巖體力學復習資料

《巖石力學》復習題判斷題：1.結構面組數(shù)越多，巖體強度越靠近于結構面強度。（∨）2.巖石三向抗壓強度不是一個固定值，將隨圍壓改變而改變。（∨）3.流變模型元件并聯(lián)組合時，各元件滿足應力相等，應變相加關系。（×）4.在未受開采影響原巖體內存在著原巖應力，其方向與水平方向垂直。（×）5.巖石抗壓強度值離散系數(shù)越大，說明巖石抗壓強度平均值可信度越高。（×）6.斜坡變形結果將造成斜坡破壞。×7.巖石蠕變與巖石類別關于，與應力大小關于。（∨）8.有粘聚力固結巖體體，由地表開始側壓力與深度成線性增加。（×）9.橢圓斷面巷道，其長軸方向與最大主應力方向一致時，周圍受力條件最差。（×）10.在力學處理上，弱面不但能承受壓縮及剪切作用，還能承受拉伸作用。(×)11．結構面組數(shù)越多，巖體越靠近于各向異性。（×）12．流變模型元件串聯(lián)組合時，各元件滿足應變相等，應力相加關系。（×）13．軟弱巖層受力后變形較大，表明結構應力在軟弱巖層中表現(xiàn)顯著。（×）14．巖石限制性剪切強度不是固定值，與剪切面上作用正壓力關于。（∨）15．軟巖破壞為漸進過程，首先對破壞部位支護，可使軟巖控制取得好效果。（∨）16．隨開采深度增加，巷道圍巖變形將顯著增大。（∨）17．從巷道周圍圍巖受力情況看，拱型斷面巷道要比梯形巷道斷面差。（×）18．塑性變形與靜水應力無關，只與應力偏量關于，與剪應力關于。（∨）19．對無粘聚力渙散體，由地表開始側壓力即與深度成線性增加。（∨）20巷道返修是一個很好巷道支護對策。（×）21.水庫蓄水前，河間地塊存在地下分水嶺，蓄水后將不會產生庫水向鄰谷滲漏。×22.在巖土體穩(wěn)定性評價中，因為邊界條件、荷載條件、巖土體強度等難以精準確定，通常在設計上考慮上述原因及建筑物主要性而綜合確定一經驗值，此即穩(wěn)定性系數(shù)?！撂羁战Y構面類型：原生結構面、結構結構面、次生結構面。巖體結構類型：整體塊狀結構、層狀結構、破裂結構、散體結構。巖石力學研究內容：巖石在荷載作用下應力、變形、破壞規(guī)律以及工程穩(wěn)定性等問題。巖石力學研究方法：工程地質研究法、試驗法、數(shù)學力學分析法、綜合分析法。RMR（地質力學分類法）包含完整巖石強度、RQD、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、地下水情況。巖體破壞形式：脆性破壞、延性破壞、弱面剪切破壞。影響巖石抗壓強度原因：礦物成份、結晶程度和顆粒大小、膠結情況、生成條件、風化作用、密度、水作用、試件形狀和尺寸、加荷速率。直剪曲線3個階段：彈性階段、裂隙發(fā)展增加階段、強度降低階段。巖石完全應力—應變曲線分為壓密階段、彈性工作階段、塑形性狀階段、材料破壞階段。影響巖石應力應變曲線原因：荷載速率、溫度、側向壓力、各向異性。巖石蠕變分為初級蠕變（暫時蠕變）、二次蠕變（穩(wěn)定蠕變）、加速蠕變（第三期蠕變）。影響山巖壓力原因：洞室形狀和大小、地質結構、支護形式和剛度、洞室深度、時間、施工方法。壓力拱理論穩(wěn)定條件：沿著拱切線方向僅作用著壓力，適用條件：能夠形成壓力拱，即洞室上方有足夠厚度且有相當穩(wěn)定巖體。大壩失穩(wěn)形式：表層滑動破壞、深層滑動破壞、混合滑動破壞。巖石邊坡幾個破壞類型：松弛張裂、崩塌、傾倒、蠕動、滑坡。邊坡加固方法：排水、削頂壓底、用混凝土填塞巖石斷裂部分、用錨栓或預應力纜索加固、擋墻和錨索相連接加固、用混凝土擋墻或支墩加固、格勾。名詞解釋地質體：由一定巖石組成和具備一定結構特征，并占據(jù)地球上一定空間實體。巖石：地殼中由地質作用所形成、由造巖元素組成玻璃質或礦物天然集合體，具備一定結構結構和改變規(guī)律固體物質。巖體：在地質歷史過程中所形成，已經遭受過變形和破壞，具備一定物質成份和結構并賦存于一定地質環(huán)境中地質體，在巖體力學中作為力學研究對象時，稱為巖體。