最新巖石力學(xué)總結(jié)

1、試述庫侖準(zhǔn)則和莫爾假定的基本內(nèi)容，并說明對其研究的工程實(shí)際意義。（補(bǔ):莫爾假定的優(yōu)缺點(diǎn)）該準(zhǔn)則是1773年由庫侖引入的，他認(rèn)為趨于使一平面產(chǎn)生破壞的剪應(yīng)力受到材料的內(nèi)聚力和乘以常數(shù)的 平面的法應(yīng)力的抵抗，即IT | = S+ 其中，C和T是該破壞平面的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，So可以看作是材料的固有剪切強(qiáng)度的常數(shù)，口是材料的內(nèi) 摩擦系數(shù)的常數(shù)。根據(jù)該理論可以推論出，當(dāng)巖石發(fā)生破壞時(shí)所產(chǎn)生的破裂面將有兩個(gè)可能的共軛破裂面，且 均通過中間主應(yīng)力的方向，并與最大主應(yīng)力方向成夾角（才二-畀），這里的內(nèi)摩擦角tan。莫爾假定是莫爾于1900年提出的一種剪切破壞理論，該理論認(rèn)為巖石受壓后產(chǎn)生的破壞主要是由于巖石

2、 中出現(xiàn)的最大有效剪應(yīng)力所引起，并提出當(dāng)剪切破壞在一平面上發(fā)生時(shí)，該破壞平面上的法向應(yīng)力C和剪應(yīng)力 T由材料的函數(shù)特征關(guān)系式聯(lián)系：|T |= f （C）按莫爾假定可以看出：巖石的破壞強(qiáng)度是隨其受力條件而變化的，周向應(yīng)力越高破壞 強(qiáng)度越大；巖石 在三向受壓時(shí)的破壞強(qiáng)度僅與最大和最小主應(yīng)力有關(guān)，而與中間主應(yīng)力無關(guān)；三向等壓條件下，莫爾應(yīng)力圓是 法向應(yīng)力C軸上的一個(gè)點(diǎn)圓，不可能與莫爾包絡(luò)線相 切，因而巖石也不可能破壞：巖石的破裂面并不與巖石 中的最大剪應(yīng)力面相重合，而是取決于其極限莫爾應(yīng)力圓與莫爾包絡(luò)線相切處切點(diǎn)的位置，這也說明巖石的破裂 不僅與破裂面上的剪應(yīng)力有關(guān)，也與破裂面上出現(xiàn)的法向正應(yīng)力和表

3、征巖性的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角有關(guān)?？傊獱柤俣紤]了巖石的受力狀態(tài)、周向應(yīng)力約束的影響和巖石的本身性能，能較 全面的反映巖石的 破壞強(qiáng)度特征，但該假定忽視了中間主應(yīng)力對巖石破壞強(qiáng)度的影響，而事實(shí)證明中間主應(yīng)力對其破壞強(qiáng)度是有一 定程度影響的。補(bǔ)卜卜：摩爾判據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是：在判斷復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下巖石是否發(fā)生破壞以及破壞面的方 向時(shí)，很簡單， 也很方便；能比較真實(shí)地反映巖石的抗剪特性：可以解釋為什么在三向等拉時(shí)會(huì)發(fā)生破壞，而在三向等壓時(shí) 不會(huì)發(fā)生破壞。但其缺點(diǎn)是：只考慮了最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力對巖石破壞強(qiáng)度的影響，而忽略了中間主應(yīng)力 的作用，實(shí)驗(yàn)表明中間主應(yīng)力對巖 石破壞強(qiáng)度是有一定程度影響的；摩爾判據(jù)不

4、適用于含有結(jié)構(gòu)面的巖石試 件，盡管巖石中的結(jié)構(gòu)面會(huì)嚴(yán)重地影響巖石試件的破壞強(qiáng)度；摩爾判據(jù)只適用于剪切，對受拉區(qū)研究不夠 充 分，不適于膨脹或蠕變破壞。論述巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破壞類型，并闡述其在工程巖體穩(wěn)定性研究中的意義在關(guān)于巖石破裂的所有討論中，破裂面的性質(zhì)和描述是最重要的，出現(xiàn)的破裂類型可用 下圖中巖石在各種 圍壓下的行為來說明。在無圍壓受壓條件下，觀測到不規(guī)則的縱向裂縫見圖（a），這個(gè)普通現(xiàn)象的解釋至今仍然不十分清 楚；加中等數(shù)量的圍壓后，圖（a）中的不規(guī)則性態(tài)便由與方向傾斜小于45度血干Qnr +2（bY）（d）t*）M 4 5,1 J）至軸舉第中勺縱冏於- 3剪切睥裂-孕仲何ttl

