2015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。（V ）2巖石三向抗壓強(qiáng)度不是一個(gè)固定值，將隨圍壓變化而改變。（V）3. 流變模型元件并聯(lián)組合時(shí)，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，其方向和水平方向垂直。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。x7. 巖石蠕變和巖石類別有關(guān)，和應(yīng)力大小有關(guān)。（V）(X)(x)(X)(X)(V)(V)8. 有粘聚力的固結(jié)巖體體，由地表開始側(cè)壓力和深度成線性增長(zhǎng)。（X）9. 橢圓斷面巷道，其長(zhǎng)軸方向和最大主應(yīng)力方向一致時(shí)，周

2、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。（X）12 .流變模型元件串聯(lián)組合時(shí)，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，和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(duì)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。（V）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。（X）18 .塑性變形和靜水應(yīng)力無(wú)關(guān)，只和應(yīng)力偏量有關(guān)，和剪應(yīng)力有關(guān)。（V）19

3、對(duì)無(wú)粘聚力的松散體，由地表開始側(cè)壓力即和深度成線性增長(zhǎng)。（V）20巷道返修是一種較好的巷道支護(hù)對(duì)策。（X）21.水庫(kù)蓄水前，河間地塊存在地下分水嶺，蓄水后將不會(huì)產(chǎn)生庫(kù)水向鄰谷的滲漏。X23.在巖土體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)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)。X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?jī)?nèi)容：巖石在荷載作用下的應(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)

4、學(xué)力學(xué)分析法、綜合分析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(gè)階段彈性階段、裂隙發(fā)展增長(zhǎng)階段、強(qiáng)度降低階段。7. 巖石完全應(yīng)力一應(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 段。8. 影響巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線的因素：荷載速率、溫度、側(cè)向壓力、各向異性 9. 巖石的蠕變分為初級(jí)蠕變 （暫時(shí)蠕變）、二次蠕變（穩(wěn)定蠕變）、加速蠕變

5、（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(shí)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，話用條件：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(dòng)破壞、深層滑動(dòng)破壞、混合滑動(dòng)破壞。13. 巖石邊坡的幾種破壞類型：松弛張裂、崩塌、傾倒、蠕動(dòng)、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、用錨栓固、擋墻和錨索相連接加固、用混凝土擋墻或支墩加固、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、

6、 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(duì)象時(shí)，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

7、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：巖體的物理一力學(xué)性質(zhì)隨所測(cè)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)的理論和使用的科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)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)量和巖石顆粒質(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)度和其干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度的比值。13、強(qiáng)度損失率：飽水巖石在-2525 C條件下，反復(fù)凍結(jié)融化25次（視當(dāng)?shù)毓こ桃?，有?/p>

8、要求凍融 100200次或更多），凍融試驗(yàn)前后抗壓強(qiáng)度之差和試驗(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(shí)間壓實(shí)后，其體積（Vh）和破碎前體積（V。）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(duì)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(gè)鉆孔中長(zhǎng)度大于和等于10cm的單塊巖心長(zhǎng)度總和和巖心進(jìn)尺長(zhǎng)度之比。17、起伏角：由起伏差（a）和波長(zhǎng)（L）計(jì)算：i=arctan（2a/L）.18、張開度：結(jié)構(gòu)面兩壁間的垂直距離，除水和空氣之外，壁間無(wú)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

9、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(zhǎng)的地質(zhì)年代里，地球經(jīng)過各種動(dòng)力運(yùn)動(dòng)過程 （如板塊邊界受壓、地幔熱對(duì)流、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、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(chǎng)：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(shí)的脆性破壞，破壞時(shí)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(lái)的性質(zhì)。24、峰值強(qiáng)度：

10、巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線上對(duì)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(shí)所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度稱為巖石的殘余強(qiáng)度。26、長(zhǎng)期強(qiáng)度：巖石的強(qiáng)度是隨外荷載作用的時(shí)間的延長(zhǎng)而降低的，通常把作用時(shí)間tis的強(qiáng)度SR稱為巖石的長(zhǎng)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(wú)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(shí)間而變化的性質(zhì)。30、松弛：物體變形保持一定，內(nèi)部應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)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，

