巖體力學(xué)考試資料

巖體力學(xué)考試資料何謂巖體力學(xué)它的研究任務(wù)和對(duì)象是什么巖體力學(xué)是力學(xué)的分支學(xué)科，是研究巖體在各種力場(chǎng)作用下變形與破壞規(guī)律的理論及其實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)，是一門(mén)應(yīng)用型基礎(chǔ)學(xué)科。研究對(duì)象是各類(lèi)巖體。巖體力學(xué)采用的研究?jī)?nèi)容和方法是什么內(nèi)容：巖體的地質(zhì)特征；巖塊、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)；巖體的力學(xué)性質(zhì)；巖體中天然應(yīng)力；巖體中重分布應(yīng)力；穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)；工程處理與加固方法：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。何謂巖塊，巖體試比較巖塊與巖體,巖體與土有何異同點(diǎn)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。巖體是指在地質(zhì)歷史中形成的，有巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)組成的，具有一定結(jié)構(gòu)并賦存在一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體，是巖體力學(xué)研究的對(duì)象。何謂結(jié)構(gòu)面何謂結(jié)構(gòu)面？結(jié)構(gòu)面特征包含哪幾個(gè)方面？各用什么指標(biāo)表示？對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)有何影響？結(jié)構(gòu)面是指地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中，在巖體內(nèi)形成的具有一定延伸方向和長(zhǎng)度，厚度相對(duì)較小的地址界面或帶。產(chǎn)狀：用走向、傾向、傾角表示，結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力的關(guān)系控制著巖體的破壞機(jī)理和強(qiáng)度；連續(xù)性：結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面的貫通程度，常用線連續(xù)性系數(shù)，跡長(zhǎng)和面連續(xù)性系數(shù)等表示。結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性對(duì)巖體的變形、破壞機(jī)理、強(qiáng)度和滲透性都有很大的影響；密度：結(jié)構(gòu)面的密度反映結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度，常用線密度K、間距d（兩者互為倒數(shù)）等指標(biāo)表示；張開(kāi)度：結(jié)構(gòu)面的張開(kāi)度e是指結(jié)構(gòu)面兩壁之間的垂直距離。一般導(dǎo)致粘聚力降低，若有填充物則其強(qiáng)度主要由填充物決定。另外，結(jié)構(gòu)面的張開(kāi)度對(duì)巖體的滲透性有很大的影響。（分級(jí)有閉合結(jié)構(gòu)面、裂開(kāi)結(jié)構(gòu)面和張開(kāi)結(jié)構(gòu)面）；填充膠結(jié)特征：結(jié)構(gòu)面經(jīng)膠結(jié)后，力學(xué)性質(zhì)有所改善。改善程度隨膠結(jié)物成分不同而異。未膠結(jié)的張開(kāi)面往往被外來(lái)物質(zhì)填充，其力學(xué)性質(zhì)取決于填充物成分、厚度、含水性和的壁巖性質(zhì)等。（分類(lèi)薄膜填充、斷續(xù)填充、連續(xù)填充及厚層填充）；何謂巖石的吸水性、軟化性、抗凍性、滲透性？各自用什么指標(biāo)表示？定義如何？三大類(lèi)巖的上述指標(biāo)如何？巖石的吸水性是指巖石在一定條件下吸收水分的能力常用吸水率Wa，飽和吸水率Wp和飽和系數(shù)沉積巖吸水性較強(qiáng)。巖石的軟化性是指巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)，用軟化系數(shù)KR表示，為巖石試件的飽和抗壓強(qiáng)度(σcw)與干抗壓強(qiáng)度(σc)的比值，用百分比表示。當(dāng)巖石中含有較多的親水性和可溶性礦物，且含大開(kāi)空隙較多時(shí)，巖石的軟化性較強(qiáng)，軟化系數(shù)較小。