5、f士，工B則表示該巖石在高應(yīng)力作用下 破壞后尚剩余部分能量，這部分能量的突然釋放就及有可能會(huì)引起巖爆。另外，也可以通過巖石的應(yīng)力-應(yīng)變 全過程曲線預(yù)測其是否發(fā)生蠕變破壞和循環(huán)載荷條件下是否發(fā)生破壞。評述巖石在復(fù)雜應(yīng)力條件下的變形特性。在外力作用下，巖石一般不遵從虎克定律，沒有明顯的比例極限、彈性極限和屈服點(diǎn)等，通常是緊隨著 出現(xiàn)彈性變形就開始出現(xiàn)塑性變形，且一旦受力產(chǎn)生變形再卸載后會(huì)或多或少的都?xì)埩粲幸欢〝?shù)量的永久變 形，該永久變形一般將隨外力的增加而增大。因此再描述巖石的變形特性時(shí)，所謂的“線彈性”、“可 逆”、“楊氏摸量”、“泊松比”、“屈服應(yīng)力”等等術(shù)語都是近似的或在一定條件下的平均值。

6、在各種不同應(yīng)力條件下，巖石材料的變形特性可采用應(yīng)力對應(yīng)變作圖所得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線來表示。一 般而言，巖石材料的完整應(yīng)力應(yīng)變曲線可分為四個(gè)部分，亦即是巖石變形的四個(gè)階段（如右圖所示）：0A 段，曲線稍向上凹，為巖石材料的孔隙壓密變形階段，對于孔隙度較大或結(jié)構(gòu)較為松散的巖石類材料，該變形 階段較為明顯；AB段，曲線非常接近直線的部分，為巖石類材料的彈性變形階段，并將B點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng) 力值稱為屈服應(yīng)力或彈性極限，對于堅(jiān)硬致密的巖石類材料，該直線部分十分明顯；BC段，曲線稍向下 凹，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)巖石發(fā)生宏觀破壞，當(dāng)在BC中任意點(diǎn)K卸載后再加載時(shí)，則其B點(diǎn)將移至K點(diǎn)，因此， 稱此階段為巖石材料的應(yīng)變硬化變形

7、階段，對于軟弱類巖石，該應(yīng)變階段較為明顯；CD段,巖石此時(shí)雖然已經(jīng)發(fā)生宏觀破壞，但由于尚未完全破裂仍能夠承受一定載荷，但其承載能力將隨變形的逐漸增大而 減小，當(dāng)在BC中任意點(diǎn)Q卸載后再加載時(shí)，則其所能達(dá)到的最高應(yīng)力值將n二曲心環(huán)沁過麗曲比Q點(diǎn)的應(yīng)力值要低，所以稱此變形階段為應(yīng)變軟化變形階段 根據(jù)現(xiàn)有大量的實(shí)驗(yàn)研究成果，巖石在各種不 同應(yīng)力條件下的變形曲線大致可以歸納為以下四種基本類型：直線型，由加載至產(chǎn)生破壞，其應(yīng)力 應(yīng)變曲線都近似呈線性 特性，稱此類曲線為彈脆性變形曲線；下凹型，0A段幾乎 不存在，且其應(yīng)力應(yīng)變曲線在接近破壞時(shí)將出現(xiàn)連續(xù)的非彈性 變形，稱此類曲線為彈塑性變形曲線；上凹型，巖石

8、在 發(fā) 生破壞之前，主要表現(xiàn)為孔隙壓縮變形和線彈性變形，其應(yīng)力 應(yīng)變曲線在低應(yīng)力下表現(xiàn)出向上彎曲的現(xiàn)象，隨后近似呈線性關(guān)系，直至發(fā)生破壞，稱此類曲線為塑彈性變形曲線；反曲型，巖石發(fā)生破壞前，OA AB和BC段都較為明顯，其應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)S型曲線，在接近破壞時(shí)將產(chǎn)生 較大的非彈性變 形，稱此類曲線為塑彈塑性變形曲線。在反復(fù)加卸載過程中，每一對加、卸載曲線都不相互重合，其間將呈現(xiàn)出所謂的“塑性 滯環(huán)”現(xiàn)象，這 也表明了巖石類材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非單值性，但若將加、卸載值固定后，再反復(fù)進(jìn)行加、卸載， 則該“塑性滯環(huán)”所圍成的面積將隨加、卸載循環(huán)次數(shù)的遞增而減少，其相應(yīng)的殘余變形量也將逐漸降