工程巖體：在巖體內部或表面修建或結構任何工程為巖體工程，巖體工程所包括巖體為工程巖體。巖體結構：結構面和結構體在巖體內排列組合形式，稱為巖體結構。結構面：巖體內開裂或易于開裂界面（包含物質分異面和不連續(xù)面）統(tǒng)稱結構面。巖體不連續(xù)性：包含巖性不連續(xù)性和結構不連續(xù)性。巖性不連續(xù)性：指巖體內巖石性質沿一些界面發(fā)生突變；結構不連續(xù)性：指巖體中一系列宏觀分離面，如斷層、節(jié)理、劈理等。巖體非均質性：巖體物理－力學性質隨所測點空間位置不一樣而有差異性質。巖體各向異性：巖體物理力學性質隨取向不一樣而具備顯著方向性差異性質。巖體力學：研究巖石和巖體力學性態(tài)理論和應用科學,是力學一個分支。巖石飽水率：即飽和吸水率，指巖石在高壓（15MPa）或真空條件下吸入水質量與巖石顆粒質量ms之百分比。巖石軟化系數(shù)：巖石飽水狀態(tài)抗壓強度與其干燥狀態(tài)抗壓強度比值。強度損失率：飽水巖石在-25~25℃殘余碎脹系數(shù)：破碎后巖石，經過一段時間壓實后，其體積（Vh）與破碎前體積（Vo）之比。結構面產狀:結構面在空間分布狀態(tài)。（對巖體穩(wěn)定性和建筑物安危起主要作用）巖石質量指標：即BQD，是一個鉆孔中長度大于和等于10cm單塊巖心長度總和與巖心進尺長度之比。起伏角：由起伏差（a）與波長（L）計算：i=arctan(2a/L).張開度：結構面兩壁間垂直距離，除水和空氣之外，壁間無充填物。軟弱夾層：巖體中在巖性上較上下相鄰層顯著減弱，厚度超出接觸面起伏差，但較相鄰巖層顯著較小薄巖層或透鏡體。地應力：在漫長地質年代里，地球經過各種動力運動過程（如板塊邊界受壓、地幔熱對流、地質結構運動、地球旋轉作用、重力作用、巖漿侵入作用等），地殼物質產生各種內應力效應，稱為地應力。結構應力場：一定區(qū)域內具備成生聯(lián)絡各種結構行跡在不一樣部位應力狀態(tài)總體。巖爆：在地下硐室施工過程中，因為高地應力存在，巖體中積蓄大量彈性應變能突然釋放，巖體出現(xiàn)瞬時脆性破壞，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)模稱巖射、遲緩脆性破壞稱剝落）力學性質：物體（材料）為抵抗外力而維持本身穩(wěn)定和平衡所表現(xiàn)出來性質。峰值強度：巖石應力應變曲線上對應最大應力值。殘余強度：在峰值強度后，巖石并非完全喪失承載力，而依然保持較小承載力，此時所對應強度稱為巖石殘余強度。長久強度：巖石強度是隨外荷載作用時間延長而降低，通常把作用時間t→∞強度S∞稱為巖石長久強度。脆性破壞:結構、構件或巖、土體在破壞前無顯著變形或其余預兆突發(fā)性破壞類型。延性破壞:結構或構件在破壞前有顯著變形或其余預兆破壞類型。流變性：物質在外部條件不變條件下，應力或應變隨時間而改變性質。松弛：物體變形保持一定，內部應力隨時間增加而逐步減小現(xiàn)象。蠕變：在大小和方向都保持不變外力作用下，變形隨時間不停增加現(xiàn)象。應力-應變全過程曲線:反應巖石在壓縮條件下由變形到破壞全過程關系曲線。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、微裂隙加速擴展階段、破壞后階段。彈性變形：巖石在外力作用下產生變形，當外力取消后，巖石變形即可消失并能完全恢復原來形狀性質稱為彈性，這種可恢復變形稱為彈性變形。塑性變形：巖石在外力作用下產生形變，當施加外力撤除或消失后，巖石變形不能恢復原狀一個物理現(xiàn)象。結構面爬坡：巖體受剪產生沿結構面滑動，滑動面為波狀或鋸齒狀不平整平面，在法向應力較小時，會產生上部結構體剪切隆起現(xiàn)象，叫做爬坡，若法向應力較大，則結構面上波狀或鋸齒狀被剪斷，叫做啃斷（剪斷）。結構面剪斷：巖體受剪產生沿結構面滑動，滑動面為波狀或鋸齒狀不平整平面，若法向應力較大，則結構面上波狀或鋸齒狀被剪斷，叫做啃斷（剪斷）。