱夾層的控制，故它們的產(chǎn)狀完全一致；物理狀態(tài)上：干密度較原巖小，天然含水率超過塑限介于塑限和液限制間，膨脹量和膨脹力大小與礦物類型及有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)；力學(xué)性質(zhì)上：較原巖大大降低，僅與軟弱或松軟土相似。10、 試述自重應(yīng)力場與構(gòu)造應(yīng)力場的區(qū)別和特點(diǎn)。答：自重應(yīng)力場是巖體自重

21、應(yīng)力在空間的有規(guī)律分布；構(gòu)造應(yīng)力場是一定區(qū)域內(nèi)具有成生聯(lián)系的各種構(gòu)造形跡在不同部位應(yīng)力狀態(tài)的總稱。兩者都是天然應(yīng)力場的組成部分，自重應(yīng)力場是由上覆巖體的重量引起的，而構(gòu)造應(yīng)力是空間和時間的函數(shù)，是隨構(gòu)造形跡的發(fā)展而變化的非穩(wěn)定應(yīng)力場。11、 簡述地殼淺部地應(yīng)力分布的基本規(guī)律。答：地殼淺層巖體中絕大部分應(yīng)力場是以水平應(yīng)力為主的三向不等空間應(yīng)力場，三個主應(yīng)力的大小和方向是隨空間位置而變化的。12、 簡述高地應(yīng)力區(qū)的標(biāo)志。答：（1）餅狀巖芯；（2）巖爆、剝落、錘擊有啞聲；（3）隧道（隧洞、巷道）大變形、鉆孔縮徑；（4）隧道變形破壞具有相同的方式或形式；（5）軟弱夾層擠出；（6）巖體現(xiàn)場物理力學(xué)指標(biāo)高

22、于室內(nèi)；（7）其它：不透水性。13、 解釋單軸壓縮作用下，巖石變形全過程的特征及其內(nèi)在本質(zhì)。答：巖石單軸壓縮全過程分以下幾個階段：壓密階段，此階段巖石中原有空隙在荷載作用下逐漸被壓縮而閉合，試件體積減小。彈性階段，隨荷載的加大巖石中裂隙進(jìn)一步閉合，空隙被壓縮無新的裂隙發(fā)展表現(xiàn)為彈性變形。微裂隙發(fā)生和穩(wěn)定發(fā)展階段，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，巖石中原有裂隙開始發(fā)展并產(chǎn)生新裂隙，表現(xiàn)為應(yīng)變的增加速率大于應(yīng)力的增加速率。微裂隙加速擴(kuò)展階段，應(yīng)力超過屈服極限并逐漸增大的過程中，巖石內(nèi)部裂隙加速擴(kuò)展并局部出現(xiàn)宏觀裂隙，當(dāng)裂隙擴(kuò)展為貫通的破裂面是，巖石即發(fā)生破壞。14、 循環(huán)加荷作用下巖石的力學(xué)性質(zhì)？答：1、逐

23、漸循環(huán)加載：、彈性滯后；、回滯環(huán)；、峰值前應(yīng)變強(qiáng)化；、峰值后應(yīng)變?nèi)趸?；、巖石的記憶2、反復(fù)循環(huán)加載：巖石會在比峰值應(yīng)力低的應(yīng)力水平下破壞，即疲勞破壞。疲勞強(qiáng)度非定值，與循環(huán)荷載持續(xù)時間有關(guān)。存在一個極限應(yīng)力水平，當(dāng)最大應(yīng)力低于這一應(yīng)力水平時，應(yīng)變在達(dá)到一定值后不再增長，即不發(fā)生破壞15、 三向作用下巖石的力學(xué)性質(zhì)？答：1、巖石在圍壓條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系；2巖石在圍壓條件下的破壞方式及機(jī)制；3圍壓對巖石極限強(qiáng)度的影響；4巖石的莫爾包絡(luò)線特征。（附說明：三向作用下巖石與單軸壓縮條件的應(yīng)力應(yīng)變曲線類似有彈性變形階段、塑性變形階段、應(yīng)力下降階段、摩擦階段。不同圍壓下變形特征不同：高強(qiáng)度堅(jiān)硬致密巖石曲線