9、低。巖石類材料的變形特性還將受到各種外界與內(nèi)在因素的影響，其主要影響因素有周向應(yīng)力、加載速率、 加載路徑、環(huán)境溫度、含水量、孔隙及孔隙液壓等等。試論述巖體結(jié)構(gòu)類型。巖體結(jié)構(gòu)分類依據(jù)：第一依據(jù)：結(jié)構(gòu)面類型：軟弱結(jié)構(gòu)面和堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面第二依據(jù)：結(jié)構(gòu)面切割程度及結(jié)構(gòu)體類型：塊裂結(jié)構(gòu)、板裂結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、斷續(xù)結(jié)構(gòu)、完整結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)分類方案：板裂結(jié)層狀板裂結(jié)構(gòu)完整結(jié)構(gòu)塊狀完整結(jié)構(gòu)板狀完整結(jié)構(gòu)II斷續(xù)結(jié)構(gòu)塊狀斷續(xù)結(jié)構(gòu)層狀斷續(xù)結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)過渡型散體結(jié)構(gòu)塊狀碎裂結(jié)構(gòu)層狀碎裂結(jié)構(gòu)碎屑狀散體結(jié)構(gòu)糜棱化散體結(jié)構(gòu)各類巖體結(jié)構(gòu)的地質(zhì)特征：完整結(jié)構(gòu)巖體塊裂結(jié)構(gòu)巖體板裂結(jié)構(gòu)巖體碎裂結(jié)構(gòu)巖體斷續(xù)結(jié)構(gòu)巖體散體結(jié)構(gòu)巖體巖體結(jié)構(gòu)的相對

10、性及工程巖體結(jié)構(gòu)的唯一性：對于工程巖體而言，由于工程規(guī)模和尺寸的變化，巖 體結(jié)構(gòu)也發(fā)生相對變化。因此，巖體結(jié)構(gòu)是相對性，只有在確定的地質(zhì)條件和工程尺寸條件下，工程巖體結(jié)構(gòu)才是唯一確定的。論述巖石的流變特性以及蠕變變形曲線特征。所謂巖石的流變性質(zhì)就是指巖石的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，包括蠕變、松弛與彈性后效三 個(gè)方面。所謂蠕變是指當(dāng)載荷不變時(shí)，變形隨著時(shí)間而增長的現(xiàn)象；所謂松弛是指當(dāng)應(yīng)變保持不變時(shí)，應(yīng)力隨 著時(shí)間增長而減小的現(xiàn)象；所謂彈性后效是指當(dāng)加載或卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。巖石的蠕變變形特性曲線可以通過單軸或三軸壓縮、扭轉(zhuǎn)或彎曲等蠕變實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)表明，在恒定載荷作

11、用下，只要有充分長的時(shí)間，應(yīng)力低于或高于彈性極限均能產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象。但在不同 的恒定載荷下，變形隨時(shí)間增長的蠕變曲線卻有差異。巖石的蠕變曲線不 僅與應(yīng)力大小、性質(zhì)及巖石種類有 關(guān)、而且還與其所在的物理環(huán)境如溫度、圍壓、濕度等因巖石立即產(chǎn)生圉4 1巖石的典水?。蛔兦赜嘘P(guān)，上圖為巖石的一典型蠕變曲線。當(dāng)在巖石試件上施加一恒定載荷, 瞬時(shí)彈性應(yīng)變& e（0A段）。這種變形往往按聲速完成，可 以近似認(rèn)為在t=0完成，其應(yīng)變?yōu)? e = c /。若載荷保持恒定 且持續(xù)作用，應(yīng)變則隨時(shí)間緩慢地增長，進(jìn)入到蠕變變形階 段，將蠕變變形一般可分成三個(gè)階段：（1）第一蠕變階段（AB段），也稱過渡蠕變階*段，在這個(gè)