11、變形隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)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(lái)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)面穩(wěn)滑：指沿剪切面不間斷地相對(duì)緩慢地穩(wěn)定滑動(dòng)，在位移滑動(dòng)過程中差應(yīng)力保持不變，應(yīng)變能得以連續(xù)釋放而不積累。36、結(jié)構(gòu)面粘滑：在結(jié)構(gòu)面剪切過程中

12、， 剪應(yīng)力和剪位移并不總是穩(wěn)定變化，剪應(yīng)力時(shí)常出現(xiàn)斷續(xù)的張弛，剪位移時(shí)常發(fā)生急躍的現(xiàn)象。37、結(jié)構(gòu)面爬坡：巖體受剪產(chǎn)生沿結(jié)構(gòu)面的滑動(dòng)，滑動(dòng)面為波狀或鋸齒狀的不平整平面，在法向應(yīng)力較小時(shí)，會(huì)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）。38、結(jié)構(gòu)面剪斷：巖體受剪產(chǎn)生沿結(jié)構(gòu)面的滑動(dòng)，滑動(dòng)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）。39、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。40、峰值剪脹角：剪脹角為剪切時(shí)的剪切位移之

13、軌跡和水平軸之夾角。當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到峰值抗剪強(qiáng)度時(shí)的剪脹角為峰值剪脹角。41、巖體質(zhì)量：巖體的工程質(zhì)量，即從工程角度來(lái)看巖體的優(yōu)劣程度和對(duì)工程的適 宜程度。42、BQ:以巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度來(lái)衡量巖體的基本質(zhì)量的巖石質(zhì)量分級(jí)體系。 BQ=90+3R C+250K v.43、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。四、簡(jiǎn)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(chǎng)合的兩個(gè)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

14、體是工程地質(zhì)學(xué)和巖體力學(xué)的專有名詞。有時(shí)將土地作為一種特殊巖體對(duì)待。2、巖體和巖石的各自特征是什么？?jī)烧哂泻螀^(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(duì) 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(zhǎng)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(duì)完整。（3）一定數(shù)量的巖石組成巖體，且?guī)r體無(wú)

15、特定的自然邊界，只能根據(jù)解決問題的需要來(lái)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)信息采集一巖體工程地質(zhì)力學(xué)模型 一巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)一巖 體工程設(shè)計(jì)一巖體工程施工一巖體性態(tài)監(jiān)測(cè)； 主要研究方法：工程地質(zhì)法、測(cè)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(chǎng)、溫度場(chǎng)、滲流場(chǎng)、 其他物理場(chǎng)）5、從工程地質(zhì)研究的角度，簡(jiǎn)述巖石的主要造巖礦物

16、及其基本性質(zhì)？答：1、可溶性礦物，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(dòng)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(zhǎng)的成巖作用后已 失去膠體的活動(dòng)性，但在水的長(zhǎng)時(shí)間作用下活動(dòng)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)一一聯(lián)結(jié)強(qiáng)度最強(qiáng)、膠結(jié)聯(lián)結(jié)一一聯(lián)結(jié)強(qiáng)度居中、水膠聯(lián)結(jié)一一聯(lián)結(jié)強(qiáng)度最弱。7、

17、結(jié)構(gòu)面按其成因通常分為哪幾種類型？各自有何特點(diǎn)？答：成因類型：（1）原生結(jié)構(gòu)面一一在成巖過程（建造過程）中形成的結(jié)構(gòu)面。其特征 和巖體成因緊密相關(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(cuò)動(dòng)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(chǎng)和巖性條件，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(yíng)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(wú)序

18、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)構(gòu)面控制 的，或在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。8、簡(jiǎn)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(gè)暴露面上能看見的結(jié)構(gòu)面跡線的長(zhǎng)度）；（5）粗糙程度（結(jié)構(gòu)面的固體表面相對(duì)和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(wú)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）；

