一、名词解释
1.岩体：在地质历史过程中形成的，由结构面网络和岩块组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力
状态和地下水等地质环境中的地质体。
2 岩块: 不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。
3 结构面：地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或
带。（地质成因类型分类：原生，构造，次生结构面。）（力学成因有张性结构面和剪性结构面）
4 岩石：具有一定结构构造的（含结晶和非结晶的）矿物的集合体。
5 岩（体）石力学：是力学的一个分支学科，是研究岩（体）石在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其
实际应用的一门基础学科。
6.岩石质量指标（RQD）：指大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。
7 空隙指数：指在0.1MPa压力条件下，干燥岩石吸入水的重量与岩石干重量的比值。
8 软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。
7.软化系数：指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值。
8.膨胀性：是指岩石浸水后体积增大的性质。
9透水性：在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质。（渗透系数：表征岩石透水性的指标。大小取决于岩石空隙的数量，规模和连通情况。岩石的渗透性很小，远小于其透水性）
10抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力。
11吸水性：岩石在一定条件下吸收水分的能力。（用吸水率，饱和吸水率，饱水系数表示）
12.单轴抗压强度：是指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值。，
13.抗拉强度：是指岩石试件在单向拉伸条件下能承受的最大拉应力。
14.抗剪强度：是指岩石抵抗剪切破坏的能力。
15.形状效应：在岩石试验中，由于岩石试件形状的不同，得到的岩石强度指标也就有所差异。这种由于形状的
不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。
16 岩石记忆：逐级一次加载条件下，其应力--应变曲线的外包线与连续加载条件下的曲线基本一致的现象。
17 回滞环：每次加载·卸载曲线都不会重合，且围成一环形面积。
18.尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。
19.流变性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。（包括蠕变，松弛，弹性后效）
20.蠕变（蠕变变形）：指岩石在恒定的荷载作用下，岩石的变形随时间不断增长的现象。（受岩性，
应力，湿度温度影响）。
21.应力松弛：是指当应变不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。
22.弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下，小部分岩石弹性变形经过一段时间才能恢复，这种现象叫之。
23.峰值强度：若岩石应力—应变曲线上出现峰值，峰值最高点的应力称为峰值强度。
24.长期强度：指很长期荷载作用下岩石的强度。
25.扩容：在岩石的单轴压缩试验中，当压力达到一定程度以后，岩石中的破裂或微裂纹继续发生和扩
展，岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程，称之为扩容。
26.应变硬化：在屈服点以后（在塑性变形区），岩石（材料）的应力—应变曲线呈上升曲线，如要使之继续变
形，需要相应地增加应力，这种现象称之为应变硬化。
27.疲劳破坏：在循环荷载作用下，岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏的现象。
28.速率效应：是指在岩石试验中由于加载速率的不同而引起的岩石强度的变化现象。
29.脆性破坏：是指岩石在破坏前变形很小，出现急剧而迅速的破坏，且破坏后应力降很大。
30 法向刚度：在法向应力作用下，结构面产生的单位法向变形所需要的应力。（单位:Mp /cm）
31.延性破坏：是指岩石在破坏前发生了较大的永久塑性变形，并且破坏后应力降很小。
32.强度准则：表征岩石在极限应力状态下(破坏时）的应力状态和岩石强度参数之间的关系，一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程：σ1＝f（σ2，σ3）或τ＝f（σ）。
33 结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。
34..剪胀角（angle of dilatancy）：剪切时剪切位移的轨迹与水平线的夹角。
起伏角：结构面和水平线间的夹角。
35.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。
36. 岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10 cm)以上的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的的百分比，称为岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)。
37.（天然应力）地应力：工程活动之前存在于岩体中的应力。
38. 原岩应力：相对于重分布应力而言岩体中的天然应力叫做。
39.残余应力：指没有外力作用时在岩体内部由于某种原因在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力。
40. 初始地应力：岩体中存在的未受到工程扰动的原始应力状态下的应力。
41. 自重应力：由于岩体自重而产生的天然应力叫自重应力。
42. 构造应力：由于地质构造活动在岩体中引起的应力场，这种应力与一定范围地质构造有关，其主要特点是
水平应力大于覆岩垂直应力分量。这一作用可以持续到地层深处。
43.应力重分布：岩体受到工程活动扰动，引起岩体中初始应力的转移变化形成的新的应力场状态。
44.二次应力：相对于初始应力而言，岩体上或岩体内部受到人类工程活动扰动，引起初始应力自然平衡状态的
改变，使一定范围内的原始应力重分布形成的新的应力称为二次应力，或称次生应力。次生应力直接与工程稳定性有关。
45.垂直应力：地下岩体中上覆岩层的重量所造成的应力。
46 .切向应力：作用于巷道截面的切线方向的应力。
47 径向应力：垂直于巷道周边切线的正应力。
48 斜坡：地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。（分为：天然斜坡和人工边坡）
49 卸荷回弹：成坡前边坡岩体在天然应力作用下早已固结，在成坡过程中，由于荷重不断减少，边坡岩体在
减荷方向（临空面）必然产生伸长变形。
50 稳定性系数：抗滑力与下滑力的比值。
51 安全性系数；允许的稳定性系数值，根据各种影响因素认为规定的。
52 岩爆:高应力地区，由于洞壁围岩中应力高度集中，使围岩产生突发性变形破坏的现象。（处于高地应
力状态下的围岩，在地下洞室开挖过程中，由于洞室周围应力集中而引起岩体贮存大量的弹性应变能得到突然释放，致使围岩向着临空方向产生脆性爆裂以弹性迸发出声响的一种动力地质现象。）
53 地下洞室：人工开挖或天然存在于岩土体内的作为各种用途的构筑物。
54 . 围岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。地
下工程开挖过程中，在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩。
55 .围岩压力：变形破坏的围岩施加于支护衬砌上的压力。
56 围岩抗力：在有压洞室中，作用有很高的内水压力，并通过衬砌或洞壁传递给围岩，这时围岩将产生一个
反力。围岩对衬砌的反力叫之。（围岩抗力越大，越有利于衬砌的稳定）
57 形变围岩压力：指由于围岩塑性变形形成的挤压力。
58 松动围岩压力：指因围岩拉裂塌落，块体滑移及重力坍塌等破坏引起的压力。
一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的。
59 冲击围岩压力：（1）是由于岩爆形成的的一种特殊的围岩压力。
（2）强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力现象。
60. 膨胀围岩压力：由于矿物吸水膨胀产生的对支护结构上的挤压力的。
61 塑性松动圈：当洞壁重分布应力超过围岩屈服极限时，洞壁围岩就由弹性状态转化为塑性状态，并在围岩
中形成一个塑性松动圈。
62 .应力集中：受力物体或构件在其形状或尺寸突然改变之处引起应力在局部范围内显著增大的现象。
63 . 新奥法:在岩体或土体中设置的以使地下洞室的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的地设计施工
方程，利用围岩的自承作用支撑隧道。
64 地基：直接承受建筑物荷载的那部分地质体。若岩体作为建筑物的地基则叫做地基岩体。
65 地基承载力: 地基承受荷载的能力。
66 转化压力：岩石由脆性转化为延性的临界围压。(岩石越硬，转化压力越大，
反之亦然)
二、填空题
1. 岩体按成因可划分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。不同成因类型的岩石的物理力学性
质差别很大，工程性质极为多样。
2.岩石的块体密度可采用规则试件的量积法、不规则试件的蜡封法测定。
3.岩石的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。
4.岩石的弹性变形特性常用弹性模量 E 和泊松比μ两个常数来表
示。当这两个常数为已知时，就可用三维应力条件下的广义胡克定律计算出给定应力状态下的变形。
5.岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为弹性变形和塑性变形两类。
6.岩石的破坏是指岩石材料的应力、应变超过了岩石的极限或者受力、变形时
间超过了岩石的使用限制。
7.岩石的力学性质可分为变形性质和强度性质两类，变形性质主要通过应变关系来反映，强度性质
主要通过应力来反映。
8.岩石的流变主要包括蠕变、松弛和弹性后效。
9.根据变形速率的不同特点，软弱岩石的典型流变曲线可以划分为初始蠕变、等速蠕变和加
