巖石力學-復習要點

1、巖石力學期中考試題-答案一、單項選擇題（5x4）1、按照格理菲斯強度理論，脆性巖體破壞主要原因是（A）（A）受拉破壞 （B）受壓破壞 （C）彎曲破壞（D）剪切破壞2、按照庫侖莫爾強度理論，若巖石強度曲線是一條直線，則巖石破壞時破裂面與最大主應力作用面的夾角為（B）。（A）45°（B）（C）（D）60°3、我國工程巖體分級標準中巖石的堅硬程序確定是按照（A） （A）巖石的單軸飽和抗壓強度 （B）巖石的抗拉強度 （C）巖石的變形模量 （D）巖石的粘結力4、沉積巖中的沉積間斷面屬于哪一種類型的結構面（A）（A）原生結構面 （B）構造結構面 （C）次生結構面5、在我國工程巖體分級標

2、準中，巖體基本質量指標是由哪兩個指標確定的（B）（A）RQD和節(jié)理密度 （B）巖石單軸飽和抗壓強度和巖體的完整性指數(shù)（C）地下水和RQD （D）節(jié)理密度和地下水二、填空題（10x4）1、巖石的變形特性常用彈性模量E和泊松比兩個常數(shù)來表示。2、巖石的物理性質指標有容重、比重、孔隙率、吸水率、膨脹性、崩解性。3、巖石的容重愈大，其性質愈好。4、巖石的水理性質包括滲透性、膨脹性、崩解性、軟化性。 5、巖石的軟化性高低一般用軟化系數(shù)表示，其定義為巖石受水飽和狀態(tài)下的抗壓強度與干燥狀態(tài)下的抗壓強度的比值。6、結構面產狀三要素走向、傾向、傾角。7、巖石質量指標RQD是采用修正的巖心采取率。8、RMR巖體分

3、類考慮了完整巖石的強度、RQD、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、地下水狀況等五項要素。9、巖石破壞表現(xiàn)出脆性破壞、延性破壞、弱面剪切破壞等三種形式。10、巖體的強度決定于巖塊和結構面的強度。三、問答題（4x5）1、結構面的定義答：具有一定的延伸方向，長度、厚度相對較小的地質界面。2、結構面的密集程度的雙重含義答：一是結構面的組數(shù)，即不同產狀和性質、不同規(guī)模的結構面數(shù)目；另一是單位面積（體積或長度）內結構面的數(shù)量。3、什么是莫爾強度包絡線？如何根據(jù)試驗結果繪制莫爾強度包絡線？答：三軸抗壓強度實驗得出：對于同一種巖石的不同試件或不同實驗條件（不同的圍壓時的最大軸向壓力值）給出了幾乎恒定的強度指標值（直線性強度

4、曲線時為巖石的內聚力和內摩擦角）。這一強度指標以莫爾強度包絡線（Mohrs strength envelop）的形式給出。在不同圍壓條件下，得出不同的抗壓強度，因而可以做出不同的莫爾應力圓， 這些莫爾應力圓的包絡線就是莫爾強度包絡線。4、巖體結構劃分的主要依據(jù)是什么？答：巖體結構單元有結構面和結構體兩種基本要素。因此，巖體結構分類主要依據(jù)結構面及結構體的類型進行分類。四、計算題（2x10）1、某均質巖石的強度曲線為 =tan + c ,其中c=40Mpa, =30o, 試求在側壓為20Mpa，的條件下，巖石的極限抗壓強度1 。并求出破壞面的方位。2、將一個巖石試件進行單軸試驗，當其壓應力達到2

5、7.6Mpa 時，即發(fā)生破壞，破壞面與最大主應力面的夾角為600。 設抗剪強度隨正應力呈線性變化，試計算：（1）在正應力等于零的那個面上的抗剪強度；（2）在上述試驗中與最大主應力面的夾角為300的那個面上的抗剪強度；（3）內摩擦角；（4）破壞面上的正應力和剪應力。1、自然界中的巖石按地質成因分類，可分為幾大類？答：根據(jù)地質學的巖石成因分類可把巖石分為巖漿巖、沉積巖和變質巖。2、劈裂法實驗時，巖石承受對稱壓縮，為什么在破壞面上出現(xiàn)拉應力？說明劈裂法試驗的基本原理。答：由彈性理論可得出在對徑壓縮方向上，圓盤中心線平面內（y 軸）的應力狀態(tài)為在對徑壓縮時圓盤中心點的壓應力值為拉應力值的3 倍，而巖石