剪脹：結構面滑移過程中，不但產生切向位移，也有法向位移，從而使結構面總體張開，巖體體積膨脹，這種現(xiàn)象即為剪脹。峰值剪脹角：剪脹角為剪切時剪切位移之軌跡與水平軸之夾角。當剪應力達成峰值抗剪強度時剪脹角為峰值剪脹角。巖體質量：巖體工程質量，即從工程角度來看巖體優(yōu)劣程度和對工程適宜程度。BQ:以巖石堅硬程度和巖體完整程度來衡量巖體基本質量巖石質量分級體系。BQ=90+3RC+250KV.RMR:指巖體地質力學分類，RMR=A+B+C+D+E(+M)A代表巖石強度；B代表RQD；C代表結構面間距；D代表結構面形態(tài)；E代表地下水狀態(tài)；M代表其它原因。圍巖：在巖體中開挖洞室，引發(fā)洞室圍巖體中應力重分布，應力重分布范圍內巖體叫做圍巖。重分布應力：地下開挖破壞了巖體天然應力相對平衡狀態(tài)，洞室周圍巖體將向開挖空間松脹變形，使圍巖中應力產生重分布作用，形成新應力，這種應力稱為重分布應力。.圍巖應力：圍巖中重分布應力。圍巖壓力：是指圍巖作用在支護上力。塑性圈(松動圈)：如重分布應力超出圍巖強度極限或屈服極限，造成洞室周圍非彈性位移，這種現(xiàn)象從周圍向巖體深處擴展到某一范圍，在此范圍內巖體稱為塑性圈(松動圈)。塑性條件：巖石屈服滿足摩爾屈服準則，當巖石進入屈服時就是塑性條件。側壓力系數(shù)：ξ=σH/σV，即水平應力與垂直應力比值。靜水壓力狀態(tài)：σ1=σ2=σ3或σH=σV簡答題地質體和巖體在概念上有哪些區(qū)分？答：（1）巖體和地質體是同一物體在不一樣場所兩個名詞。（2）就詳細問題研究而言，巖體即為地質體一部分。（3）巖體是工程地質學和巖體力學專有名詞。有時將土地作為一個特殊巖體對待。巖體和巖石各自特征是什么？二者有何區(qū)分和聯(lián)絡？答：特征：巖體：不連續(xù)性、非均勻性、各向異性、有條件轉化性；巖石：是一個地質材料，是組成巖體固相基質，是連續(xù)、均勻、各向同性或正交各向同性力學介質；區(qū)分聯(lián)絡：：（1）巖體賦存于一定地質環(huán)境之中，地應力、地溫、地下水等原因對其物理力學性質有很大影響，而巖石試件只是為試驗而加工巖塊，已完全脫離了原有地質環(huán)境。（2）巖體在自然狀態(tài)下經歷了漫長地質作用過程，其中存在著各種地質結構面，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)量巖石組成巖體，且?guī)r體無特定自然邊界，只能依照處理問題需要來圈定范圍。（4）巖體是地質體一部分，而且是由處于一定地質環(huán)境中各種巖性和結構特征巖石所組成集合體，也能夠看成是由結構面所包圍結構體和結構面共同組。巖體力學通常工作程序（步驟）和主要研究方法？答：工作程序：巖體工程地質信息采集—巖體工程地質力學模型—巖體穩(wěn)定性評價—巖體工程設計—巖體工程施工—巖體性態(tài)監(jiān)測；主要研究方法:工程地質法、測試試驗法、理論研究法、綜合研究法巖體組成要素是什么？答：物質成份（巖石）、結構（結構體、結構面）、賦存環(huán)境（應力場、溫度場、滲流場、其余物理場）從工程地質研究角度，簡述巖石主要造巖礦物及其基本性質？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，降低巖石固相成份增加空隙比，使巖石結構變松、力學性能降低、滲透性提升。2、易風化礦物，其穩(wěn)定性取決于礦物化學成份遷移活動性、礦物結晶特征、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，粘土巖在漫長成巖作用后已失去膠體活動性，但在水長時間作用下活動性能夠復蘇。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。巖石顆粒間聯(lián)結有哪幾個？聯(lián)結強度怎樣？