速蠕变三个阶段。
10.在研究岩石流变中，常用流变模型的三个基本元件为弹性、粘性和塑性元件。
11.在岩石的流变实验中，可以根据作用在岩石试件上应力或荷载大小的不同，将岩石蠕变曲线分为等
速蠕变曲线和加速蠕变曲线两类。
12.研究岩石变形的时间效应，一般而言主要采用两种方法寻找其蠕变规律，即经验法方法和蠕变模
型方法。
13.对于初始蠕变和等速蠕变，目前的经验方程主要有三种，即胡克函数、牛顿函数和圣文南函
数。
14.岩石流变的Maxwall模型是由弹性体和黏性体串联而成，其能反映岩石的弹—粘弹性特性。
15. 对于常见的岩石而言，当围压一定时，随着温度的升高，岩石的延性将增大，并且将会出
现岩石由脆性向韧性转变现象，同时其强度降低。
16. 根据延性度的不同，岩石的破坏可分为脆性破坏、过渡型破坏和延性破坏。
17.按照岩石在变形过程中所表现出来的应力-应变-时间关系的不同，可以将岩石的变形划分为弹性变
形、塑性变形和流变变形三种性质各异的基本变形作用。
18. 大量的试验和观察证明，就破坏形式而言，岩石的破坏主要有拉破坏、剪切破坏和流变破
坏。
19.在岩石的室内压缩试验中，岩石峰值后的荷载—位移曲线，实质上是岩石的残余后效过程
曲线。
20. 目前，试验室抗拉强度的测定常采用劈裂法进行，当用长度为L ，直径为D 的圆形试件进行试验时，在压力P max 作用下，岩石发生了破坏，则此岩石试件的抗拉强度为 max 2t p DL σπ=
；如采用边长为a 的立方块，则其抗拉强度为 max 22t p a
σπ= 。 21. 岩石的室内剪切试验常用的仪器有 直剪仪 、 变角板剪力仪 和 岩石三轴试验机 。
1.岩体是指经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成了一定的岩石成分和结构，赋存于一定地质环境中的地质体。因此，岩体力学性质与岩体中的 岩性 、 结构面的发育特征及其性质 以及 岩体的地质环境条件 密切相关。
22.岩体由结构面和结构体组成，结构面根据形成原因通常可分为三种类型： 原生结构面 、 构造结构面 和 次生结构面 。
23.在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为 非贯通结构面 、 部分贯通结构面 以及 完全贯通结构面 三种类型。
24.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有 柱状 、 板
状 、楔形以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成 片状 、 鳞片状 、 碎屑状 等。
25.岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质。它包括岩体的 变形 特征、 强度 特征和 动力学 特征等。
26.岩体结构面的剪切变形与 其风化程度 、 尺寸 和 法向应力 有关。
27.岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌，它的组成要素包括： 结构面的产状(走向、倾向和倾角)、 、 规模 、 形态 、 间距 以及 密度 和 隙宽(即张开度)。 。
28.岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质，也与 环境 因素 密切相关。
29.岩体的强度不仅与组成岩体的 岩块力学 的性质有关，而且与岩体内的 岩体结构 有关，此外还与岩体 的环境因素 有关。
30.岩体中存在各种结构面，结构面的变形大小主要由 结构面的法向刚度 和 结构面的剪切刚度 控制的。
31.大量的岩体试验表明，岩体的压力—变形曲线可以划分为四种类型，即： 直线型 、 上凹型和上凸型、复合型。
32.岩体变形的结构效应是指岩体结构对其变形性质的影响与控制作用，包括 结构面方位 、 填充特征 以及两者的 组合关系 关系三个方面，其 结构面方位 对岩体变形的作用效应尤为突出。
33.粗糙起伏无充填的规则锯齿状结构面的剪切机制一方面是 ；另一方面
是 。
34.岩体基本质量应由受 岩石坚硬程度 和 岩体完整性 两个因素确定。
35.国标《工程岩体分级标准》规定，对岩石坚硬程度和岩体完整程度应用 岩石饱和单轴抗压强
度 和 岩体完整性系数 。
两种方法确定。
36.当人类还不能对原岩应力进行测量之前，认为原岩应力是由 引起的，因此把原岩应力单纯的看成 。
37.近代地质力学的观点认为，从全球范围来看，构造应力的总规律是以水平应力为主。根据地质构造运动的发展阶段，一般可把构造应力分成以下三种情
况： 、 、 。
38.影响原岩应力分布的因素有 地形起伏 、地表剥蚀 、 结构面， 岩体性质，地下
水 、 地温 。
39. 构造应力 和 重力 是引起地应力的主要原因，其中尤以 水平 方向的构造运动对地应力的形成影响最大。
40.岩体天然应力量测方法主要包括： 水压致裂法 ， 应力恢复法（扁千斤顶法） 和 钻孔套心应力解除法（套心法）三种方法。
41.地质构造运动的结果，使构造应力的特点主要表现在具有强烈方向性、数值较大
的 。从而形成构造区域 大
于 的情况。
42.原岩应力主要是由 自重应力 和 构造应力 组成。
43.研究岩石应力状态的目的在于正确认识岩石的 强度 ，阐明围岩的 稳定 ，充分利用和发挥围岩的 自稳 ，使工程设计更加合理安全和经济。
44.作用于洞室围岩支护上的压力按形成机理可以分成四种： 形变围岩压力 、 松动围岩压力、 冲击围岩压力 、和 膨胀围岩压力 。
45.岩体变形的不均匀，导致围岩局部破裂的原因是岩体 分布的不均匀性和 不均匀性。
46.岩石在三向压缩时，随着侧向应力σ3和主应力差值σ1－σ3的增加， 塑性 也随之增大；岩石发生破坏后，仍保留一定的 承载能力 。
47.隧洞根据其内部的受力情况可分为 有压隧洞 和 无压隧洞 两大类。
48.对于无衬砌有压隧洞，洞内水压力P 在围岩中所产生的径向和切向应力随隧洞半径r 的增大而迅速降低，在 6r 处该应力基本可以忽略不计。在有些有压隧洞中常见到新形成的、平行于洞轴线的放射状张裂隙，这主要是由于内水压力使围岩产生的应力抵消了围岩的压应力，并超过了岩体的 自身 强度所致。
49.围岩在不产生破坏的条件下，当岩石性质由硬岩、中硬岩到软岩的变化过程中，对于同一种支护形式而言，围岩位移增长会越来越大，相应要求支护结构所承担的压力会越来越 小 ；对于同一岩石而言，随围岩的不断变化要求支护结构承担的压力会随位移增长而越来越 大。
三、选择题
1.岩石的空隙率可分为总空隙率n 、总开空隙率n 。、大开空隙率n b 、小开空隙率n a 和闭空隙率n c 几种，其中小开空隙率n a 可表示为 D 。
A 、n －n 。；
B 、n －n b ；
C 、n 0－n c ；
D 、n 0－n b
2.岩石的剪切模量G 可用岩石的弹性模量E 和泊松比μ计算，其计算公式为 B ；同样，岩石的体积模量K v 也可用岩石的弹性模量E 和泊松比μ计算，其计算公式为： C 。
A 、3(12)v E K μ=+；
B 、2(1)E G μ=+ ；
C 、3(12)v E K μ=- ；
D 、2(1)
G E μ=+ 3.某岩石试件在进行室内试验时发生了流变破坏，这主要是因为岩石试件的应力达到了岩石的 B 极限所致。
A 、抗拉强度；
B 、抗压强度；
C 、强度；
D 、屈服。
4.某工程在页岩岩层中开挖一引水隧洞，在隧洞开挖完成以后一段很长的时间内，预先埋设于支护结构和衬砌中的压力传感器显示，支护结构和衬砌中的压力一直在不断变化，这主要是由于 D 的结果。
A 、围岩弹性变形；
B 、围岩塑性变形；
C 、围岩弹塑性变形；
D 、围岩蠕变。
5.粘滞系数η是表征岩石蠕变、流动性质的指标，其单位为 A 。
A 、Pa ·s ；
B 、Pa ·s －1；
C 、N ·m ·s —1；
D 、N ·s —1。
6.岩石蠕变变形包括BCD 等几个阶段。
A瞬时的弹性变形； B初始蠕变变形； C等速蠕变变形； D加速蠕变变形。
7.在岩石流变学中，常用的理想物体模型有BCD 。
A、欧几里德体（刚性固体）；
B、牛顿体（理想粘滞液体）；
C、胡克体（完全弹性体）；
D、圣维南体（完全塑性体）。
8.岩石受力后表现为何种形式的破坏主要取决于 C 。
A、岩石自身性质；
B、岩石赋存环境；
C、大主应力；
D、围压。
9.围压对岩石极限强度（峰值强度）有较大影响，随着围压的增加，岩石的三轴极限强度将 B 。
A、减小；
B、增大；
C、不变；
D、不一定增大。
10.由于岩石的成分组构不同，岩石的峰值期前的变形机理比较复杂，但大致可以归纳为
ABCD 。
A、以裂隙行为为主的变形；
B、以弹性变形为主的变形；
C、以塑性变形为主的变形；
D、以断裂为主的变形。
11.在岩石的单轴静力试验中，常采用的几种加载方式有AB 。
A、单调加载；
B、循环加载；
C、逐级循环加载；
D、反复循环加载。
12.静载荷试验是指应变速率为 D 的试验。
A、＞10－1／s；
B、≤10－1／s；
C、小于10－1／s且大于10－6／s；
D、＜10－1／s。
13.在岩石的室内压缩试验中，对同一岩石试样所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试样强度最高是 A 。
A、圆柱形试件；
B、六角棱柱形试件；
C、四角棱柱形试件；
D、三角棱柱形试件。
14.岩石的吸水率大小主要取决于ABC 。
A、岩石中孔隙和裂隙的数量；
B、岩石中孔隙和裂隙的大小；
C、岩石中孔隙和裂隙的开裂程度；
D、岩石成因。
15.岩石的饱和吸水率反映了岩石总开空隙率的发育程度，在工程中可间接地用它来判定岩石的
AB 。
A、风化能力；
B、抗冻性；
C、岩石强度；
D、岩石成因。
16.岩石的饱水系数大，说明常压下吸水后余留的空隙就愈少，因而，其抗冻性就 B 。
A、越强；
B、越差；
C、不变；
D、不一定差。
17.判断以下哪些情况属于地应力场的构成要素ABCD 。
A、地壳板块边界受压，以及岩浆侵入和地壳非均匀扩容引起的应力场；
B、地幔热对流引起的应力场和温度变化不均匀引起的应力场；
C、由于地质构造运动(包括古构造和新构造运动)和地球旋转引起的附加应力；
D、重力和水压梯度引起的应力场以及开挖引起的分布应力场。
18.地应力场的分布具有以下哪些特点ABCD 。
A、地壳中主应力为压应力，方向上是铅直和水平的；
B、最大水平应力分量绝大多数大于垂直应力分量；
C、水平应力在互相垂直的方向上不相等；
D、垂直应力和水平应力偏离主平面一个角度。
19.地应力的实际测量，哪种说法是正确的 B 。
A、地应力的实际测量，代表真实地应力场；
B、地应力的实际测量，不完全代表真实情况；
C、地应力的实际测量，能够确定地应力空间时间变异性；
D、地应力的实际测量，不能确定地应力空间时间变异性。
20.地应力是岩体的一种基本属性，又是岩体变形破坏的动力因素。以下哪种说话是正确的 C 。
A、岩体的本构关系及其参数受到地应力的影响；