巖石的抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的能力，抗凍系數(shù)(Rd)是指巖石試件經(jīng)反復(fù)凍融后的干抗壓強(qiáng)度(σc2)與凍融前干抗壓強(qiáng)度(σc1)之比，用百分?jǐn)?shù)表示；質(zhì)量損失率(Km)是指凍融試驗(yàn)前后干質(zhì)量之差(m1－m2)質(zhì)量(m1)之比，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石的滲透性是指在一定的水力梯度或壓力差作用下，巖石能被水透過(guò)的性質(zhì)，常用滲透系數(shù)K（滲透流速與水力梯度的比值）表示。一般裂隙發(fā)育時(shí)，滲透系數(shù)急劇增大。什么是巖石的流變性？流變模型中的基本元件有哪些？各代表什么介質(zhì)？力學(xué)性質(zhì)如何？在外部條件不變的情況下，巖石的變形或應(yīng)力隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象叫流變，主要包括蠕變、松弛。彈性元件粘性元件塑性元件研究結(jié)構(gòu)面有哪些實(shí)際意義？1.結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度性質(zhì)是評(píng)價(jià)巖體穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素；2.結(jié)構(gòu)面及其填充物的變形是巖體變形的主要成分，控制著工程巖體的變形特性；3.預(yù)測(cè)工程荷載作用下巖體滲透性的變化，必須研究結(jié)構(gòu)面的變形性質(zhì)；4．在工程荷載作用下，巖體中的應(yīng)力分布也受結(jié)構(gòu)面及其力學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)構(gòu)面的法向變形和剪切變形有哪些主要特征？法向變形特征：剪切變形特征：脆性變形型，塑性變形型，結(jié)構(gòu)面變形與風(fēng)化程度有關(guān)，結(jié)構(gòu)面的剪切剛度，隨法向應(yīng)力的增大而增大，隨結(jié)構(gòu)面的規(guī)模增大而降低。與巖塊相比，巖體的力學(xué)性質(zhì)有哪些特點(diǎn)？在外力作用下巖體的變形是巖塊變形和結(jié)構(gòu)變形的總和，而結(jié)構(gòu)變形通常包括結(jié)構(gòu)面閉合、充填物的壓密及結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)等變形。簡(jiǎn)述靜力法和動(dòng)力法測(cè)定巖體變形參數(shù)的基本原理。靜力法：承壓板法、鉆孔變形法、狹縫法、水壓洞室法、單(雙)軸壓縮試驗(yàn)法。動(dòng)力法：聲波法、地震波法。靜力法實(shí)驗(yàn)原理：在選定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上施加法向荷載，并測(cè)定其巖體的變形值；然后繪制出壓力-變形關(guān)系曲線，計(jì)算出巖體的變形參數(shù)。動(dòng)力法實(shí)驗(yàn)原理：用人工方法對(duì)巖體發(fā)射(或激發(fā))聲波，并測(cè)定其在巖體中的傳播速度，然后根據(jù)波動(dòng)理論求巖體的變形參數(shù)巖體變形性質(zhì)與巖塊相比有什么區(qū)別在外力作用下巖體的變形是巖塊變形和結(jié)構(gòu)變形的總和，而結(jié)構(gòu)變形通常包括結(jié)構(gòu)面閉合、充填物的壓密及結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)等變形。在理論上層狀巖體的變形參數(shù)怎樣確定？均假設(shè)為巖體各巖層厚度相等為S，且性質(zhì)相同。巖塊變形參數(shù)為E，μ和G，層面的變形參數(shù)為Kn，取n-t坐標(biāo)系，n為垂直層面，t為平行層面。1.法向應(yīng)力σn作用下的巖體變形參數(shù)1)沿n方向加荷2）沿t方向加荷2．剪應(yīng)力作用下的巖體變形參數(shù)26、原位巖體剪切試驗(yàn)的原理是什么？通過(guò)它可以求得哪些參數(shù)？在平巷中制備試件，并以兩個(gè)千斤頂分別在垂直和水平方向上施加外力進(jìn)行直剪。可以獲得1.巖體剪應(yīng)力τ-剪位移u曲線及法向應(yīng)力σ-法向變形W曲線。2.剪切強(qiáng)度曲線及巖體剪切強(qiáng)度參數(shù)Cm、Φm值32、何謂天然應(yīng)力？主要由什么引起？具有什么主要特征？天然應(yīng)力是指人類(lèi)工程活動(dòng)之前存在于巖體中的應(yīng)力?；咎卣鳎?.地殼中主應(yīng)力一壓應(yīng)力為主，方向基本上是水平和垂直的。2.天然應(yīng)力場(chǎng)是一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場(chǎng)，是時(shí)間和空間的函數(shù)。