24、斜率受圍壓影響小基本不變即彈性模量不因圍壓增高而改變，表現(xiàn)為常剛度變形。對任何巖石當(dāng)圍壓達(dá)到一定水平是，以塑性變形為主與之對應(yīng)的破壞由脆性轉(zhuǎn)為延性。隨著圍壓的增大，巖石的三軸極限強(qiáng)度也增大，但其增大的速率依巖性的不同而不同，對脆性破壞的巖石其極限強(qiáng)度隨圍壓的增長很快，而延性破壞時，極限強(qiáng)度隨圍壓增長緩慢。）16、 巖體結(jié)構(gòu)面粘滑的特征、機(jī)制和影響因素？答：粘滑特征：巖石表面突然向前滑動、鎖住，然后又開始滑動，如此反復(fù)進(jìn)行。粘滑機(jī)制：松弛振蕩機(jī)制：最初是通過光滑結(jié)構(gòu)面開始粘滑研究的。由于動摩擦小于靜摩擦使得結(jié)構(gòu)面突然向前滑動鎖住，然后又開始滑動如此反復(fù)形成張弛、跳躍式的粘滑現(xiàn)象稱為松弛振蕩。脆性

25、破壞機(jī)制：粘滑不僅僅出現(xiàn)在磨光面上，在粗糙的結(jié)構(gòu)面上也較普遍的發(fā)生。由于表面存在大量的凸起體，且一般都呈嵌合接觸，若剪切面上法向壓力大到足以抑制上部塊體升高并沿凸起體爬坡時，在剪切力作用下將凸起體剪斷或使凸起體在相對面上犁刻凹槽。當(dāng)凸起體一旦破壞阻抗立即下降。凸起體蠕動機(jī)制：由于蠕動凸起體嵌入到相對的結(jié)構(gòu)面中，使接觸面增加，當(dāng)繼續(xù)加力至滑動時隨著滑動的開始，接觸面減小導(dǎo)致摩擦阻力突然降低而產(chǎn)生粘滑。影響因素：礦物成分、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變速率、填充物、孔隙率、溫度、水及空隙壓力。17、 巖石蠕變一般包括哪幾個階段？各階段有何特點(diǎn)？答：瞬時變形階段：加荷后立即發(fā)生變形。初始蠕變或阻尼蠕變階段：應(yīng)變在最

26、初隨時間增長較快，但其增長速率隨時間逐漸降低。等速蠕變階段：應(yīng)變隨時間呈近似直線的增長。加速蠕變階段;應(yīng)變及應(yīng)變速率均隨時間增長而增長，表明變形加速直至破壞。18、 簡述不同形態(tài)結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度特征。答：1、平直型硬性結(jié)構(gòu)面：平直型無填充的硬性結(jié)構(gòu)面，其力學(xué)性質(zhì)主要取決于兩壁巖石性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面粗糙度、粘聚狀態(tài)、干濕程度、發(fā)向應(yīng)力；2、波狀結(jié)構(gòu)面：在較小正應(yīng)力作用下發(fā)生剪脹，在正應(yīng)力較大時發(fā)生剪斷；3、臺階狀硬性結(jié)構(gòu)面：阻止滑塊的阻力有結(jié)構(gòu)面段的抗剪強(qiáng)度與完整巖段沿層面方向的抗剪強(qiáng)度兩部分組成。4、非貫通性結(jié)構(gòu)面：發(fā)生剪切時，結(jié)構(gòu)面與為貫通的“巖橋”都起抗剪作用。19、 巖體與巖石的變形有何異同？答

27、：巖體的變形包括體積變形、形狀變形、位置變形，總體而言分為結(jié)構(gòu)體變形（包括材料的彈性、塑性和粘性以及結(jié)構(gòu)體的滾動和轉(zhuǎn)動變形等）和結(jié)構(gòu)面變形（包括壓縮閉合或擠出變形、錯動或滑動流動變形等），而巖石由于整體比較完整不存在結(jié)構(gòu)面，故巖石的變形主要是結(jié)構(gòu)體的變形而沒有結(jié)構(gòu)面的變形。20、 巖體壓縮變形曲線可分幾類？各類變形曲線有何特點(diǎn)？答：A直線型：反映巖體加壓過程中變形隨壓力成正比增加，直線型又分兩類，A-1型與A-2型。A-1型：曲線斜率陡，呈直線，巖體剛度大，退壓后巖體變形幾乎恢復(fù)到原點(diǎn)，以彈性變形為主。A-2型：曲柄斜率緩，呈直線，巖體剛度很低，退壓后巖體變形只能部分恢復(fù)，有明顯的不可恢復(fù)變形