B、岩体承载能力受到初始应力的影响；
C、岩体破坏机制受到地应力的影响；
D、地应力控制岩体应力传播方式和力学介质类型。
21.构造应力的特点有 A 。
A、主要是水平应力；
B、分布均匀；
C、具有明显的方向性；
D、最小水平应力大于垂直应力。
22.原岩应力场的形成与以下因素有关，主要是AB 。
A、自重应力；
B、构造应力；
C、地壳运动；
D、地质作用。
23.高地应力区域岩石具有以下哪些特征：ABC 。
A、钻孔岩芯饼化；
B、地下洞室、隧道施工过程中出现岩爆、剥离现象；
C、岸坡出现错动台阶变形现象；
D、岩石钻孔过程出现卡钻现象。
24.原岩应力主要与以下哪些因素有关。
（1）岩体的特性、裂隙的方向；（2）岩体的特性和分布密度；
（3）岩体的流变性以及断层、褶皱等构造；（4）地下水
25.在均质岩体中开一巷道，已知岩石的内摩擦角φ＝300，内聚力C＝20MPa，若已知σ1＝200MPa，则能维持巷道稳定所需的σ3为 A 。
A、43.6MPa；
B、45.6MPa；
C、50MPa；
D、51.5MPa。
26.某工程在页岩岩层中开挖一引水隧洞，在隧洞开挖完成以后一段很长的时间内，预先埋设于支护结构和衬砌中的压力传感器显示，支护结构和衬砌中的压力一直在不断变化，这主要是由
于的结果。
（1）围岩弹性变形；（2）围岩塑性变形；（3）围岩弹塑性变形；（4）围岩蠕变。
27.围岩弹性抗力系数不仅与岩石性质有关，而且与隧洞的尺寸也有关系，隧洞的半径越大，则岩体的弹性抗力系数将 A 。
A、越小；
B、越大；
C、不一定增大；
D、保持常数。
28.只考虑自重应力的情况下，赋存在600m深处原岩体内一点的垂直应力与侧向应力比值为 A D ，设上部岩层的平均容重为24.5kN／m3，泊松比为μ＝0.2。
A、垂直应力∶侧向应力＝14.7∶3.7；
B、垂直应力∶侧向应力＝14.7∶14.7；
C、垂直应力与侧向应力比值等于l；
D、垂直应力与侧向应力比等于4。
29.根据弹性力学中的厚壁圆筒理论，对于半径为的无衬砌有压隧洞，当洞壁受内水压力的作用时，确定围岩附加应力的公式为。
（1）；（2）；（3）；（4）。
30.半径为的圆形隧洞在内水压力作用下洞壁围岩向外产生径向位移△，设此时围岩的弹性常数为、，则该隧洞围岩的单位弹性抗力系数为。
（1）；（2）；（3）；（4）。
四、简答题
1. 简述岩石与岩体的区别。
答：【要点】岩石是具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
而岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体（或称岩块）和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
2. 影响岩石抗压强度的主要因素有哪些？
答：对单轴抗压强度的主要影响因素有：（1）岩石本身性质方面的因素，如矿物组成、结构构造、密度、风化程度等；
（2）试验条件
①试件的几何形状及加工精度；（大小、h /D 、端面粗糙和不平行）②加荷速率；（v ↑，σc ↑）③端面条件；（端面效应）（试件端面与压力机板间的摩擦作用）④湿度和温度；⑤层理结构。（σc ∥＜σc ⊥）
对三轴抗压强度的主要影响因素有：岩块本身性质、围压、温度、空隙压力及试件高径比等。
3. 在岩石三轴试验中，围压对岩石的力学性质有什么影响？
答：有围压作用时，岩石的变形性质与单轴压缩时不尽相同。首先，破坏前岩块的应变随围压增大而增加；另外，随围压增大，岩块的塑性也不断增大，且由脆性逐渐转化为延性。在围压为零或较低的情况下，岩石呈脆性状态；当围压增大至一定值时，岩石显示出由脆性向延性转化的过渡状态；围压再增加到一定值时，呈现出延性流动状态；围压再增至一定值时，试件承载力(σ1-σ3)则随围压稳定增长，出现所谓应变硬化现象。这说明围压是影响岩石力学属性的主要因素之一，通常把岩石由脆性转化为延性的临界围压称为转化压力。
4. 简述结构面的成因类型与分级。
答：结构面的成因类型：（1）地质成因类型：a 、原生结构面；b 、构造结构面；c 、次生结构面。（2）力学成因类型：a 、剪性结构面；b 、张性结构面。
结构面的分级：按结构面延伸长度、切割深度、破碎带宽度及其力学效应，可将结构面分为如下5级：
5.岩体力学研究的对象是什么？它有什么特点？
答：岩体力学研究的对象是岩体，它的特点是：它是地质体的一部分，它位于一定的地质环境之中，是在各种宏观地质界面（断层节理、破碎带、接触带、片理等）分割下形成的有一定结构的地质体。
6. 简述岩体的工程分类的目的和意义。
答：岩体工程分类是岩体力学中的一个重要研究课题。它既是工程岩体稳定性分析的基础，也是岩体工程地质条件定量化的一个重要途径。岩体工程分类实际上是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。其 目的 是通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。
7. 简述岩体质量指标分级。
答：采用二级分级法：先按BQ 初步分级；然后针对工程岩体特点，考虑天然应力、地下水和结构面的影响，再按修正后的［BQ ］分级，
8. 简述岩体质量评分（RMR 法）—岩体地质力学分类（CSIR 分类）。
答：由南非科学和工业研究委员会提出的CSIR 分类指标值RMR 包括岩石强度、RQD 值（岩石质量指标定义为“大于10cm 的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数”）、节理间距、节理条件及地下水5种指标
?????
??????????????????Ⅴ级结构面Ⅳ级结构面
统计结构面Ⅲ级结构面
Ⅱ级结构面Ⅰ级结构面实测结构面结构面分级
9. 简述巴顿岩体质量分类（Q 法）。
答：巴顿（Barton ）等人提出的“NGI ”岩体的隧道开挖质量分类法。其分类指标值Q ：
SRF J J J J RQD Q w a r n ??=
式中：RQD （rock quality designation ）为岩石质量指标，由笛尔1964年提出的；
%100)10(10?=钻孔长度岩芯累计长度含以上cm cm RQD
J n 为节理组数；J r 为节理粗糙系数；J a 为节理蚀变系数；J ww 为节理水折减系数；SRF 为应力折减系数。 其中RQD/J n ——岩体的完整性；J r /J a ——结构面（节理）的形态，充填物特征及其次生变化程度；J w /SRF ——水与其它应力存在时对岩体质量的影响。
10.简述岩体边坡变形与破坏的类型。
答：1．边坡变形的基本类型
根据其形成机理分为两种类型：卸荷回弹和蠕变变形。
2．边坡破坏的基本模型
()()()()()()()????????????以崩塌形式拉断破坏以崩塌形成倾倒破坏以滑坡形式剪切破坏圆弧形滑动
楔形状滑动多平面滑动双平面滑动单平面滑动平面滑动 4 3 2 , ,: 1
实际上，就是两种：滑坡和崩塌
13、影响岩体变形性质的因素
岩体的岩性、结构面的发育特征、荷载条件、试件尺寸、试验方法和温度等等。
结构面的影响（结构面效应）：
方位：导致岩体变形的各向异性、变形模量E m 的各向异性；
密度：ρ↑，变形增大，E m ↓；
充填特征；
组合关系。
14．地下洞室→引发的岩体力学问题过程：
地下开挖→天然应力失衡，应力重分布→洞室围岩变形和破坏→洞室的稳定性问题→初砌支护：围岩压力、围岩抗力（有内压时）
15.影响边坡应力分布的因素
（1）天然应力：h σ↑，坡体内拉应力范围加大。
（2）坡形、坡高、坡角及坡底宽度等，对边坡应力分布有一定的影响；
坡高↑，1σ、3σ也大；
坡角↑，拉应力范围↑，坡脚剪应力↑。
（3）岩体性质及结构特征
变形模量E 对边坡影响不大，μ对边坡应力影响明显。
16、影响岩体边坡变形破坏的因素
1．岩性：岩体越坚硬，边坡不易破坏，反之，容易破坏（一般情况）。
2．岩体结构：岩体结构控制着边坡的破坏形式及稳定程度。
3．水的作用：水的渗入，滑动力↑；软化作用；产生动水压力和静水压力，不利于边坡稳定。
4．风化作用：风化作用降低f τ。
5．地形地貌：影响坡内的应力分布特征→影响边坡的变形破坏形成及稳定性。
6．地震：加速边坡破坏。
7．天然应力：h σ影响边坡拉应力及剪应力分布范围及大小。
8．人为因素：不合理设计、爆破、开挖或加载等等。
五、计算或论述
1、论述测量天然应力的目的是什么？测量方法有哪些？适用范围及其各自优缺点？
答：1 量测目的：了解岩体中存在的应力大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支护和岩体加固提供依据。
2 方法：目前国内外最常用的应力量测方法有三种：水压致裂法、扁千斤顶法（应力恢复法）和钻孔套心应力解除法（套心法）。
a 、水压致裂法优缺点：（1）缺点：主应力方向难以准确确定（主应力方向定不准）。
当然这可以通过分析初步解决：
①H z γσ=作为主应力之一，可以比较z σ与min h σ、max h σ大小关系；
②孔壁开裂的方向（胶塞印痕方法），因为垂直于开裂方向即为最大主应力1σ方向。
（2）优点：
① 不需要套心，不受量测深度限制；
② 不需要使用应变计或变形计；
③ 测值代表性大，且不必知道岩体的弹性参数；
④ 适应用性强。
也就是说：量测深度不受限制，代表性好；试验设备简单，操作方便，量测结果直观，精度高。
b.扁千斤顶法（又称压力枕）（有些教材叫“应力恢复法”）
适用于坚硬、半坚硬完整岩体，在地下巷道岩壁或其它开挖体表面附近进行（水压致裂法一般在钻孔中进行）。
c、套心法（钻孔套心应力解除法或应力解除法）
适用于完整岩体，
优点：解除岩心短，不需要打很长的套孔岩心，适用于完整性差的岩体。
缺点：采用孔底应力解除时，单孔不能确定岩体应力的六个分量，必须进行三孔测定，才能确定岩体的
原岩应力；无理论计算公式，只能用经验公式计算岩体的三维应力。
2. 岩体处于100m深，上部岩体的平均容重γ=2.5T/M3，泊松比μ=0.2，自重应力为多少？当侧压力系数为1.0时，自重应力为多少？（本题10分）
3. 在岩石常规三轴试验中，已知侧压力σ3分别为5.1MPa、20.4MPa、0Mpa时，对应的破坏轴向压力分别是179.9MPa、329MPa、161Mpa，近似取包络线为直线，求岩石的c和φ值。（15分）
4.当测得一种岩石的单轴抗压强度为8Mpa。在常规三轴试验中，当围压加到4Mpa时测得的抗压强度为
16.4Mpa。求这种岩石的粘结力c和内摩擦角φ的值。（15分）
5、设有一深埋的圆形巷道，半径为R0，围岩为均质、各向同性的无限弹性体，原岩的初始应力为p0，侧压力系数为1，围岩满足三类方程（忽略围岩自重）：
平衡方程：
=
-
+
r
dr
d
r
rθ
σ
σ
σ
几何方程：r
u
dr
du
r
=
=
θ
ε
ε,
本构方程：?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
-
-
-
=
??