19、（10）塊體尺寸。9、泥化夾層有何特性？答：結(jié)構(gòu)上：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)成分和原巖基本一致，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(duì)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(lái)，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和礦物類型及有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)；力學(xué)性質(zhì)上：較原巖大大降低，僅和軟弱或松軟土相似。10、試述自重應(yīng)

20、力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的區(qū)別和特點(diǎn)。答：自重應(yīng)力場(chǎng)是巖體自重應(yīng)力在空間的有規(guī)律分布；構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)的組成部分， 自重應(yīng)力場(chǎng)是由上覆巖體的重量引起的，而構(gòu)造應(yīng)力是空間和時(shí)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(chǎng)。11、簡(jiǎn)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(chǎng)是以水平應(yīng)力為主的三向不等空間應(yīng)力場(chǎng)，三個(gè)主應(yīng)力的大小和方向是隨空間位置而變化的。12、簡(jiǎn)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

21、式；（5）軟弱夾層擠出；（6）巖體現(xiàn)場(chǎng)物理力學(xué)指標(biāo)高于室內(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(gè)階段：CD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(wú)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)

22、生破壞。14、循環(huán)加荷作用下巖石的力學(xué)性質(zhì)？答：1、逐漸循環(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(huì)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，和循環(huán)荷載持續(xù)時(shí)間有關(guān)。存在一個(gè)極限應(yīng)力水平，當(dāng)最大應(yīng)力低于這一應(yīng) 力水平時(shí)，應(yīng)變?cè)谶_(dá)到一定值后不再增長(zhǎng)，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(duì)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： Q三向作用下巖石和單軸壓縮條件的應(yīng)力應(yīng)變曲線類似有彈性變形階段、塑性變形階段、應(yīng)

23、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(duì)任何巖石當(dāng)圍壓達(dá)到一定水平是，以塑性變形為主和之對(duì)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(duì)脆性破壞的 巖石其極限強(qiáng)度隨圍壓的增長(zhǎng)很快，而延性破壞時(shí)，極限強(qiáng)度隨圍壓增長(zhǎng)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(dòng)、鎖住，然后又開始滑動(dòng)，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(dòng)摩擦小于靜摩擦使得結(jié)構(gòu)面突然向

24、前滑動(dòng)鎖住，然后又開始滑動(dòng)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(shí)，在剪切力作用下將凸起體剪斷或使凸起體在相對(duì)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(dòng)機(jī)制：由于蠕動(dòng)凸起體嵌入到相對(duì)的結(jié)構(gòu)面中，使接觸面增加，當(dāng)繼續(xù)加力至滑動(dòng)時(shí)隨著滑動(dòng)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(gè)階段？各階段

25、有何特點(diǎn)？答：瞬時(shí)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?cè)谧畛蹼S時(shí)間增長(zhǎng)較快，但其增長(zhǎng)速率隨時(shí)間逐漸降低。等速蠕變階段：應(yīng)變隨時(shí)間呈近似直線的增長(zhǎng)。 加速蠕變階段；應(yīng)變及應(yīng)變速率均隨時(shí)間增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，表明變形加 速直至破壞。18、簡(jiǎn)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(wú)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(shí)發(fā)生剪斷；3、臺(tái)階狀硬性結(jié)構(gòu)面：阻止滑塊4、非貫的阻力有結(jié)構(gòu)面段的抗剪強(qiáng)度和完整巖段沿層面方向的抗剪強(qiáng)度兩部分組成。通性結(jié)構(gòu)面：發(fā)生

26、剪切時(shí)，結(jié)構(gòu)面和為貫通的“巖橋”都起抗剪作用。19、巖體和巖石的變形有何異同？答：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(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)變形等）和結(jié)構(gòu)面變形（包括壓縮閉合或擠出變形、錯(cuò)動(dòng)或滑動(dòng)流動(dòng)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:W(b) wu> W(d) wje體變形曲線類型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型和A-2型。A-1型：曲線斜率陡，呈直線，巖體剛度大，退壓