答：按聯(lián)結性質分類：結晶聯(lián)結——聯(lián)結強度最強、膠結聯(lián)結——聯(lián)結強度居中、水膠聯(lián)結——聯(lián)結強度最弱。結構面按其成因通常分為哪幾個類型？各自有何特點？答：成因類型：（1）原生結構面——在成巖過程（建造過程）中形成結構面。其特征與巖體成因緊密相關，它包含沉積結構面、火成結構面和變質結構面。（2）結構結構面——巖體在改造過程中受結構應力作用產生破裂面或破碎帶，如劈裂、節(jié)理、層間錯動及斷層等。它是巖體中分布最廣一類結構面。結構面產狀空間分布取決于結構應力場與巖性條件，他們力學成因、規(guī)模、發(fā)育歷史及次生改變影響并制約著巖體工程地質性質。（3）次生結構面——次生結構面是指巖體在外營利（風力、卸荷、地下水、應力應變、人工爆破等）作用下形成結構面。其特點是局限于巖體表層，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構面和結構結構面控制，或在此基礎上發(fā)展起來。簡述結構面定量統(tǒng)計內容？答：（1）產狀（結構面空間分布狀態(tài)）；（2）組數(shù)（巖體中交叉分布結構面組數(shù)）；（3）間距（同組結構面法線方向上該組結構面平均距離）；（4）延展性（在一個暴露面上能看見結構面跡線長度）；（5）粗糙程度（結構面固體表面相對與它平均平面凹凸不平程度）；（6）結構面壁抗壓強度（結構面兩側巖壁等效抗壓強度）；（7）張開度（結構面兩壁間垂直距離，除水和空氣外壁間無填充物）；（8）充填特征（硬性結構面、軟弱結構面）；（9）滲流特征（結構面中是否存在滲流及滲流量）；（10）塊體尺寸。泥化夾層有何特征？答：結構上：由原巖超固結、膠結式結構變成了泥質散體結構或泥質定向結構；成份上：粘粒含量較原巖增多，可達70%，物理化學成份與原巖基本一致，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)生在軟硬相間巖層組合和原生軟弱夾層條件下，通常被限制在相對堅硬巖層之間發(fā)育。產狀上：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控制，故它們產狀完全一致；物理狀態(tài)上：干密度較原巖小，天然含水率超出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質含量關于；力學性質上：較原巖大大降低，僅與軟弱或松軟土相同。試述自重應力場與結構應力場區(qū)分和特點。答：自重應力場是巖體自重應力在空間有規(guī)律分布；結構應力場是一定區(qū)域內具備成生聯(lián)絡各種結構形跡在不一樣部位應力狀態(tài)總稱。二者都是天然應力場組成部分，自重應力場是由上覆巖體重量引發(fā)，而結構應力是空間和時間函數(shù)，是隨結構形跡發(fā)展而改變非穩(wěn)定應力場。簡述地殼淺部地應力分布基本規(guī)律。答：地殼淺層巖體中絕大部分應力場是以水平應力為主三向不等空間應力場，三個主應力大小和方向是隨空間位置而改變。簡述高地應力區(qū)標志。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）隧道變形破壞具備相同方式或形式；（5）軟弱夾層擠出；（6）巖表現(xiàn)場物理力學指標高于室內；（7）其它：不透水性。解釋單軸壓縮作用下，巖石變形全過程特征及其內在本質。答：巖石單軸壓縮全過程分以下幾個階段：eq\o\ac(○,1)壓密階段，此階段巖石中原有空隙在荷載作用下逐步被壓縮而閉合，試件體積減小。eq\o\ac(○,2)彈性階段，隨荷載加大巖石中裂隙深入閉合，空隙被壓縮無新裂隙發(fā)展表現(xiàn)為彈性變形。eq\o\ac(○,3)微裂隙發(fā)生和穩(wěn)定發(fā)展階段，當應力超出彈性極限后，巖石中原有裂隙開始發(fā)展并產生新裂隙，表現(xiàn)為應變增加速率大于應力增加速率。