?
?
?
?
-
-
-
=
r
r
r
E
E
σ
μ
μ
σ
μ
ε
σ
μ
μ
σ
μ
ε
θ
θ
θ
1
1
1
1
2
2
求：①围岩内应力；②确定巷道的影响范围。
1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）。 （ A ）岩体中含有大量的不连续面 （ B ）岩体中含有水 （ C ）岩体为非均质材料 （ D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（）。 （ A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （ B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （ C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （ D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力 5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（） （A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（） （A）原生结构面（B）构造结构面（C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（） （A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体 （B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体 （C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体 （D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体 10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（） （A）结构面的性质（B）结构体型式 （C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑
《岩石力学》测试题一 西南科技大学考试试题单 考试科目：岩石力学 （不必抄题，但必须写明题号，试题共计三大题） 一、解释下列术语（每小题4分，共28分） 1.岩石的三向抗压强度岩石在三向同时受压时每个单向分别的强度极限 2.结构面具有一定形态而且普遍存在的地质构造迹象的平面或曲面。不同的结构面，其 力学性质不同、规模大小不一。 3.原岩应力岩石在地下未受人类扰动时的原始应力状态 4.流变在外力作用下，岩石的变形和流动 5.岩石的碎胀性岩石破碎后的体积VP比原体积V增大的性能称为岩石的碎胀性，用碎胀系数ξ来表示。 6.蠕变岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象 7.矿山压力地下矿体被开采后，其周围岩体发生了变形和位移，同时围岩内的应力也 增大和减小，甚至改变了原有的性质。这种引起围岩位移的力和岩体变化后的应力就叫矿山压力。 二、简答题（每小题7分，共42分） 1.岩石的膨胀、扩容和蠕变等性质间有何异同点？ 都是岩石形状改变的一种类型，膨胀和扩容时岩石的体积会增大，扩容和蠕变时需要受力2.岩体按结构类型分成哪几类？各有何特征？ 整体块状 层状 碎裂
散体 3.用应力解除法测岩体原始应力的基本原理是什么？ 4.格里菲斯强度理论的基本要点是什么？ 5.在不同应力状态下，岩石可以有几种破坏形式？ 压缩破坏拉伸破坏剪切破坏 6.喷射混凝土的支护作用主要体现在哪些方面？ 喷射混凝土的厚度是否越大越好？为什么？ 三、计算题（30分） 1.将一岩石试件进行三向抗压试验，当侧压σ2= σ3=300kg/cm2时，垂直加压到2700kg/cm2试件破坏，其破坏面与最大主平面夹角成60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试计算：（1）内磨擦角φ；（2）破坏面上的正应力和剪应力；（3）在正应力为零的那个面上的抗剪强度；（4）假如该试件受到压缩的最大主应力和拉伸最小主应力各为800kg/cm2，试用莫尔园表示该试件内任一点的应力状态？（本题20分） 2.岩体处于100m深，上部岩体的平均容重γ=2.5T/M3，泊松比μ=0.2，自重应力为多少？当侧压力系数为1.0时，自重应力为多少？（本题10分 《岩石力学》测试题二 双击自动滚屏
1..简述岩石的强度特性和强度理论，并就岩石的强度理 论进行简要评述。 答：岩石作为一种天然工程材料的时候，它具有不均匀性、各向异性、不连续等特点，并且受水力学作用显著。在地表部分，岩石的破坏为脆性破坏，随着赋存深度的增加，其破坏向延性发展。 岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关，如温度、应变率、湿度、应变梯度等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响，其他因素影响研究并不深入，故未予考虑。 (1). 剪切强度准则 a.Coulomb-Navier准则 Coulomb-Navier准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏，它不仅与该剪切面上剪应力有关，而且与该面上的正应力有关。岩石并不沿着最大剪切应力作用面产生破坏，而是沿其剪切应力和正应力最不利组合的某一面产生破裂。即：? τtan σ =C +
式中?为岩石材料的内摩擦角，σ为正应力，C为岩石粘聚力。 b. Mohr破坏准则 根据实验证明：在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性关系。但随着围压的增大，与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点，莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程，即：()σ τf = 此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等各种曲线形式，具体视实验结果而定。 虽然从形式上看，库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广到曲线，但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。 c. 双剪的强度准则 Mohr强度准则是典型的单剪强度准则，没有考虑第二主应力的作用。我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发，提出了双剪强度理论和适用于岩土介质的广义双剪强度理论，并得到了双剪统一强度理论：
岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（） （ A ）岩体中含有大量的不连续 （ B ）岩体中含有水 （ C ）岩体为非均质材料 （ D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（）。 （ A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （ B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （ C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （ D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力 5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（） （A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、 B 9、A 10、D
6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（） （A）原生结构面（B）构造结构面 （C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（）（A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体 （B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体 （C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体 （D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体 10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（） （A）结构面的性质（B）结构体型式 （C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、 B 9、A 10、D 选择题 1、在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（）。（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa 2、我国工程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据（）。
岩石力学试卷（闭卷） 一、填空题（每空1分，共20分） 1、沉积岩按结构可分为（）、（），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（）。 2、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（）、（）、 （）。 3、在水力压裂的加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（） 时，井眼发生破裂。此时的压力称为（）。当裂缝扩展到（）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（）。如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（）。 4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而（），而破坏前应变则随着应变率降低而（）。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（）；第二蠕变阶段或称（）；第三蠕 变阶段或称（）。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是()和()。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（） A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下，岩石所受到的应力一般为（）。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下，岩石的抗拉强度（）抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高，井壁越（）。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括（） A、自重应力和残余应力 B、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力