27、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(shí)近于平行，而有應(yīng)力較大時(shí)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(shí)的力學(xué)行為復(fù)雜，同時(shí)巖體受壓的邊界條件又隨

28、壓力的增大而改變。21、簡(jiǎn)述巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)該如何選取。答：對(duì)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(zhǎng)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(jiǎn)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(gè)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(jiǎn)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

29、共同決定；2、各向異性效應(yīng)法則。和巖體結(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(jiǎn)述巖體的工程地質(zhì)分類和質(zhì)量分級(jí)的區(qū)別和聯(lián)系。答：區(qū)別：根本區(qū)別在于服務(wù)對(duì)象。分類的服務(wù)對(duì)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(jí)的服務(wù)對(duì)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(jí)的歸宿；而巖體質(zhì)量分級(jí)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)

30、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)、地下水狀態(tài)。26、巖體質(zhì)量分級(jí)在工程中如何使用？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(shí)，圍巖內(nèi)重分布應(yīng)力和 B角無(wú)關(guān)，僅和洞半徑a和原始應(yīng)力水平00有關(guān)。徑向應(yīng)力 (T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)力叭在洞壁處為2

31、 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：CTO 9r -O CT iRo 02RO 3RO 4RO 5RO 6RO28、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)力的分布特征？答：在非靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應(yīng)力的分布特征和靜水壓力狀態(tài)類似，但側(cè)壓力系數(shù)E的大小對(duì)應(yīng)力大小有明顯影響。以圓形洞室為例，當(dāng)M 1/3時(shí)，洞頂將出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng) 1/3v EV 3時(shí)，洞壁圍巖內(nèi)的 O全為壓應(yīng)力。當(dāng) 3時(shí)，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(zhǎng)軸兩端點(diǎn)應(yīng)力集中最大，易引起壓碎破

32、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(zhǎng)軸平行最大主應(yīng)力，長(zhǎng)短半軸的比等于 0/0,此時(shí)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。長(zhǎng)方形短邊中點(diǎn)應(yīng)力集中大于長(zhǎng)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O、O相差較大時(shí)，則應(yīng)盡量使洞室長(zhǎng)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。由于巖石的抗拉強(qiáng)度通常只有抗壓強(qiáng)度的十幾分子一，所以平直周邊比曲線周邊容易破壞。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

33、質(zhì)邊坡病害的發(fā)生機(jī)理和研究方法。答：機(jī)理： 崩塌：塊狀巖體和巖坡分離，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(dòng)巖石的結(jié)果， 或是由于植物根系生長(zhǎng)造成膨脹壓力， 以及地震、雷擊等原因而引起；（0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(dòng)。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，克服了滑面底部和兩側(cè)的阻力而引起沿軟弱面的滑動(dòng)?；娴膬A角必須大于滑面的內(nèi)摩擦角，否則無(wú)論坡角和坡高大小如何，邊坡都不會(huì)滑動(dòng)。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)和土力學(xué)在研究對(duì)象、研究方法、物理性質(zhì)、力

34、學(xué)性質(zhì)和滲透性等方面有何異同點(diǎn)？答：研究對(duì)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(cè)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(cè)定法、野外現(xiàn)地測(cè)定法、理論分析法、綜合研究法。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(lái)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

35、性取決于巖石中空隙的大小、數(shù)量、方向和連通情況，完整巖體的透水性和其組成的巖石相近。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(dòng)，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

36、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、巖體的剪切變形；巖石：為抵抗外力而維持自身穩(wěn)定和平衡所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，包括變形性質(zhì)和破壞性質(zhì)。賦存環(huán)境：巖體：地應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、滲流場(chǎng)、其它物理場(chǎng)；巖石：沒有賦存環(huán)境。4、格里菲斯強(qiáng)度理論實(shí)際的固體在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上既不是絕對(duì)均勻的，也不是絕對(duì)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)，微裂紋便開始擴(kuò)展，當(dāng)許多這種的微裂紋擴(kuò)展、遷就、聯(lián)合時(shí)，最后使固體沿某一個(gè)或 若干個(gè)平面或曲面形成宏觀破裂。六