12、階段內(nèi)，蠕變?yōu)橄蛳聫澢男螤?，也就是說曲線的斜率逐漸變小，若在 這一階段之 中（曲線上某一點(diǎn)E）進(jìn)行卸載，則應(yīng)變沿著曲線EFGF 降，最后應(yīng)變?yōu)榱?、其中EF曲線為瞬時(shí)彈性應(yīng)變之恢復(fù)曲 線，而FG曲線表示應(yīng)變隨時(shí)間逐漸恢復(fù)為零；（2）第二蠕變 階段（BC段），也稱穩(wěn)定蠕變階段，蠕變變形曲線近似一傾斜直線，即蠕變應(yīng)變率保持常量，一直持續(xù)到C點(diǎn)。若在這一階殷中進(jìn)行卸載，則應(yīng)變沿曲線HJ逐漸恢復(fù)趨近于一漸近線，最后保 留一定永久應(yīng)變;（3）第三蠕變階段（CD段），也稱加速蠕變階段，應(yīng)變率由C點(diǎn)開始迅速增加，達(dá)到D點(diǎn)，巖石即發(fā)生破壞，這一階段完成時(shí)間較短，嚴(yán)格地說，這一階段可分為兩個(gè)區(qū)間：即發(fā)育著延性變

13、形但尚未引起破壞的階 段（CP段）和微裂隙劇烈發(fā)展導(dǎo)致變形劇增和引起破 壞的階段（PD段），它相當(dāng)于褶皺形成后的斷裂形 成階段。同一種巖石，其載荷值越大，在第二階段持續(xù)的時(shí)間也就越短，第三階段破壞出現(xiàn)也就越快。在載荷很 大的情況下，幾乎加載之后立即產(chǎn)生破壞。一般中等載荷，所有的三個(gè)蠕變變形階段表現(xiàn)得十分明顯。任何一 個(gè)蠕變變形階段的持續(xù)時(shí)間，都取決子巖石類型、載荷值 及溫度等因素。9什么是初始地應(yīng)力？試論述初始地應(yīng)力的成因及其分布規(guī)律。初始地應(yīng)力初始地應(yīng)力是指未受到任何工程擾動(dòng)的巖體在天然狀態(tài)下所具有的內(nèi)應(yīng)力，主要由巖體自重及地質(zhì)構(gòu)造 作用所引起，地形、地質(zhì)構(gòu)造、地震力、水壓力、熱應(yīng)力等也會(huì)在

14、一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)一定程度上影響到 巖體中的初始地應(yīng)力。工程巖體中的地應(yīng)力主要由自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力兩部分組成。自重應(yīng)力在巖體中的分布是隨深度變化大致呈線性增長的，若設(shè)在距地表深為z處的豎直方向的自重應(yīng)力為C z,水平方向的自重應(yīng)力為C x和C y，貝U：鉛垂分量n丁八ZimA水平分量偵z這里，丫 j是第i層地層的容重，二是第i層地層的厚度，是當(dāng)前地層的泊松比。構(gòu)造應(yīng)力是由于地球自轉(zhuǎn)角 速度的變化、地球殼體繞地軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和地幔對流等因素所引起的，所以在工程巖體中的構(gòu)造應(yīng)力是 以水平應(yīng)力分量為主，其大小將因地層的褶皺、斷裂、升降等等地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象及程度不同而異。初始地應(yīng)力的成因：大陸板塊

15、邊界受壓引起的地應(yīng)力場；地幔熱對流引起的地應(yīng)力場；由地心引力引起的地應(yīng)力場；巖漿浸入引起的地應(yīng)力場；地溫梯度 引起的地應(yīng)力場；地表剝蝕產(chǎn)生的地應(yīng)力場。初始地應(yīng)力的分布規(guī)律：地應(yīng)力是一個(gè)具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，它是時(shí)間和空間的函數(shù)；地應(yīng) 力中的鉛垂應(yīng)力分量基本等于上覆巖層的重量，它隨深度呈線性增長；地應(yīng)力中的水平應(yīng)力普遍大于 鉛垂應(yīng)力；平均水平應(yīng)力與鉛垂應(yīng)力的比值隨深度增長而減小；最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力 也隨深度呈線性增長關(guān)系；最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力之值一般相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性；地應(yīng)力的分布受地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度、地下 水等因素、的