中南大学考试试卷标准答案 200 7 –2007学年 2 学期时间110分钟 2008年1 月21 日岩体力学课程48 学时 3 学分考试形式：闭卷 专业年级：城市地下空间专业0501，0502，0503班总分100分，占总评成绩70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、名词解释（本题20分，每小题4分） 1.岩体工程:主要指岩基和岩体中的各种地表半地下或地下坑硐。其研究包括岩体初始应力、 围岩稳定、岩基稳定、边坡稳定和岩爆等等问题。 2.岩石质量指标:直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进，连续取芯，回次钻 进所取岩芯中，长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值，以百分比表示。 3.岩石流变：应力不变，应变随时间增大的现象叫蠕变；应变不变，应力随时间减小的现象 叫松弛，统称为流变。 4.次主应力:某个面上的正应力的极值，一般不等于主应力；次应力作用面上仍然有剪应力， 而主应力作用面上无剪应力；只有三个正交平面上的剪应力都为零时，次应力才等于主应 力。 5.围岩:在岩体中的各种坑道，开挖打破了岩体原始应力平衡状态，在其周围一定范围内的 岩体中发生应力重分布，通常将这部分岩体叫围岩。 二、填空题（本题24分，每小题1.5分,共16小题） 1.岩石的全应力应变曲线分为破坏前区、破坏后区两大区段和5个阶段。 2.格里菲斯判据是从材料内部结构研究其破坏机理的良好开端，为岩石的裂缝发展提供了 一个近似理论。 3.岩石弹性模量包括初始弹性模量、切线弹性模量、割线弹性模量。 4.结构面的状态包括几何形态、充填和胶结情况、产状、贯通性和连贯性、密集状态和发 育程度等等。 5.霍克－布朗经验判据在岩体力学的实验室试验结果和岩体力学参数之间架了一座桥梁， 克服了借助经验方法将岩石力学参数进行折减的缺陷。 6.岩体综合调查方法包括钻孔取心调查和沿暴露面调查。 7.常见的岩体工程分类方法包括 RQD质量指标分类方法、RMR分类方法、RQD 、Ｑ方法。 8.边坡破坏基本类型包括圆弧破坏、平面破坏、楔体破坏和倾倒破坏。 三、选择题（本题24分，每小题3分） 1.关于岩石蠕变试验流变力学组合模型元件的描述中，哪一个是错误的 D 。 A.有瞬时弹性应变阶段，有弹性元件； B.瞬时弹性变形后应变随时间发展，有粘性元件； C.应力松弛是不完全松弛，有塑性元件； D.应力松弛是不完全松弛，有粘性元件； 2.关于岩体、结构面(不连续面)、结构体的关系中，哪一个是错误的？B。 A.结构体和结构面是岩体的基本组成部分； B.岩体的静力学特性是固定不变的； C.结构体和结构面的力学特性，岩体结构，地应力是岩体的力学特性基本影响因素； D.在结构体强度高时，岩体的力学特性由结构面的力学特性决定；
《岩石力学》期末试卷及答案 姓名 学号 成绩 一、 选择题(每题1分，共20分) 1. 已知岩样的容重为γ，天然含水量为0w ，比重为s G ，40C 时水的容重为w γ，则该岩样的饱和容重m γ为（ A ） A. ()()w s s G w G γγ++-011 B. ()()w s s G w G γγ+++011 C. ()()γγ++-s s w G w G 011 D. ()()w s s G w G γγ+--011 2. 岩石中细微裂隙的发生和发展结果引起岩石的（ A ） A ．脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 弱面剪切破坏 D. 拉伸破坏 3. 同一种岩石其单轴抗压强度为c R ，单轴抗拉强度t R ，抗剪强度f τ之间一般关系为（ C ） A.f c t R R τ<< B. f t c R R τ<< C. c f t R R <<τ D. t f c R R <<τ 4. 岩石的蠕变是指（ D ） A. 应力不变时，应变也不变； B. 应力变化时，应变不变化； C. 应力变化时，应变呈线性随之变化； D. 应力不变时应变随时间而增长 5. 模量比是指（A ） A ．岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 B. 岩石的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 C ．岩体的 单轴抗压强度和它的弹性模量之比 D ．岩体的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 6. 对于均质岩体而言，下面岩体的那种应力状态是稳定状态（ A ） A.??σσσσsin 23131<++-cctg B.?? σσσσsin 23131>++-cctg C. ??σσσσsin 23131=++-cctg D.??σσσσsin 23131≤++-cctg 7. 用RMR 法对岩体进行分类时，需要首先确定RMR 的初始值，依据是（ D ） A ．完整岩石的声波速度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 B. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与不支护自稳时间 C. 完整岩石的弹性模量、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 D. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 8. 下面关于岩石变形特性描述正确的是（ B ） A. 弹性就是加载与卸载曲线完全重合，且近似为直线 B. 在单轴实验中表现为脆性的岩石试样在三轴实验中塑性增强 C. 加载速率对应力－应变曲线没有影响 D. 岩基的不均匀沉降是由于组成岩基的不同岩石材料含水量不同导致的 9. 下面关于岩石水理性质描述正确的是（ B ）
岩体力学试卷
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岩体力学试卷 一．名词解释。(30) 1.岩体。 2.结构面。 3.单轴抗压强度。 4.岩石记忆。 5.弹性后效。 6.法向刚度。 7.安全性系数。 8.岩爆。 9.围岩。 10.塑性松动圈。 二．填空题。（23） 1. 岩体按成因可划分为、和。不同成因类型的岩 石的物理力学性质差别很大，工程性质极为多样 2.岩石的弹性变形特性常用和两个常数来表示。当这两个常数为已知时，就可用三维应力条件下的广义胡克定律计算出给定应力状态下的变形。 3.岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为变形 和变形两类。 4.岩石的流变主要包括、和。 5. 大量的试验和观察证明，就破坏形式而言，岩石的破坏主要有破 坏、破坏和破坏。 6.岩体基本质量应由受和两个因素确定。 7.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有、、楔形以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成、、等。 8.岩体结构面的剪切变形与、和有关。 三．选择题。(16)
1.岩石的空隙率可分为总空隙率n、总开空隙率n。、大开空隙率n b 、小开空隙 率n a 和闭空隙率n c 几种，其中小开空隙率n a 可表示为。 A、n－n。； B、n－n b ；C、n －n c ； D、n －n b 2.某岩石试件在进行室内试验时发生了流变破坏，这主要是因为岩石试件的应力达到了岩石的极限所致。 A、抗拉强度； B、抗压强度； C、强度； D、屈服。 3.某工程在页岩岩层中开挖一引水隧洞，在隧洞开挖完成以后一段很长的时间内，预先埋设于支护结构和衬砌中的压力传感器显示，支护结构和衬砌中的压力一直在不断变化，这主要是由于的结果。 A、围岩弹性变形； B、围岩塑性变形； C、围岩弹塑性变形； D、围岩蠕变。 4.粘滞系数η是表征岩石蠕变、流动性质的指标，其单位为。 A、Pa·s； B、Pa·s－1； C、N·m·s—1； D、N·s—1。 5.围压对岩石极限强度（峰值强度）有较大影响，随着围压的增加，岩石的三轴极限强度将。 A、减小； B、增大； C、不变； D、不一定增大 6.静载荷试验是指应变速率为的试验。 A、＞10－1／s； B、≤10－1／s； C、小于10－1／s且大于10－6／s； D、＜10－1／s。 7.岩石的饱水系数大，说明常压下吸水后余留的空隙就愈少，因而，其抗冻性就。 A、越强； B、越差； C、不变； D、不一定差。 8.地应力是岩体的一种基本属性，又是岩体变形破坏的动力因素。以下哪种说话是正确的。 A、岩体的本构关系及其参数受到地应力的影响； B、岩体承载能力受到初始应力的影响； C、岩体破坏机制受到地应力的影响； D、地应力控制岩体应力传播方式和力学介质类型。 四．简答题。（21） 1. 岩体力学研究的对象是什么？它有什么特点？ 2. 在岩石三轴试验中，围压对岩石的力学性质有什么影响？ 3.影响岩体变形性质的因素。 五．计算题（10） 某均质岩体的纵波波速是，横波波速是，岩石容重，求岩体的动弹性模量，动泊松比和动剪切模量。
岩石力学试卷（闭卷） 、填空题（每空1分，共20 分） 1、沉积岩按结构可分为（）、（），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（）。 2 、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（）、（）、（）。 3、在水力压裂的加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（）时，井眼发生破裂。此时的压力称为（）。当裂缝扩展到（）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系 统，形成（），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（ 、选择题（每题2分，共10 分） 1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（ A 、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下，岩石所受到的应力一般为（）。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下，岩石的抗拉强度（）抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高，井壁越（）。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括（） A 、自重应力和残余应力 B 、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力 三、判断改错题（每题2分，共10 分） 1、岩石中的孔隙和裂隙越多，岩石的力学性质越好。）。如果围岩渗透性 很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（）。 4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而），而破坏前应变则随着应变率降低而（）。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（ 变阶段或称（）。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 ）；第二蠕变阶段或称（）；第三蠕6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是（）和（）。