28、和回滯環(huán)，巖體變形不是彈性的。B上凹型：B-1型：每次加壓曲線的斜率隨著加壓退壓循環(huán)次數(shù)增加逐漸變大，即巖體剛度增大，各退壓曲線較緩且相互近于平行，變形系數(shù)隨壓力增加而減小，巖體彈性變形逐漸增大。B-2型：加壓曲線斜率隨壓力增大而逐漸變大，即巖體剛度增大，各卸荷曲線很陡，在卸荷后，變形大部分不可恢復(fù)。C下凹型：每次加壓曲線在應(yīng)力較小時近于平行，而有應(yīng)力較大時逐漸變緩，變形系數(shù)隨壓力增加而增加。D復(fù)合型：巖體受壓時的力學(xué)行為復(fù)雜，同時巖體受壓的邊界條件又隨壓力的增大而改變。21、 簡述巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)該如何選取。答：對巖體破壞機(jī)理加以分析，并結(jié)合工程建筑物的工作狀態(tài)和要求，確定選值標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)理

29、統(tǒng)計(jì)而獲得強(qiáng)度參數(shù)。選值標(biāo)準(zhǔn)（即抗剪強(qiáng)度準(zhǔn)則）主要有比例極限準(zhǔn)則、屈服極限準(zhǔn)則、極限強(qiáng)度準(zhǔn)則、殘余強(qiáng)度準(zhǔn)則、剪脹準(zhǔn)則、長期強(qiáng)度準(zhǔn)則、最大允許位移準(zhǔn)則、剪切變形速率準(zhǔn)則等。22、 簡述巖體力學(xué)性質(zhì)的影響因素。答：巖體力學(xué)性質(zhì)影響因素有兩個方面：1、巖體的內(nèi)在因素即巖石的成分、結(jié)構(gòu)及巖性、巖體結(jié)構(gòu)；2、外部條件即地下水、地應(yīng)力、地?zé)峒白饔昧μ攸c(diǎn)。23、 簡述巖體力學(xué)性質(zhì)法則。答：1、爬坡效應(yīng)法則。切向變形過程中爬坡效應(yīng)由結(jié)構(gòu)面形態(tài)和粗糙度、巖石強(qiáng)度及圍壓大小共同決定；2、各向異性效應(yīng)法則。與巖體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)、隨圍壓的增加而減弱；3、尺寸效應(yīng)法則。即力學(xué)性質(zhì)隨試件尺寸大小而變化。24、 簡述巖體的工

30、程地質(zhì)分類與質(zhì)量分級的區(qū)別和聯(lián)系。答：區(qū)別：根本區(qū)別在于服務(wù)對象。分類的服務(wù)對象：工程地質(zhì)和巖體力學(xué)工作者，著重解決一般問題，一般不涉及具體工程；分級的服務(wù)對象：巖體工程的設(shè)計(jì)和施工人員，直接為具體巖體工程的設(shè)計(jì)和施工服務(wù)。 聯(lián)系：巖體的工程地質(zhì)分類必須以巖體質(zhì)量為基礎(chǔ)，是工程巖體質(zhì)量分級的歸宿；而巖體質(zhì)量分級也是巖體工程地質(zhì)分類的深化和發(fā)展，屬于巖體工程地質(zhì)分類范疇。25、 Q分類法和RMR分類法中各考慮了巖體的哪些因素？答：Q分類法:巖石質(zhì)量指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面組數(shù)、結(jié)構(gòu)面粗造度系數(shù)、結(jié)構(gòu)面蝕變程度系數(shù)、裂隙水折減系數(shù)、地應(yīng)力折減系數(shù)。 RMR分類法：巖石強(qiáng)度、巖石質(zhì)量指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面形態(tài)

31、、地下水狀態(tài)。26、 巖體質(zhì)量分級在工程中如何應(yīng)用？答：1、工程地質(zhì)分類的基本依據(jù)之一；2、工程地質(zhì)和巖體力學(xué)定量化的研究；3、巖體工程的設(shè)計(jì)和施工：如規(guī)劃、勘察、加固、支護(hù)、地下工程等。27、 在靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應(yīng)力的分布有何特征？答：天然應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)時，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)力逐漸上升，在約6倍洞半徑處基本恢復(fù)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)力逐漸下降，在約6倍洞半徑處基本恢復(fù)到原始應(yīng)力水平。其分布特征如圖所示：28、 在非靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應(yīng)力的分布主要受

32、哪些因素影響？這些因素怎樣影響到圍巖應(yīng)力的分布特征？答：在非靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應(yīng)力的分布特征與靜水壓力狀態(tài)類似，但側(cè)壓力系數(shù)的大小對應(yīng)力大小有明顯影響。以圓形洞室為例，當(dāng)1/3時，洞頂將出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)1/33時，洞壁圍巖內(nèi)的全為壓應(yīng)力。當(dāng)3時，兩邊墻出現(xiàn)拉應(yīng)力。29、 橢圓形洞室的圍巖應(yīng)力分布有何特征？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，而短軸兩端易出現(xiàn)拉應(yīng)力集中，不利于圍巖穩(wěn)定。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，此時洞室圍巖應(yīng)力分布較均勻，圍巖穩(wěn)定性較好。30、 方形及矩形洞室的圍巖應(yīng)力分布有何特征？答：矩形狀洞室的角點(diǎn)或急拐彎處應(yīng)力集中最大。