16、影響，特別是地形和斷層的擾動(dòng)影響最大。*卜：綜合大量實(shí)測資料和近代理論，初始地應(yīng)力場的一般分布規(guī)律有如下特點(diǎn)：1）初始地應(yīng)力一般是三軸壓應(yīng)力狀態(tài)，且受地表地形地貌、山川河流和構(gòu)造影響，其分布往往十分復(fù)雜；2）三個(gè) 主應(yīng)力的大小一般互不相等，其中兩個(gè)（近）水平方向主應(yīng)力也不相同，且最 大水平主應(yīng)力的方向與區(qū)域 性構(gòu)造形跡密切相關(guān)，往往是構(gòu)造應(yīng)力影響的結(jié)果；3）三個(gè)主應(yīng)力的方向一般偏離鉛垂或水平方向不大，引起偏離的主要原因是構(gòu)造、巖層傾角或局部不均 質(zhì)影響；4）初始 地應(yīng)力中的鉛垂應(yīng)力分量基本上等于上覆巖體的自重，它隨深度呈線性增長；5）初始地應(yīng)力的兩個(gè)近水平應(yīng) 力分量分布十分復(fù)雜，因地而異，且隨

17、深度而變化；兩個(gè)水平應(yīng)力的平均值與鉛垂應(yīng)力的比值入的統(tǒng)計(jì)規(guī)律可 概括為側(cè)應(yīng)力系數(shù)（平均）與深度呈雙曲線變化，越近地表平均水平應(yīng)力相對高于鉛垂應(yīng)力；往下越相接近，一定深度之后變得小于鉛垂應(yīng)力。10.論述在單軸壓縮載荷作用時(shí)巖石試件的端部約束效應(yīng)。由于巖石材料與鐵板之間的泊松 比值存在差異，這將在試件端面與鐵板之間的接觸面上產(chǎn)生摩擦力，該摩擦力將影響巖石試件的橫向變形 和巖石試件端面附件區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)。由于該摩擦力的存在，導(dǎo)致巖石試件內(nèi)部應(yīng)力分布不均，致使巖石 試件并非只產(chǎn)生縱向劈裂破壞（亦稱拉伸破壞），還有可能產(chǎn)生X狀共軛斜面剪切破壞和單斜面剪切破 壞等破壞形式。為了盡量減小試件端面與鐵板之間的

18、接觸面上產(chǎn)生摩擦力，以保證巖石試件端面附件區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)也為 單向受力狀態(tài)，必須要在試件端面與鐵板之間的接觸面上添加緩沖材 料。國際巖石巖石力學(xué)學(xué)會(huì)建議在試件端面與鐵板之間使用與同樣直徑大小的鋼件墊塊。巖石力學(xué)復(fù)習(xí)巖石破壞有幾種形式？對各種破壞的原因作出解釋。答：試件在單軸壓縮載荷作用破壞時(shí)，在試件中可 產(chǎn)生三種破壞形式：X狀共軛斜面剪切破壞，破壞面上的剪應(yīng)力超過了其剪切強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石破壞。單斜面剪切破壞，破壞面上的剪應(yīng)力超過了其剪切強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石破壞。拉伸破壞，破壞面上的拉應(yīng)力超過了該面的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石受拉伸破壞。什么是全應(yīng)力-應(yīng)變曲線？為什么普通材料實(shí)驗(yàn)機(jī)得不出全應(yīng)力-應(yīng)變曲線？答：全

19、應(yīng)力應(yīng)變曲線：能顯 示巖石在受壓破壞過程中的應(yīng)力、變形特性，特別是破壞后的強(qiáng)度與力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律。由于材料試驗(yàn)機(jī)的 剛度小，在試件壓縮時(shí)，其支柱上存在很大的變形和變形能，在試件快要破壞時(shí)，該變形能突然釋放，加速試 件破壞，從而得不出極限壓力后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。三簡述巖石在反復(fù)加載和卸載條件下的變形特征。答：對于線彈性巖石，反復(fù)加載和卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變路徑完全相同，對于完全彈性巖石，反復(fù)加載和卸載時(shí) 的應(yīng)力應(yīng)變路徑完全相同，但是應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是曲線。對彈性巖石，加載與卸載曲線不重合，但反復(fù)加載和卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變路徑總是服從此環(huán)路的規(guī)定。非彈性體巖石：在彈性范圍內(nèi)服從彈性巖石 的變形特征，當(dāng)卸載點(diǎn)