岩体力学复习题 一、判断（含填空） 1、结构面组数越多，岩体强度越接近于结构面强度。（∨）* 2、.在原岩体内存在着原岩应力，其方向与水平方向垂直。（×） 3、岩石蠕变与岩石类别有关，与应力大小有关。（∨） 4、.弱面不仅能承受压缩及剪切作用，还能承受拉伸作用。(×) 5、岩石限制性剪切强度不是固定值，与剪切面上作用的正压力有关。（∨） 6、随开采深度增加，巷道围岩变形将明显增大。（∨） 7、从巷道周边围岩受力情况看，拱型断面巷道要比梯形巷道断面差。（×） 8、塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。（∨） 9、平行层理面的波速（或动弹性模量）总是大于垂直于层理面。（∨） 10、在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为5~15MPa。（∨） 11、岩石三向抗压强度不是一个固定值，将随围压变化而改变。（∨） 12、结构面组数越多，岩体越接近于各向异性。（×） 13、软弱岩层受力后变形较大，表明构造应力在软弱岩层中表现显著。（×） 14、对无粘聚力的松散体，由地表开始侧压力随深度成线性增长。（∨）（ 15、我国工程岩体分级标准中是根据①结构面；②地下水；③地应力对岩石基本质量进行修正的。（∨） 16、岩石中含有的亲水性和可溶性矿物越多，软化系数越小。（×） 17、适用于拉伸破坏的判据是格里菲斯判据。（∨） 18、莫尔判据没有考虑中间主应力对岩石破坏的影响。（∨） 19、结构面的剪切刚度，随结构面的规模增大而减小。（∨） 20、随深度的增大，铅直天然应力而增大。（∨） 二、名词解释（含填空） 1、岩石：指地壳中由矿物或岩屑，在地质作用下按一定规律聚集而成的自然物体（或集合体）。 2、岩体：指在自然界中处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征的岩石所组成的集合体（或自然地质体）。 3、结构面：指在地质历史（尤其是地质构造影响）过程所形成的具有一定方向，厚度较小和一定延展长度的地质界面。如：层理、节理、片理等。（包括物质分介面和不连续面），统称结构面。 4、结构体：指由不同产状的结构面相互切割而形成的单元块体（岩块）。 、 5、岩体的各向异性：岩体的物理力学性质随取向不同而具有明显方向性差异的性质。 6、岩体力学：主要研究岩石和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水场等）发生变化后，作出响应的一门力学分支。 7、岩石的软化系数：岩石饱水状态的抗压强度与其干燥状态的抗压强度的比值。 8、构造应力场：通常指导致构造运动的地应力场，或指一定区域内具有生成联系的各种构造行迹在不同部位应力状态的总体。 9、峰值强度：岩石应力应变曲线上对应最大应力值。 10、弹性模量：指岩石受力后在弹性范围内的应力应变的斜率。 11、泊松比：岩石在单向受压条件下，横向应变与纵向应变之比。 12、松弛：物体变形保持一定，内部应力随时间增长而逐渐减小的现象。 13、蠕变：在恒定的外力作用下，变形随时间不断增长的现象。
20～20学年第学期级专业试题 学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 一二三四五六七八九总分 一、简答题：（30分） 1、岩石的常用物理指标有哪些？它们与岩石的强度之间大致有什么关系？（5分） 2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些？（5分） 3、简述水对岩石强度的影响。（5分） 4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些？是如何影响的？（5分） 5、什么是岩体初始应力场？岩体内产生应力的原因有哪些？（5分） 第1页共6 页
20～20学年第学期级专业试题 学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 6、何谓喷锚支护，它与传统的老式支护有何区别？（5分） 二、作图题（5分） 什么是岩石的蠕变？试作图说明岩石流变三阶段的特点： 三、填空题: （0.5/空）(共20分) 1、岩石力学是研究岩石的，是探讨岩石对 。岩石力学研究的主要领域可概括为、、。研究方法主要有、、、。 2、岩石的破坏形式：、、。 3、影响岩石抗压强度的主要因素一般有：、和、、 、、、、、等。 4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料，岩石之所以破坏是由于在 引起细小裂隙的发生发展所致。修正的格里菲斯理论则认为岩石破坏除拉 第2页共6 页20～20学年第学期级专业试题
应力集中所致外，还可以是引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。 5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ，用它们来表示G:λ：、 K:。 6、在1=o k 的四周等压地应力场rH v h ==σσ作用下，围岩中的径向应力r σ都岩体中的初始应力；切向应力θσ则岩体中的初始应力，在洞壁上达最大值。由理论上可以证明，开挖洞室的影响范围是。 7、岩压力是由于洞室开挖后岩体和而形成的。由于岩体而对支护或衬砌的压力，称为“变形压力”；将由于岩体而而对支护或衬砌的压力，称为“松动压力”。 8、按压力拱理论分析，在可形成压力拱的洞室内，压力拱的高度是 ，洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为，洞室任何其它点的垂直山岩压力等于。 四、选择题：（2/题）（共10分） 1、岩石与岩体的关系是（ ）。 （A ）岩石就是岩体 （ ）（B ）岩体是由岩石和结构面组成的 （ ） （C ）岩体代表的范围大于岩石 （ ） （D ）岩石是岩体的主要组成部分 （ ） 2、a.)(42 y xy Rt Rt στ+=（ ） b.)(42 y xy Rc Rt στ+=（ ） c.)(42 x xy Rt Rt στ+= （ ） d.)(42 x xy Rc Rt στ+= （ ） 3、岩质边坡的圆弧滑动破坏，一般发生在（ ）。 （A ）不均匀岩体 （B ）薄层脆性岩体 （C ）厚层泥质岩体 （D ）多层异性岩体 4、计算岩基极限承载力的公式中，承载力系数主要取决于下列哪一个指标？ （ ） （A ） （B ）C （C ） （D ）E 5、下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（ ）。 （A ）垂直应力一定大于水平应力； （B ）构造应力以水平应力为主； （C ）自重应力以压应力为主 ； （D ）自重应力和构造应力分布范围基本一致； 第 3页 共 6 页 20～20学年 第学期 级专业 试题 学号： 姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 五、计算题：（35分）
一、绪论 岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。. 二、1．从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面？ 答：从工程观点出发，大致可归纳如下几方面的内容： 1）岩体的地质特征及其工程分类。2）岩体基本力学性质。3）岩体力学的试验和测试技术。4）岩体中的天然应力状态。5）模型模拟试验和原型观测。6）边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。7）岩体工程性质的改善与加固。 2．岩体力学通常采用的研究方法有哪些？ 1）工程地质研究法。2）试验法。3）数学力学分析法。4）综合分析法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、1、岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 2、波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 3、风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 5、节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。
岩体：是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 结构面：是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。 结构面的成因类型：（一）地质成因类型：1、原生结构面 2、构造结构面 3、次生结构面； （二）力学成因类型：1、张性结构面 2、剪性结构面 岩石的吸水性指标： 1、 吸水率：是指岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量m w1与岩样干质量 m s 之比。 2、 饱和吸水率：是指岩石试件在高压（一般压力为15MP ）或真空条件下吸入水的质量m w2 与岩样干质量m s 之比。 3、 饱水系数：岩石的吸水率Wa 与饱和吸水率Wp 之比。 岩石的软化性指标： 软化系数（K R ）：岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值。 软化系数是评价岩石力学性质的重要指标。 当软化系数K R ＞0.75时，软化性弱，抗冻性和抗风化能力强；当软化系数K R ＜0.75时，软化性较强，工程地质性质差。 岩石的抗冻性指标： 1、 抗冻系数（Rd ）：是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度与冻融前干抗压强度之比。 2、 质量损失率（Km ）：是指冻融试验前、后干质量只差（m s2-m s1）与试验前干质量m s1之 比。 岩石单轴抗压强度，实验方法：（1）抗压实验——完整 （2）点荷载实验——分散 岩石的三轴压缩强度 单轴抗拉强度：岩块试件在单向拉伸时能承受的最大拉应力。 岩石单轴抗拉强度的确定：岩块的抗拉强度是通过室内试验测定的，其方法包括直接拉伸法和间接法两种。在间接法中，又有劈裂法、抗弯法及点载荷法等。其中以劈裂法和点载荷法最常用。 剪切强度： 1、 抗剪断强度：是指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 2、 抗切强度：是指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 3、 摩擦强度：是指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪 切破坏是的最大剪应力。 结构面的变形与强度性质： 1、 法向刚度：在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，数值上等于σn -V ｊ曲线上一点的切线斜率。是反映结构面法向变形性质的重要参数。 2、 剪切刚度：是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前τ-?u 曲线上任 一点的切线斜率。 3、 ① ② ) 2/45()2/45(2sin 1sin 122φσσφφφσ+=+=-+=o c t o c tg Ctg C )tan(i b +=φστC +=φστtan