eq\o\ac(○,4)微裂隙加速擴展階段，應力超出屈服極限并逐步增大過程中，巖石內部裂隙加速擴展并局部出現(xiàn)宏觀裂隙，當裂隙擴展為貫通破裂面是，巖石即發(fā)生破壞。循環(huán)加荷作用下巖石力學性質？答：1、逐步循環(huán)加載：eq\o\ac(○,1)、彈性滯后；eq\o\ac(○,2)、回滯環(huán)；eq\o\ac(○,3)、峰值前應變強化；eq\o\ac(○,4)、峰值后應變弱化；eq\o\ac(○,5)、巖石記憶2、重復循環(huán)加載：巖石會在比峰值應力低應力水平下破壞，即疲勞破壞。疲勞強度非定值，與循環(huán)荷載連續(xù)時間關于。存在一個極限應力水平，當最大應力低于這一應力水平時，應變在達成一定值后不再增加，即不發(fā)生破壞三向作用下巖石力學性質？答：1、巖石在圍壓條件下應力應變關系；2巖石在圍壓條件下破壞方式及機制；3圍壓對巖石極限強度影響；4巖石莫爾包絡線特征。（附說明：eq\o\ac(○,1)三向作用下巖石與單軸壓縮條件應力應變曲線類似有彈性變形階段、塑性變形階段、應力下降階段、摩擦階段。eq\o\ac(○,2)不一樣圍壓下變形特征不一樣：高強度堅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。eq\o\ac(○,3)對任何巖石當圍壓達成一定水平是，以塑性變形為主與之對應破壞由脆性轉為延性。eq\o\ac(○,4)伴隨圍壓增大，巖石三軸極限強度也增大，但其增大速率依巖性不一樣而不一樣，對脆性破壞巖石其極限強度隨圍壓增加很快，而延性破壞時，極限強度隨圍壓增加遲緩。）巖體結構面粘滑特征、機制和影響原因？答：粘滑特征：巖石表面突然向前滑動、鎖住，然后又開始滑動，如此重復進行。粘滑機制：eq\o\ac(○,1)松弛振蕩機制：最初是經過光滑結構面開始粘滑研究。因為動摩擦小于靜摩擦使得結構面突然向前滑動鎖住，然后又開始滑動如此重復形成張弛、跳躍式粘滑現(xiàn)象稱為松弛振蕩。eq\o\ac(○,2)脆性破壞機制：粘滑不但僅出現(xiàn)在磨光面上，在粗糙結構面上也較普遍發(fā)生。因為表面存在大量凸起體，且通常都呈嵌合接觸，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。當凸起體一旦破壞阻抗立刻下降。eq\o\ac(○,3)凸起體蠕動機制：因為蠕動凸起體嵌入到相正確結構面中，使接觸面增加，當繼續(xù)加力至滑動時伴隨滑動開始，接觸面減小造成摩擦阻力突然降低而產生粘滑。影響原因：礦物成份、應力狀態(tài)、應變速率、填充物、孔隙率、溫度、水及空隙壓力。巖石蠕變通常包含哪幾個階段？各階段有何特點？答：eq\o\ac(○,1)瞬時變形階段：加荷后立刻發(fā)生變形。eq\o\ac(○,2)初始蠕變或阻尼蠕變階段：應變在最初隨時間增加較快，但其增加速率隨時間逐步降低。eq\o\ac(○,3)等速蠕變階段：應變隨時間呈近似直線增加。eq\o\ac(○,4)加速蠕變階段;應變及應變速率均隨時間增加而增加，表明變形加速直至破壞。簡述不一樣形態(tài)結構面剪切強度特征。答：1、平直型硬性結構面：平直型無填充硬性結構面，其力學性質主要取決于兩壁巖石性質、結構面粗糙度、粘聚狀態(tài)、干濕程度、發(fā)向應力；2、波狀結構面：在較小正應力作用下發(fā)生剪脹，在正應力較大時發(fā)生剪斷；3、臺階狀硬性結構面：阻止滑塊阻力有結構面段抗剪強度與完整巖段沿層面方向抗剪強度兩部分組成。4、非貫通性結構面：發(fā)生剪切時，結構面與為貫通“巖橋”都起抗剪作用。巖體與巖石變形有何異同？答：巖體變形包含體積變形、形狀變形、位置變形，總體而言分為結構體變形（包含材料彈性、塑性和粘性以及結構體滾動和轉動變形等）和結構面變形（包含壓縮閉合或擠出變形、錯動或滑動流動變形等），而巖石因為整體比較完整不存在結構面，故巖石變形主要是結構體變形而沒有結構面變形。巖體壓縮變形曲線可分幾類？各類變形曲線有何特點？