3.垂直天然應(yīng)力隨深度呈線性增長(zhǎng)4.水平天然應(yīng)力分布較為復(fù)雜（1）巖體中水平天然應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，出現(xiàn)拉應(yīng)力者甚少。（2）大部分巖體中的水平天然應(yīng)力大于垂直應(yīng)力。(3)巖體中的兩個(gè)水平應(yīng)力σhma某和σhmin通常不相等.(4)在單薄的山體、谷泊附近以及未受構(gòu)造變動(dòng)的巖體中，水平天然應(yīng)力小于垂直應(yīng)力。5.天然水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力的比值λ在1.5-10.6范圍內(nèi)。6.一個(gè)相當(dāng)大的區(qū)域內(nèi)，最大主應(yīng)力的方向是相對(duì)穩(wěn)定的。7.區(qū)域構(gòu)造場(chǎng)常常決定局部點(diǎn)的主應(yīng)力。8.巖體中天然應(yīng)力狀態(tài)一般處于三維應(yīng)力狀態(tài)影響因素：地殼板塊運(yùn)動(dòng)及其相互擠壓、地幔熱對(duì)流、地球重力、巖漿侵入、地溫梯度、地表剝蝕。何謂地下洞室？地下洞室的巖體力學(xué)問(wèn)題有哪些？地下洞室是指人工開(kāi)挖或天然存在于巖體內(nèi)的構(gòu)筑物。1、圍巖應(yīng)力重分布問(wèn)題——重分布應(yīng)力計(jì)算。2、圍巖變形與破壞問(wèn)題——位移計(jì)算、破壞區(qū)確定。3、圍巖壓力問(wèn)題——圍巖壓力計(jì)算。4、有壓洞室圍巖抗力問(wèn)題——圍巖抗力計(jì)算。以水平圓形無(wú)壓洞室為例，說(shuō)明彈性圍巖應(yīng)力的分布規(guī)律。1、圍巖內(nèi)重分布應(yīng)力與θ角無(wú)關(guān)，僅與R0和σ0有關(guān)。2、由于τrθ=0，則σr，σθ均為主應(yīng)力，且σθ恒為最大主應(yīng)力，σr恒為最小主應(yīng)力。3、當(dāng)r＝R0(洞壁)時(shí)，σr=0，σθ=2σ0，可知洞壁上的應(yīng)力差最大，且處于單向受力狀態(tài)，說(shuō)明洞壁最易發(fā)生破壞。4、隨著離洞壁距離r增大，σr逐漸增大，σθ逐漸減小，并都漸漸趨近于天然應(yīng)力σ0值。在理論上，σr，σθ要在r→∞處才達(dá)到σ0值，但實(shí)際上σr，σθ趨近于σ0的速度很快。5、當(dāng)r=6R0時(shí)，σr和σθ與σ0相差僅2.8%。因此，一般認(rèn)為，地下洞室開(kāi)挖引起的圍巖分布應(yīng)力范圍為6R0。在該范圍以外，不受開(kāi)挖影響，這一范圍內(nèi)的巖體就是常說(shuō)的圍巖，是有限元計(jì)算模型的邊界范圍。何謂圍巖壓力？按其形成原因可分為哪幾類(lèi)？各自用什么方法確定？圍巖壓力是指地下洞室圍巖在重分布應(yīng)力作用下產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形或松動(dòng)破壞，進(jìn)而引起施加于支護(hù)襯砌上的壓力。按圍巖壓力的形成機(jī)理，可將其劃分為：1、形變圍巖壓力：由于圍巖塑性變形如塑性擠入、膨脹內(nèi)鼓、彎折內(nèi)鼓等形成的擠壓力；2、松動(dòng)圍巖壓力：由于圍巖拉裂塌落、塊體滑移及重力坍塌等破壞引起的壓力，這是一種有限范圍內(nèi)脫落巖體重力施加于支護(hù)襯砌上的壓力；3、沖擊圍巖壓力：由巖爆形成的一種特殊圍巖壓力。如何獲得巖石全應(yīng)力-應(yīng)變曲線？分為哪幾個(gè)階段？各階段有哪些特征？空隙壓密階段(OA)：（應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹型）彈性變形階段(AB)：B點(diǎn):彈性極限微裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段(BC)：C屈服強(qiáng)度非穩(wěn)定發(fā)展階段(CD)：D點(diǎn):峰值強(qiáng)度試推導(dǎo)Ma某wall模型和Kelven模型的蠕變本構(gòu)方程，并畫(huà)出其變形曲線？畫(huà)出反復(fù)荷載作用下巖石的變形特征曲線，并說(shuō)明巖石記憶、回滯環(huán)和疲勞強(qiáng)度等概念。1.卸荷點(diǎn)（P）的應(yīng)力低于巖石的彈性極限(A)2.卸荷點(diǎn)（P）的應(yīng)力高于巖石的彈性極限(A)3.反復(fù)加卸荷(巖石記憶、回滯環(huán)、疲勞破壞）巖石記憶：逐級(jí)二次循環(huán)加載條件下，其應(yīng)力應(yīng)變曲線的外包線與連續(xù)加載條件下的曲線基本一致說(shuō)明加卸載過(guò)程并未改變巖塊的基本習(xí)性，