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 岩石力学(专科) 一、名词解释： 1.岩体 2.围岩 3.稳定蠕变 4.柔性支护 5.塑性破坏 6.稳定蠕变 7.剪胀8.长期强度 9.脆性破坏10.端部效应 11.构造应力12.松脱地压 13.非稳定蠕变14.结构面充填度 15.变形地压16.延性 17.蠕变18.岩体结构 19.真三轴试验20.扩容 21.剪胀率 二、问答题： 1.解释锚杆支护的挤压加固作用，并指出其适用条件。 2.说明不连续面的起伏对不连续面抗剪强度的作用，写出无充填规则齿状不连续面的抗剪强度表达式。 3.解释锚杆支护的组合作用，并指出其适用条件。 4.什么是常规三轴压缩试验？试指出在常规三轴试验中，随围压增大，岩石的抗压强度和变形特征。 5.解释断层和水对露天矿边坡稳定性的作用。 6.说明岩石单轴压缩试验中产生端面效应的原因，如何消除端部效应对试验结果的影响？ 7.岩石有哪些基本破坏方式？莫尔-库论理论和格里菲斯理论分别适用于哪种破坏方式？ 8.对岩石进行三轴压缩试验，试问在不同的围压条件下，岩石的变形性质、弹性模量和强度可能发生的变化是什么？ 9.简述采用喷射混凝土对巷道进行支护的力学作用。 10.如何根据岩石的单轴压缩试验曲线确定岩石的三种弹模？岩石的三种弹模分别反映岩石的什么特征? 11.岩石在普通试验机上进行单轴压缩试验，试问有哪几种典型的应力应变曲线形式（要求画出相应的曲线）？ 三、判断题： 1.图1所示为被一组节理切割的岩体所处的受力状态（应力圆）以及组成岩体的岩石的强度曲线（a ）和节理强度曲线（b ），图中节理面法线与最大主应力之间的夹角为α。试判别图中表示的分析结果是否正确。 [ ] a.岩体沿节理剪切破坏( ) b. 岩体沿节理剪切破坏( ) 图1 2.设计一条水平坑道断面如图2所示，其长轴与原岩应力分量p 平行，短轴与原岩应力分量q 平行。已知1/>q p 。这样的坑道断面布置将使围岩处于较好的应力状态或是不好的应力状态。 [ ]
四、岩石的强度特征 (1) 在劈裂法测定岩石单轴抗拉强度的试验中，采用的立方体岩石试件的边长为5cm，一组平行试验得到的破坏荷载分别为、、，试求其抗拉强度。 解：由公式σt=2P t/πa2=2×P t×103/×52×10-4=(MPa) σt1=×= σt2=×= σt3=×= 则所求抗拉强度：σt==++/3=。 (2) 在野外用点荷载测定岩石抗拉强度，得到一组数据如下： 试计算其抗拉强度。(K= 解：因为K=，P t、D为上表数据，由公式σt=KI s=KP t/D2代入上述数据依次得： σt=、、、、、、、。 求平均值有σt=。 (3) 试导出倾斜板法抗剪强度试验的计算公式。 解： 如上图所示：根据平衡条件有： Σx=0 τ-P sinα/A-P f cosα/A=0 τ=P (sinα- f cosα)/A Σy=0 σ-P cosα-P f sinα=0 σ=P (cosα+ f sinα) 式中：P为压力机的总垂直力。
σ为作用在试件剪切面上的法向总压力。 τ为作用在试件剪切面上的切向总剪力。 f为压力机整板下面的滚珠的磨擦系数。 α为剪切面与水平面所成的角度。 则倾斜板法抗剪强度试验的计算公式为: σ=P(cosα+ f sinα)/A τ=P(sinα- f cosα)/A (4) 倾斜板法抗剪强度试验中，已知倾斜板的倾角α分别为30o、40o、50o、和60o，如果试样边长为5cm,据经验估计岩石的力学参数c=15kPa，φ=31o，试估计各级破坏荷载值。(f= 解：已知α分别为30o、40o、50o、和60o，c=15kPa，φ=31o，f=， τ=σtgφ+c σ=P(cosα+ f sinα)/A τ=P( sinα- f cosα)/A P( sinα- f cosα)/A= P(cosα+ f sinα) tgφ/A+c ( sinα- f cosα)= (cosα+ f sinα) tgφ+cA/P P=cA/[( sinα- f cosα)- (cosα+ f sinα) tgφ] 由上式，代入上述数据，计算得： P30=15(kN/mm2)×25×102(mm2)/[( sin30 - ×cos30) - (cos30 + ×sin30) tg31] αsinαcosα( sinα- f cosα) (cosα+ f sinα) (cosα+ f sinα) tgφ P 3 0 4 0
主要内容：岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理 论和应用学科，它是力学的一个分支，是探讨岩石对 其周围物理环境中立场的反应。岩石力学是一门 认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的学科。 岩石力学是一门关于岩石的力学效应和工程岩体的 力学行为规律的学科。 地应力：是存在于地层中的未受工程扰动的天然应 力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。它是 引起各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根 本作用力。决定洞室布置的决定性因素之一，稳定性 分析的重要参数。重力作用和构造运动是引起地应力 的主要原因。 地应力的成因：大陆板块边界受压\地幔热对流\板块 边界受压\岩浆侵入\岩体自重应力场 地应力测量基本原理：测量原始地应力就是确定存在 于拟开挖岩体及其周围区域的未受扰动的三维应力 状态，这种测量通常是通过一点一点的量测来完成 的。岩体中一点的三维应力状态可由选定坐标系中的 六个分量σx ，σy ，σz ，τxy ,τyz ,τxz 来表示。直接测量法：由测量仪器直接测量和记录各种应力 量，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计 算获得原岩应力值。间接测量法：借助某些传感元 件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的 间接物理量的变化，然后由测得的间接物理量的变 化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。 应力解除法原理：当需要测定岩体中某点的应力状态 时，人为的将该处岩体单元和周围的岩体分离，此时， 岩体单元上所受的拉力将被解除。同时，该单元体的 几何尺寸也将产生弹性恢复。应用一定的仪器，测定 弹性恢复的应变值或变形值，并且认为岩体时连续、 均质和各向同性的弹性体，于是就可以借助弹性理论 的解答计算岩体单元所受的应力状态。 步骤:(1)在测试地点打大孔(2)从大孔底打同心小孔 (3)在小孔中央位置安装测量探头(4)用薄壁钻头延伸大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除（5）将岩芯与探头一并取回，进行围压率定和温度标定试验。（6）数据修正和处理，计算地应力值 直接测量法(水压致裂法)：原理：水压致裂系统将钻 孔某段封隔起来，并向该段钻孔注入高压水，当水压 超过3σ2-σ1和岩石抗拉强度T之和后，在θ＝0o处，也即所在方位将发生孔壁开裂。设钻孔壁发生初始开裂时的水压为P i，则有P i=3σ2-σ1+T 如果继续向封隔段注入高压水，使裂隙进一步扩展， 当裂隙深度达到3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应 力状态，停止加压，保持压力恒定，将该恒定压力记 为P s,P s应和原岩应力σ2相平衡，即P s2=σ2 在钻孔中存在裂隙水的情况下，如封隔段处的裂隙 水压力为P0,则Pi=3σ2-σ1+T-P0 在初始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合， 然后再重新向封隔段加压，使裂隙重新打开，记裂隙 重开时的压力为P r，则有P r=3σ2-σ1- P0 由以上两式求σ1和σ2就无须知道岩石的抗拉 强度。因此，由水压致裂法测量原岩应力将不涉及岩 石的物理力学性质，而完全由测量和记录的压力值来 决定。 步骤：1）打钻孔到准备测量应力的部位，井将钻孔 中待加压段用封隔器密封起来，钻孔直径与所选用的 封隔器的直径相一致。封隔器一般是充压膨胀式的， 充压可用液体，也可用气体。2）向二个封隔器的隔 离段注射高压水，不断加大水压，直至孔壁出现开裂， 获得初始开裂压力；然后继续施加水压以扩张裂隙， 当裂隙扩张至3倍直径深度时，关闭高水压系统，保 持水压恒定，此时的应力称为关闭压力，记为；最后 卸压，使裂隙闭合。在整个加压过程中，同时记录压 力-时间曲线图和流量-时间曲线图，确定P i，P s值。 3）重新向密封段注射高压水，使裂隙重新打开并记下裂隙重开时的压力P r和随后的恒定关闭压力P s。这种卸压-重新加压的过程重复2—3次，以提高测试数据的准确性。P r和P s同样由压力-时间曲线和流量-时间曲线确定。4）将封隔器完全卸压，连同加压管等全部设备从钻孔中取出。5）测量水压致裂裂隙和钻孔试验段天然节理、裂隙的位置、方向和大小，测量可以采用井下摄影机、井下电视、井下光学望远镜或印模器。 岩石的孔隙性：天然岩石包含着数量不等，成因各异 的孔隙和裂隙，是岩石的重要结构特征之一，统称为 岩石的孔隙性。用孔隙率n表示 水理性：岩石与水相护作用时所表现的性质称为岩石 的水理性。包含岩石的吸水性，透水性，软化性和抗 冻性。 软化性：岩石浸水后强度降低的性能称为岩石的软化 性，岩石的软化性常用软化系数来表示。软化系数是 岩样保水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度 的比值，用小数表示，ηc=σcw/σ c η（η≤1）越小，表示岩石受水的影响越大。 岩石的抗冻性：岩石抵抗冻（胀）融破坏的性能，通 常用抗冻系数表示。岩的抗冻系数是指岩样在±25℃ 的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解，其抗 压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的 抗压强度之比：c f=(σc-σcf)/σ c c f 越大，抗冻性越差。 岩石的强度：岩石在各种荷载作用下达到破坏时所能 承受的最大应力称为岩石的强度。如在单轴压缩荷载 作用下能承受的最大压应力称为单轴抗压强度。进行 岩石强度试验所选用的试件必须是完整岩块，而不应 包含节理裂隙。 影响因素：试件尺寸、试件形状、试件三维尺寸比例、 加载速率、湿度。 岩体的强度：岩体的强度是指岩体抵抗外力破坏的能 力。它有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度之分。 水对岩石强度的影响： 结合水：产生三种作用：连结作用、润滑作用、水楔 作用。 连结作用：将矿物颗粒拉近、接紧，起连结作用。 润滑作用：可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连结变 成水胶连结，导致矿物颗粒间连结力减弱，摩擦力减 低，水起到润滑剂的作用。 水楔作用：当两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补充 到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸着力将水分子 拉到自己周围，在两个颗粒接触处由于吸着力作用使 水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙内挤入。 孔隙压力作用：孔隙压力，减小了颗粒之间的压应力， 从而降低了岩石的抗剪强度，使岩石的微裂隙端部处 于受拉状态从而破坏岩石的连结。 溶蚀－潜蚀作用：岩石中渗透水在其流动过程中可将 岩石中可溶物质溶解带走，有时将岩石中小颗粒冲走，使岩石强度大为降低，变形加大。 除了上述五种作用外，水在冻融时的胀缩作用对岩石 力学强度破坏很大 岩石强度理论：是研究岩石在各种应力状态下的强度 准则的理论，强度准则又称破坏判据，它表征岩石在 极限应力状态下(破坏条件)的应力状态和岩石强度 参数之间的关系。 库仑准则：观点：①岩石破坏为剪切破坏；②岩石抗 能力由两部分组成（内聚力、内摩擦力）。③强度准 则形式－直线型：τ=C+σtanφ应用：①判断岩 石在某一应力状态下是否破坏（用应力圆）。②预测 破坏面的方向③进行岩石强度计算。评价：①是最 简单的强度准则，是莫尔强度理论的一个特例。②不 仅适用于岩石压剪破坏，也适用于结构面压剪破坏。 ③不适用于受拉破坏。 