答：A直線型：反應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到原點，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，有顯著不可恢復變形和回滯環(huán)，巖體變形不是彈性。B上凹型：B-1型：每次加壓曲線斜率伴隨加壓退壓循環(huán)次數(shù)增加逐步變大，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，巖體彈性變形逐步增大。B-2型：加壓曲線斜率隨壓力增大而逐步變大，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。C下凹型：每次加壓曲線在應力較小時近于平行，而有應力較大時逐步變緩，變形系數(shù)隨壓力增加而增加。D復合型：巖體受壓時力學行為復雜，同時巖體受壓邊界條件又隨壓力增大而改變。簡述巖體抗剪強度參數(shù)該怎樣選取。答：對巖體破壞機理加以分析，并結合工程建筑物工作狀態(tài)和要求，確定選值標準，經過數(shù)理統(tǒng)計而取得強度參數(shù)。選值標準（即抗剪強度準則）主要有百分比極限準則、屈服極限準則、極限強度準則、殘余強度準則、剪脹準則、長久強度準則、最大允許位移準則、剪切變形速率準則等。簡述巖體力學性質影響原因。答：巖體力學性質影響原因有兩個方面：1、巖體內在原因即巖石成份、結構及巖性、巖體結構；2、外部條件即地下水、地應力、地熱及作用力特點。簡述巖體力學性質法則。答：1、爬坡效應法則。切向變形過程中爬坡效應由結構面形態(tài)和粗糙度、巖石強度及圍壓大小共同決定；2、各向異性效應法則。與巖體結構親密相關、隨圍壓增加而減弱；3、尺寸效應法則。即力學性質隨試件尺寸大小而改變。簡述巖體工程地質分類與質量分級區(qū)分和聯(lián)絡。答：區(qū)分：根本區(qū)分在于服務對象。分類服務對象：工程地質和巖體力學工作者，著重處理通常問題，通常不包括詳細工程；分級服務對象：巖體工程設計和施工人員，直接為詳細巖體工程設計和施工服務。聯(lián)絡：巖體工程地質分類必須以巖體質量為基礎，是工程巖體質量分級歸宿；而巖體質量分級也是巖體工程地質分類深化和發(fā)展，屬于巖體工程地質分類范圍。Q分類法和RMR分類法中各考慮了巖體哪些原因？答：Q分類法:巖石質量指標、結構面組數(shù)、結構面粗造度系數(shù)、結構面蝕變程度系數(shù)、裂隙水折減系數(shù)、地應力折減系數(shù)。RMR分類法：巖石強度、巖石質量指標、結構面間距、結構面形態(tài)、地下水狀態(tài)。巖體質量分級在工程中怎樣應用？答：1、工程地質分類基本依據(jù)之一；2、工程地質和巖體力學定量化研究；3、巖體工程設計和施工：如規(guī)劃、勘察、加固、支護、地下工程等。在靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應力分布有何特征？答：天然應力為靜水壓力狀態(tài)時，圍巖內重分布應力與θ角無關，僅與洞半徑a和原始應力水平σ0關于。徑向應力σr在洞壁處為0，伴隨離洞壁距離增加，其應力逐步上升，在約6倍洞半徑處基本恢復到原始應力水平。切向應力σθ在洞壁處為2σ0，伴隨離洞壁距離增加，其應力逐步下降，在約6倍洞半徑處基本恢復到原始應力水平。其分布特征如圖所表示：在非靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應力分布主要受哪些原因影響？這些原因怎樣影響到圍巖應力分布特征？答：在非靜水壓力狀態(tài)下，圍巖應力分布特征與靜水壓力狀態(tài)類似，但側壓力系數(shù)ξ大小對應力大小有顯著影響。以圓形洞室為例，當ξ＜1/3時，洞頂將出現(xiàn)拉應力。當1/3＜ξ＜3時，洞壁圍巖內σθ全為壓應力。當ξ＞3時，兩邊墻出現(xiàn)拉應力。橢圓形洞室圍巖應力分布有何特征？