20、P超過屈服點(diǎn)時(shí)，卸載曲線與加載曲線不重合，形成塑性滯回環(huán)。等荷載循環(huán)加載、卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，。塑性滯回環(huán)隨著加載卸載次數(shù)的增加而變窄，直至接近彈性變 形，沒有塑性變形為止。不斷增大荷載的循環(huán)加載、卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，在每次卸載后再加載，在荷載超過上一次循環(huán)的最大荷 載以后，變形曲線仍沿著原來的單調(diào)加載曲線上升，好像不曾受到循環(huán)加 載的影響似的，這種現(xiàn)象成為巖石 的變形記憶。四線彈性體、完全彈性體、彈性體三者的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系有什么區(qū)別？答：完全彈性體：循環(huán)加載時(shí)的(T -關(guān)系為曲線。加載路徑與卸載路徑完全重合。線彈性體：循環(huán)加載時(shí)的C -關(guān)系為直線。 加載路徑與卸載路徑完全重合。彈性體巖石：

21、加載路徑與卸載路徑不同，但反復(fù)加載與卸載時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系總是服從此 環(huán)路的規(guī)律。巖體賦存環(huán)境包括哪幾部分？答：賦存環(huán)境：包括地應(yīng)力、地下水和地溫三部分。地應(yīng)力對巖體的影響體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？地應(yīng)力影響巖體的承載能力：圍壓越大、承載能力越大。地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機(jī)制。如在低圍壓條件下破壞的巖體，在高圍壓條件下呈現(xiàn)出塑性變形和塑 性破壞。地應(yīng)力影響巖體中的應(yīng)力傳播的法則。非連續(xù)介質(zhì)巖體在高圍壓條件下，其力學(xué)性質(zhì)具有連續(xù)介質(zhì)巖體 的特征。巖體結(jié)構(gòu)劃分的主要依據(jù)是什么？答：巖體結(jié)構(gòu)單元有結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩種基本要素。因此，巖體結(jié)構(gòu)分類主要依據(jù)結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體的類型進(jìn)行 分類。按結(jié)構(gòu)面成因、結(jié)構(gòu)面通常分

22、為幾種類型？答：結(jié)構(gòu)面按成因分：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面：成巖階段所形成的結(jié)構(gòu)面。巖石成因不同又分為沉積結(jié)構(gòu)面、火成結(jié)構(gòu)面和變質(zhì)結(jié)構(gòu)面。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：巖體在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下形成的結(jié)構(gòu)面。此生結(jié)構(gòu)面：在外力作用下（風(fēng)化、地下水、卸載、爆破等）形成的各種界面。結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些因素有關(guān)？答：結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與巖石強(qiáng) 度、結(jié)構(gòu)面粗糙性和法向力有關(guān)。十.結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？答：結(jié)構(gòu)面試塊長度增加，平均峰值摩擦角降低，試塊 面積增加，剪切應(yīng)力呈現(xiàn)出減小趨勢此外，還體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）隨著結(jié)構(gòu)面尺寸的增大，達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)的位移量增

23、大；2）試塊尺寸增加，剪切破壞形式由脆性破壞向延伸破壞轉(zhuǎn)化；3）尺寸增加，峰值剪脹角減小，結(jié)構(gòu)面粗糙度減小，尺寸效應(yīng)也減小十一簡述地應(yīng)力測量的重要性。答：地應(yīng)力測量的重要性：（1）應(yīng)力測量為各種巖體工程進(jìn)行科學(xué)合理的開挖設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)；（2） 地應(yīng)力狀態(tài)對地震預(yù)報(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價(jià)、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料儲(chǔ)存、巖 爆、煤和瓦斯 突出的研究以及地球動(dòng)力學(xué)的研究也有重要的意義。十二.地應(yīng)力測量方法分哪幾類？它們的主要區(qū)別在哪里？每類包括那些主要測量技術(shù)？答：依據(jù)測量基本原 理的不同，可將測量方法分為直接測量法和間接測量發(fā)兩大類。直接測量法是由測量儀器直接測量和記錄各種應(yīng)力量，包括：扁千斤頂