莫尔强度理论的评价： 优点：①适用于塑性岩石，也适用于脆性岩石的剪切 破坏；②较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强 度特征；③解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破 坏现象；④简单、方便:同时考虑拉、压、剪,可判断 破坏方向. 不足：①忽视了σ2 的作用，误差：±10％； ②没有考虑结构面的影响；③不适用于拉断破坏； ④不适用于膨胀、蠕变破坏。 格里菲斯强度理论 基本假设（观点）：①物体内随机分布许多裂隙；② 所有裂隙都张开、贯通、独立；③裂隙断面呈扁平椭 圆状态；④在任何应力状态下，裂隙尖端产生拉应力 集中，导致裂隙沿某个有利方向进一步扩展。⑤ 最终在本质上都是拉应力引起岩石破坏。 优点：①岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩 石的真实情况；②证明了岩石在任何应力状态下都是 由于拉伸引起破坏；③指出微裂隙延展方向最终与最 大主应力方向一致。不足：①仅适用于脆性岩石， 对一般岩石莫尔强度准则适用性远大于Griffith准 则。②对裂隙被压闭合，抗剪强度增高解释不够。③ Griffith准则是岩石微裂隙扩展的条件，并非宏观破 坏。 流变：指材料的应力-应变关系与时间因素有关的性 质，材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变 现象。岩石的变形不仅表现出弹性和塑形，而且也具 有流变性质，岩石的流变包括蠕变、松弛、弹性后效。 蠕变是当应力不变，应变随时间增加而增长的现象。 蠕变三水平，蠕变三阶段（减速、等速、加速）不 稳定蠕变稳定蠕变松弛是当应变不变，应力随 时间增加而减小的现象。弹性后效是加载或卸载 时，弹性应变滞后于应力的现象。锚杆的作 用力 锚杆支护是通过布置在岩体内的锚杆及其辅助构件 所提供的各种作用力，使岩体中的应力状态得到一定 改善，并使岩体的变形模量及强度指标得到一定的提 高，从而对岩体变形及破坏产生一定的控制，最终达 到加固、支护的效果。概括起来，锚杆及其辅助构件 对岩体的作用力包括锚杆的轴向作用力、锚杆的横 （或斜）向作用力以及锚杆尾部辅助构件（如托盘、 刚梁、锚网等）对岩体施加的托锚力等。 锚杆的轴向作用力 轴向作用力是指锚杆作用于岩体的平行于杆体 长度方向的作用力，是锚杆最主要的作用力，它是锚 杆与岩体有机结合的保证，也是产生托锚力的必要条 件。轴向作用力情况主要可由锚杆的轴向正应力（锚 杆横截面上的正应力）或轴力（锚杆横截面上轴向应 力的合力）和粘锚力（锚杆与围岩接触面上的剪切作 用力）来反映。数值模拟研究结果表明，锚杆与围岩 性能的相对差异程度、锚固体所处的应力场特征、锚 固方式以及锚固长度等不相同时，轴向作用力的产生 机理、作用力大小及其分布特征等也不尽相同。 通常，锚杆的轴向变形模量大于岩体的轴向变形 模量，而锚杆的泊松比小于岩体的横向变形模量，由 此导致在同一应力场作用下两者变形量大小及相对 位移大小的差异，锚杆的轴向作用力即因此而产生。 通常，锚杆的作用效果就是对岩体在应力场作用下所 发生的变形产生约束，即当岩体产生拉伸变形时锚杆 给其以挤压作用，当岩体产生压缩变形时锚杆给其以 拉伸作用。轴向作用力的产生方式因锚固方式的不同 而有所差异：机械式锚固时，轴向作用力主要靠锚杆 与岩体间的摩擦作用产生；粘结式锚固时，轴向作用 力靠由锚固剂所形成的锚杆与围岩间的粘结及摩擦 作用而产生。 锚杆的横向作用力 锚杆的横向作用力指锚杆因对围岩沿锚杆轴向 以外的任意方向发生剪切变形及围岩间相对位移的 约束作用而在横截面及斜截面上所产生的剪应力以 及在粘结面（锚杆表面）上所产生的法向应力。这种 约束作用主要包括阻止围岩沿弱面滑移、阻止围岩中 产生新的剪切破坏面以及阻止围岩中的块体产生相 对回转等作用。 通常，在一定应力场的作用下岩体中会产生以下 类型的横向位移或位移趋势：1）各部分间会沿弱面 发生相对错动；2）沿特定方向产生新的剪切破坏面 并沿此破坏面发生错动；3）碎块状岩体发生转动。 安装锚杆后这些横向位移将受到锚杆的约束，锚杆中 的横向作用力也由此而产生。横向作用力产生的条件 可概括为三个：①锚固范围内的围岩产生一定量的横 向（斜向）剪切变形甚至相对错动。②锚杆与围岩紧 密接触，以使锚杆与岩体之间具备良好的传力性能。 ③锚杆要具有一定的抗剪切强度及刚度，以使锚杆对 岩体的横向变形产生较强的灵敏性和控制作用。 锚杆的托锚力 托锚力是指锚杆辅助构件（托盘、刚梁、锚网等） 给围岩表面施加的挤压作用力。托锚力的大小等于锚 尾处锚杆的轴力，因此，其影响因素与锚杆轴力分布 特征的影响因素基本相同，主要包括锚杆与围岩的性 质差异、锚固方式、锚固后围岩应力场的改变等，同 时还与预应力大小以及锚杆辅助构件的配置及其性 能等因素有关。通常，在锚杆最大轴力相等的条件下， 端锚时的托锚力大于全长锚固时的托锚力。 锚杆对岩土体作用的力学本质 在不同岩、土体条件下锚杆表现出不同的作用机 理，如对层状岩体的组合作用、对松碎岩、土层的挤 压作用、对节理岩体的楔固作用以及对软弱危石的悬 吊作用等。尽管锚杆的作用机理因岩、土体条件的不 同而有所差异，但是，其作用本质可归结为改善被锚 岩、土体的应力状态，提高其强度指标，形成具有较 高强度指标及较强变形适应性的锚固体。因此，锚杆 的作用效果很大程度上可由锚固体力学性质指标的 改变情况来衡量。 迄今为止，国内外关于锚杆作用可提高岩、土体强度 的观点已趋于一致，但对其途径及机理的认识还有待 商榷。 锚杆支护作用原理悬吊理论 悬吊理论认为:锚杆支护的作用就是将硐室较软弱 岩层悬吊在上部稳定岩层上，以增强较软弱岩层的 稳定性。硐室开挖以后，由于应力状态的改变，围 岩中一定区域内的松软岩层可能发生松动和破裂现 象，或由于被弱面切割的岩块因失去约束而成为关 键块体，即出现危石，此时锚杆的作用就是利用其 抗拉能力将松软岩层或危石悬吊于上部稳定岩层之 上。 悬吊理论直观的揭示了锚杆的悬吊作用，在分析过 程中不考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩 体分开，与实际情况存在一定差距。如果顶板中没有 坚硬稳定岩层或顶板软弱岩层较厚，围岩破碎区范围 较大，无法将锚杆锚固到上面坚硬岩层或者未松动岩 层，悬吊理论就不适应。 组合梁理论 组合梁理论认为：顶板锚杆的作用，一方面体现 在锚杆的锚固力增加了各岩层间的接触压力，避免各 岩层间出现离层现象；另一方面增加了岩层间的抗剪 刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将作用范围内的 几个岩层锚固成一个较厚的组合岩梁。这种组合岩梁 在上覆岩层载荷的作用下，其最大弯曲应变和应力大 大减小，挠度也显著减小，且组合梁越厚，梁内的最 大应力、应变和梁的挠度也就越小 组合梁理论适用于顶板由多层小厚度连续性岩 层组成的巷道，其原理是通过锚杆的轴向作用力将顶 板各分层夹紧，以增强各分层间的摩擦作用，并借助 锚杆自身的横向承载能力提高顶板各分层间的抗剪 切强度以及层间粘结程度，使各分层在弯矩作用下发 生整体弯曲变形，呈现出组合梁的弯曲变形特征，从 而提高顶板的抗弯刚度及强度。组合梁理论很好的解 释了层状岩体锚杆的支护作用，但在分析中，将锚杆 作用与围岩的自稳作用分开，与实际情况有一定差 距。并且，随着围岩条件的变化，在顶板较破碎、连 续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。 组合拱理论 研究表明，在弹性体上安装具有预应力的锚杆，能形 成以锚头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。它不仅能 保持自身的稳定，而且能承受地压，阻止围岩的松动 和变形，这就是挤压加固拱。其原理是通过锚杆的轴 向作用力在围岩中形成拱形压缩带，即通过锚杆的轴 向作用力将围岩中一定范围岩体的应力状态由单向 （或双向）受压转变为三向受压，从而提高其环向抗 压强度指标，使该压缩带既可承受其自身重量，又可 承受一定的外部载荷。 锚杆一方面在锥形体压缩区内产生压应力，增加 节理裂隙面或岩块间的摩擦阻力，防止岩块的转动和 滑移，亦即增大了岩体的粘结力，提高了破碎岩体的 强度；另一方面，锚杆产生的压应力，改善了围岩应 力状态，使压缩带内的岩石处于三向受力状态，从而 使岩体强度得到提高，这就是挤压加固拱的力学特 征。 组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作 用机理，但在分析过程中没有深入考虑围岩—支护的 相互作用，只是将各支护结构的最大支护力简单相 加，从而得到复合支护结构总的最大支护力，缺乏对 被加固岩体本身力学行为的进一步探讨，计算也与实 际情况存在一定差距，一般不能作为准确的定量设 计，但可作为锚杆设计和施工的重要参考。 围岩与支架的共同作用： 支架所受的压力及变形，来自于围岩在自身平衡过程 中的变形或破裂，而导致的对支架的作用。因此，围 岩性态及其变化状态对支护的作用有重要影响。另一 方面，支护以自己的刚度和强度抑制岩体变形和破裂 的进一步发展，而这一过程同样也影响支护自身的受 力。于是，围岩与支护形成一种共同体；共同体两方 面的耦合作用即称为围岩-支架共同作用 喷射混凝土支护原理及其作用 喷射混凝土支护是以压缩空气为动力，用喷枪将细骨 料混凝土以喷射的方法覆盖到需要维护的岩面上，凝 结硬化后形成混凝土层结构的支护方式，它除了起一 定的支护作用外，还有及时封闭岩面，隔绝水、湿气 和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低。其作 用主要表现在以下四个方面：1）加固与防止风化作 用2）改善围岩应力状态作用3）柔性支护结构作用 4）保持围岩的整体结构与锚杆联合使用时，主 要是用于避免锚头部位锚杆间土体的风化和松脱，可 以起到加强锚杆锚固的作用。 狭义地压：指围岩作用在支架上的压力 广义地压：巷道顶板、底板或两侧的移近，收敛,底 鼓，围岩的微观或宏观破裂，岩层移动，片帮冒顶、 支架破坏，采场垮塌等 全应力－应变曲线的特征：①孔隙裂隙压密阶段 （OA段）：即试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐 闭合，岩石被压密，形成早期的非线性变形，σ－ε 曲线呈上凹型。在此阶段试件横向膨胀较小，试件体 积随载荷增大而减小。本阶段变形对裂隙化岩石来说 较明显，而对坚硬少裂隙的岩石则不明显，甚至不显 现。②弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC 段〕：该阶段的应力—应变曲线成近似直线型。其中， AB段为弹性变形阶段，BC段为微破裂稳定发展阶段。 ③非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段（CD 段）：C点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称为屈 服点。破裂不断发展，直至试件完全破坏。试件由体 积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速率迅速增 大。④破裂后阶段（D点以后段）：岩块承载力达到 峰值强度后，其内部结构遭到破坏，但试件基本保持 整体状。到本阶段，裂隙快速发展，形成宏观断裂面。 此后，岩块变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑 移，试件承载力随变形增大迅速下降，并降到零。 岩体稳定性：是指处于一定时空条件的岩体在各种力 系的作用下可能保持其力学平衡状态的程度，同时包 含了人工施筑的结构物的稳定，以及围岩自身的稳 定。两者往往是共存的。 影响因素：1岩体内的应力及其强度是决定围岩稳定 的首要因素，当岩体应力超过强度而设置支护时，支 护应力与支护强度便成了岩石工程稳定的决定性因 素。2空间特征（水文地质条件）地下水状态影响 岩石的力学性质，主要软弱结构面产状的组合关系影 响工程轴线或走向线的方位，若某一陡倾角结构面， 走向近乎平行工程轴线方位，对地下工程稳定很不 利；结构面的发育程度、规模大小、组合形式等是决 定结构体的形状、方位、大小，控制岩体稳定性的重