答：橢圓形洞室長軸兩端點應力集中最大，易引發(fā)壓碎破壞，而短軸兩端易出現(xiàn)拉應力集中，不利于圍巖穩(wěn)定。最合理洞室方向是長軸平行最大主應力，長短半軸比等于σ1/σ3，此時洞室圍巖應力分布較均勻，圍巖穩(wěn)定性很好。方形及矩形洞室圍巖應力分布有何特征？答：矩形狀洞室角點或急拐彎處應力集中最大。長方形短邊中點應力集中大于長邊中點，而角點處應力大，圍巖最易失穩(wěn)。當巖體中天然應力σh、σv相差較大時，則應盡可能使洞室長軸平行于最大天然應力作用方向。圓拱直墻洞室圍巖應力分布有何特征？答：①平直周圍輕易出現(xiàn)拉應力。因為巖石抭拉強度通常只有抭壓強度十幾分子一，所以平直周圍比曲線周圍輕易破壞。②拐角處是應力集中區(qū)。③拱頂輕易出現(xiàn)拉應力。闡述題從巖石力學角度分析巖質邊坡病害發(fā)生機理和研究方法。答：機理：eq\o\ac(○,1)崩塌：塊狀巖體與巖坡分離，向前翻滾而下。其成因是因為風化等原因減弱了節(jié)理面內聚力或也可能是因為氣溫改變、凍融松動巖石結果，或是因為植物根系生長造成膨脹壓力，以及地震、雷擊等原因而引發(fā)；eq\o\ac(○,2)滑坡：巖體在重力作用下，沿坡內軟弱結構面產生整體滑動。其成因是因為巖體中存在有軟弱結構面（層面、斷層、裂隙），巖體在重力作用下，克服了滑面底部與兩側阻力而引發(fā)沿軟弱面滑動。滑面傾角必須大于滑面內摩擦角，不然不論坡角和坡高大小怎樣，邊坡都不會滑動。研究方法：極限平衡法、數(shù)值分析法、有限單元法等巖石力學與土力學在研究對象、研究方法、物理性質、力學性質和滲透性等方面有何異同點？答：研究對象：巖石力學--巖石、巖體、巖體工程；土力學--土體。研究方法：巖石力學--工程地質法、測試試驗法、理論研究法、綜合研究法；土力學--試驗室測定法、野外現(xiàn)地測定法、理論分析法、綜合研究法。物理性質：巖石力學--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、壓實性、熱（力）學性質等；土力學--碎散性、三相體系、自然變異性。力學性質:巖石力學--巖石為抵抗外力而維持本身穩(wěn)定和平衡所表現(xiàn)出來性質，包含變形性質和破壞性質；土力學--土體自重應力、本身以外荷載引發(fā)附加應力、土壓縮性、抗剪強度。滲透性：巖石力學--巖石透水性取決于巖石中空隙大小、數(shù)量、方向和連通情況，完整巖體透水性與其組成巖石相近。巖體滲透分為：孔隙型、裂隙型、巖溶管道型；土力學--水在土體孔隙中流動，土具備被水等液體透過性質。從基本特征、物理性質、力學性質、賦存環(huán)境等角度討論巖體、巖石區(qū)分。答：基本特征：巖體：不連續(xù)性、非均勻性、各向異性、有條件轉化性；巖石：是一個地質材料，是組成巖體固相基質，是連續(xù)、均勻、各向同性或正交各向同性力學介質。物理性質：巖體：結構面產狀、結構面組數(shù)、結構面間距、延展性、粗糙程度、風化程度、張開度、充填特征、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、壓實性、熱（力）學性質等。力學性質：巖體：法向壓縮變形、巖體抗拉強度、巖體抗剪強度、巖體剪切變形；巖石：為抵抗外力而維持本身穩(wěn)定和平衡所表現(xiàn)出來性質，包含變形性質和破壞性質。賦存環(huán)境：巖體：地應力場、溫度場、滲流場、其它物理場；巖石：沒有賦存環(huán)境。格里菲斯強度理論實際固體在結構結構上既不是絕對均勻，也不是絕對連續(xù)，其內部包含有大量微裂紋和微孔洞，這種固體在外力作用下，即使作用平均應力不大，但因為微裂紋或微孔洞邊緣上應力集中，很可能在邊緣局部產生很大拉應力，當這種拉應力達成或超出強度時，微裂紋便開始擴展，當許多這種微裂紋擴展、遷就、聯(lián)合時，最終使固體沿某一個或若干個平面或曲面形成宏觀破裂。計算題1、一個試樣，其質量為678g，用球磨機磨成巖