33、長方形短邊中點(diǎn)應(yīng)力集中大于長邊中點(diǎn)，而角點(diǎn)處應(yīng)力大，圍巖最易失穩(wěn)。當(dāng)巖體中天然應(yīng)力h、v相差較大時，則應(yīng)盡量使洞室長軸平行于最大天然應(yīng)力的作用方向。31、 圓拱直墻洞室的圍巖應(yīng)力分布有何特征？答： 平直的周邊容易出現(xiàn)拉應(yīng)力。由于巖石的抭拉強(qiáng)度通常只有抭壓強(qiáng)度的十幾分子一，所以平直周邊比曲線周邊容易破壞。 拐角處是應(yīng)力集中區(qū)。 拱頂容易出現(xiàn)拉應(yīng)力。五、 論述題1、 從巖石力學(xué)的角度分析巖質(zhì)邊坡病害的發(fā)生機(jī)理和研究方法。答：機(jī)理：崩塌：塊狀巖體與巖坡分離，向前翻滾而下。其成因是由于風(fēng)化等原因減弱了節(jié)理面的內(nèi)聚力或也可能是由于氣溫變化、凍融松動巖石的結(jié)果，或是由于植物根系生長造成膨脹壓力，以及地震、

34、雷擊等原因而引起；滑坡：巖體在重力作用下，沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的整體滑動。其成因是由于巖體中存在有軟弱結(jié)構(gòu)面（層面、斷層、裂隙），巖體在重力的作用下，克服了滑面底部與兩側(cè)的阻力而引起沿軟弱面的滑動?；娴膬A角必須大于滑面的內(nèi)摩擦角，否則無論坡角和坡高大小如何，邊坡都不會滑動。研究方法：極限平衡法、數(shù)值分析法、有限單元法等2、 巖石力學(xué)與土力學(xué)在研究對象、研究方法、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和滲透性等方面有何異同點(diǎn)？答：研究對象：巖石力學(xué)-巖石、巖體、巖體工程；土力學(xué)-土體。研究方法：巖石力學(xué)-工程地質(zhì)法、測試試驗(yàn)法、理論研究法、綜合研究法；土力學(xué)-實(shí)驗(yàn)室測定法、野外現(xiàn)地測定法、理論分析法、綜合研究法。

35、物理性質(zhì)：巖石力學(xué)-巖石的重力特征、空隙性、吸水性、透水性、可溶性、膨脹性、崩解性、軟化性、抗凍性、碎脹性、壓實(shí)性、熱（力）學(xué)性質(zhì)等；土力學(xué)-碎散性、三相體系、自然變異性。力學(xué)性質(zhì):巖石力學(xué)-巖石為抵抗外力而維持自身穩(wěn)定和平衡所表現(xiàn)出來的性質(zhì)，包括變形性質(zhì)和破壞性質(zhì)；土力學(xué)-土體的自重應(yīng)力、自身以外的荷載引起的附加應(yīng)力、土的壓縮性、抗剪強(qiáng)度。滲透性：巖石力學(xué)-巖石透水性取決于巖石中空隙的大小、數(shù)量、方向和連通情況，完整巖體的透水性與其組成的巖石相近。巖體的滲透分為：孔隙型、裂隙型、巖溶管道型；土力學(xué)-水在土體孔隙中流動，土具有被水等液體透過的性質(zhì)。3、 從基本特征、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、賦存環(huán)境等角度討論巖體、巖石的區(qū)別。答：基本特征：巖體：不連續(xù)性、非均勻性、各向異性、有條件轉(zhuǎn)化性；巖石：是一種地質(zhì)材料，是組成巖體的固相基質(zhì)，是連續(xù)、均勻、各向同性或正交各向同性的力學(xué)介質(zhì)。物理性質(zhì)：巖體：結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面組數(shù)、結(jié)構(gòu)面間距、延展性、粗糙程度、風(fēng)化程度、張開度、充填特性、滲流、塊體尺寸；巖石：重力特征、空隙性、吸水性、透水性、可溶性、膨脹性、崩解性、軟化性、抗凍性、碎脹性、壓實(shí)性、熱（力）學(xué)性質(zhì)等。力學(xué)性質(zhì)：巖體：法向壓縮變形、巖體抗拉強(qiáng)度、巖體的抗剪強(qiáng)度、巖體的剪切變