6、的抗壓強度是抗拉強度的520 倍。巖石在受壓破壞前就被抗拉應力所破壞。所以破壞面上出現(xiàn)拉應力破壞。P試件劈裂破壞發(fā)生時的最大壓力值；D巖石圓盤試件的直徑；T巖石圓盤試件的厚度。3、巖石的抗剪強度與剪切面所受正應力有什么關系？試繪圖加以說明。4、什么是巖石的擴容？5、什么是巖石的各向異性？什么是正交各向異性？什么是橫觀各向異性？寫出正交各向異性和橫觀各向異性巖石的應力-應變關系式。答：巖石的全部或部分物理、力學性質（巖石的E, 等）隨方向不同而表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象稱為巖石的各向異性。如果在彈性體中存在著三個相互正交的彈性對稱面，在各個面兩邊的對稱方向上，彈性相同，但在這個彈性主向上彈性并不相同，這種

7、物體稱為正交各向異性體。巖石在某一平面內的各方向彈性性質相同，這個面稱為各向同性面，而垂直此面方向的力學性質是不同的，具有這種性質的物體稱為橫觀各向同性體。6、影響巖石力學性質的主要因素有哪些，如何影響的？答：影響巖石力學性質的主要因素有水、溫度、加載速度、風化程度及圍壓。(1)水對巖石力學性質的影響。1） 連結作用：束縛在礦物表面的水分子通過其吸引力作用將礦物顆粒拉近、接緊，起連接作用。2） 潤滑作用：由可溶鹽、膠體礦物連接的巖石，當有水入侵時，可溶鹽溶解，膠體水解，導致礦物顆粒間連接力減弱，摩擦力減低，從而降低巖石的強度。3） 水楔作用：當兩個礦物顆?？康煤芙?，有水分子補充到礦物表面時，礦

8、物顆粒利用其表面吸附力將水分子拉倒自己周圍，在兩個顆粒接觸處由于吸著力作用使水分子向兩個礦物顆粒之間的縫隙內擠入，這種現(xiàn)象稱水楔作用。（a）使巖石體積膨脹，產生膨脹壓力 (b)水膠連接代替膠體連接產生潤滑作用，降低巖石強度。4） 孔隙壓力作用：巖石受壓時，巖石內孔隙水來不及排出，在孔隙內產生很高的孔隙壓力，降低了巖石的內聚力和內摩擦角，減小了巖石的抗剪強度。5） 溶蝕-潛蝕作用：巖石中滲透水在流動過程中可將巖石中可溶物質溶解帶走，從而使巖石強度大為減低。(2) 溫度對巖石力學性質的影響：如圖1-39 所示。隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈 服點降低，強度也降低。(3) 加載速度對巖石力學性質

9、的影響：加載速率越快，測得的彈性模量越大，獲得的強度指標越高。ISRM（國際巖石力學學會）建議的加載速率為0.51Mpa/s。(4) 圍壓對巖石力學性質的影響：巖石在三軸壓縮條件下，巖石的強度和彈性極限都有顯著增加。(5) 風化對巖石力學性質的影響a) 降低巖體結構面的粗糙程度并產生新的裂隙；b) 巖石在化學風化過程中，礦物成分發(fā)生變化，巖體強度降低。7、巖體結構劃分的主要依據(jù)是什么？答：巖體結構單元有結構面和結構體兩種基本要素。因此，巖體結構分類主要依據(jù)結構面及結構體的類型進行分類。8、結構面產狀三要素9、地應力是如何形成的？控制某一工程區(qū)域地應力狀態(tài)的主要因素是什么？答：地應力是存在于地層

10、中的未受工程擾動的天然應力，也稱巖體初應力、絕對應力或原巖應力。地應力主要與地球的各種動力運動過程有關，包括板塊邊界受壓、地幔熱對流、地球內應力、地心引力、地球旋轉、巖漿入侵和地殼非均勻擴容等?？刂颇骋还こ虆^(qū)域地應力狀態(tài)的主要因素是構造應力場和重力應力場。1）大陸板塊邊界受壓引起的應力場。2）地幔熱對流引起的應力場。3）由地心引力引起的應力場。4）巖漿入侵引起的應力場。5）地溫梯度引起的應力場。6）地表剝蝕產生的應力場。10、簡述地殼淺部地應力分布的基本規(guī)律。(1)地應力是一個相對穩(wěn)定的應力場，它是時間和空間的函數(shù)；(2)實測垂直應力基本等于上覆巖層的重量；(3)水平應力普遍大于垂直應力；(4)平均水平應力與垂直應力的比值隨深度的增加而減小，(5)最大水平主應力和最小水平主應力之值一般相差較大，顯示出很強的方向性。地應力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表剝蝕、風化、巖體結構特征、巖體力學性質、溫度、地下水等因素的影響。11、巖體應力的現(xiàn)場量測方法水壓致裂法（常用）、應力解除法、應力恢復法。12、什么叫蠕變、松弛、彈性后效和流變？答：蠕變：當應力不變時，變形隨時間增加而增加的現(xiàn)象。松弛：當應變不變時，應力隨時間的增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載和卸載時，彈性應變滯后于應力的現(xiàn)象。巖石流變就是指材料的應力-應變關系與時間因素有關的性質，材料變