24、法、水力致裂法、剛 性包體應(yīng)力計(jì)法和 聲發(fā)射法。間接測量法是借助某些傳感器或某些介質(zhì)，測量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的間接物理量 的變化，如巖體中 的變形和應(yīng)變，然后由計(jì)算公式求出原巖應(yīng)力值。包括：套孔應(yīng)力解除法和其他的應(yīng)力應(yīng)變解除法以及地球物 理方法等。其中套孔應(yīng)力解除法是目前國內(nèi)外廣泛使用 的一種方法-十三.什么叫巖石的本構(gòu)關(guān)系？巖石的本構(gòu)關(guān)系一般有幾種類型？巖石的本構(gòu)關(guān)系是指巖石的應(yīng)力或應(yīng)力速率 與其應(yīng)變或應(yīng)變速率的關(guān)系。巖石的本構(gòu)關(guān)系一般分為：彈性本構(gòu)關(guān)系、彈塑性本構(gòu)關(guān)系和流變本構(gòu)關(guān)十四.什么叫巖石的強(qiáng)度？巖石的破壞一般有幾種類型？巖石的強(qiáng)度是巖石抵抗外力破壞的能力。破壞是指巖 石材料

25、的應(yīng)力或應(yīng)變超過了自身的應(yīng)力或應(yīng)變的極限。巖石的破壞的形式主要有兩種：斷裂破壞（應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限）和流變破壞（出現(xiàn)顯著的塑性變形或流動(dòng)現(xiàn) 象）十五.什么叫蠕變、松弛、彈性后效和流變？答：蠕變：當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增加的現(xiàn)象 松弛： 當(dāng)應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載和卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。巖石流變就是指材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，材料變形過程中具有時(shí)間效應(yīng) 的現(xiàn)象稱為流變 現(xiàn)象。十六描述巖石流變性質(zhì)的流變方程主要有幾種？答：巖石的流變包括蠕變、松弛和彈性后效。其流變方程主 要有蠕變方程、松弛方程、彈性后效方程。十七流變模型的基本元件有

26、哪幾種？答：流變模型的基本元件有彈性元件、塑性元件和粘性元件十八試論述Coulomb,Mohr,Griffith三準(zhǔn)則的基本原理、主要的區(qū)別及其它們之間的關(guān)系。答：庫侖準(zhǔn)則（Coulomb）:巖石的破壞主要是剪切破壞，巖石的強(qiáng)度，既抗摩擦強(qiáng)度等于巖 石本身抗剪切 摩擦的粘結(jié)力和剪切面上的法向力產(chǎn)生的摩擦力。莫爾把庫侖準(zhǔn)則推廣到三向應(yīng)力狀態(tài)。實(shí)質(zhì)：巖石到達(dá)極 限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)平面上的剪應(yīng)力達(dá)到一個(gè)取決于正應(yīng)力與材料性質(zhì)的最大值，即 （T =f （ T ）。對應(yīng)于 各種應(yīng)力狀態(tài)（單軸、雙軸和三軸壓縮）下的破壞的巖石的莫爾應(yīng)力圓的包絡(luò)線，稱為莫爾強(qiáng)度包 絡(luò)線。如果巖石 的應(yīng)力圓位于莫 爾強(qiáng)度包絡(luò)線內(nèi)，

27、則巖石不會(huì)產(chǎn)生破壞，如果巖石的應(yīng)力圓與莫爾包絡(luò)線相切或相交，則巖石會(huì)產(chǎn)生破壞。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的曲線型式有幾種：斜直線型，二次拋物線型，雙曲線型等。十九.格里菲斯（Griffith）理論：在脆性材料中，其材料斷裂的起因是分布在材料中的微小裂紋尖端有拉應(yīng)力（這種裂紋稱為Grifith裂紋）所致。區(qū)別：格里菲斯（Griffith）理論中巖石的破壞機(jī)理是巖石受到拉應(yīng)力破壞所致。庫侖準(zhǔn)則和莫爾強(qiáng)度理論則認(rèn)為巖石破壞是巖體內(nèi)的某個(gè)面上的剪切應(yīng)力超過了剪切強(qiáng)度值。莫爾強(qiáng)度理論的包絡(luò)線包 括了庫侖準(zhǔn)則的直線型，還包括拋物線型和雙曲線型強(qiáng)度準(zhǔn)則，論述巖石的流變特性以及蠕變變形曲線特征。（20分）回答要點(diǎn)：巖石流變性與流變現(xiàn)象的定義；（4分）蠕變、松弛以及彈性后效的定義；（6分）*穩(wěn)定蠕變與不穩(wěn)定蠕變；（2分）巖石的典型蠕變變形曲線及其 3個(gè)基本階段；（5分）巖石的長期強(qiáng)度及其確定方法。（3分）試評述單軸壓縮載荷作用下的端部約束效應(yīng)。（20分）回答要點(diǎn)：單軸壓縮載荷條件的定義；（2分）