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岩体力学考试

岩体力学

概念

1.岩石的软化系数：岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值。

2.岩石的单轴抗压强度：在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力。

3.结构面：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。

4.岩石的质量指标RQD：大于10cm的岩心累计长度与钻孔进尺长度之比的百

分比。

5.岩体的流变：岩石的变形或应力随时间而变化的现象叫流变。

6.围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破

坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。

7.岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用

的科学，是一门应用型基础学科。

8.围岩应力：

9.地下洞室：地下洞室指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑

物。

10.围岩抗力：围岩对衬砌的反力，称为围岩抗力。

简答

1.在单向压缩荷载下，岩石试件的破坏形式是怎么样？

①孔隙裂隙压密阶段OA：δ—

E 曲线呈上凹型，曲线低斜

率随应力增大而逐渐增大，

表明微裂隙的闭合开始较

快，后逐渐减慢。

②弹性变形至微破裂稳定发展

阶段AC：微破裂稳定发展阶

段的变形主要表现为塑性变

形，试件内开始出现新的微破裂，并随应力的增加而逐渐发展，当荷载保持不变时，微破裂也停止发展。

③非稳定发展阶段CD：进入本阶段后，微破裂的发展出现了质的变化。

④破坏后阶段D点以后：岩块承载力达到峰值后，其内部结构完全破坏，但试

件仍基本保持整体状。

2.岩石的单向压力条件下，变形曲线类型及特征如何？

直线型：通过原点的直线，其方程为p＝f(W)＝KW；加压过程中W随p成正比增加；岩体岩性均匀、结构面不发育或结构面分布均匀

上凹型：曲线方程为p＝f(W)，dp/dW随p增大而递增，dp/dW＞0；层状及节理岩体多呈这类曲线

上凸型：曲线方程为p＝f(W)，dp/dW随p增加而递减，d2p/dW2＜0。；结构面发育且有泥质充填的岩体、较深处埋藏有软弱夹层或岩性软弱的岩体常呈这类曲线

复合型：p-W曲线呈阶梯或“S”型。结构面发育不均或岩性不均匀的岩体，常

呈此类曲线。

3.岩体的初始应力分布规律。

水平应力场—两个应力轴呈水平或与水平面夹角小于30度，另一个主应力轴垂直于水平面或与水平面夹角大于或等于70度。

非水平应力场—一个主应力轴与水平面夹角在45°左右，另外两个主应力轴与水平面夹角在0~45 °间变化。

4.典型的蠕变曲线分哪几个阶段？其特征如何？

Ⅰ：AB段-初始蠕变阶段：曲线呈下凹型，特点市应变最初随时间

增大较快，但其应变率随时间迅速递减，到B点达到最小值。

Ⅱ：BC段-等速蠕变阶段：曲线呈近似直线，即应变随时间近似等

速增加。

Ⅲ：CD段-加速蠕变阶段：至本阶段蠕变加速发展直至岩块破坏。

5.岩体泥化夹层特征？

1由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构；2粘粒含量很高；3含水量接近或超过塑限，密度比原岩小；4常具有一定的胀缩性；5力学性质比原岩差，强度低，压缩性高；6由于其结构疏松，抗冲刷能力差，因而在渗透水流的作用下，易产生渗透变形。

6.静水压力状态（=1），深埋圆形洞室二次应力分布规律如何？

1 围岩内重分布应力与θ角无关，仅与R0和σ0有关。

2 由于τrθ=0，则σr，σθ均为主应力，且σθ恒为最大主应力，σr恒为最小主应力。

3 当r＝R0(洞壁)时，σr=0，σθ=2σ0，可知洞壁上的应力差最大，且处于单向受力状态，说明洞壁最易发生破坏。

4 r增大，σr增大，σθ减小，都渐趋于σ0值。

在理论上，σr，σθ要在r→∞处才达到σ0值，但实际上σr，σθ趋近于σ0的速度很快，当r=6R0时，σr和σθ与σ0接近。σr+σθ=2 σ0

5 一般认为，地下洞室开挖引起的围岩分布应力范围为6R0。

7.岩石抗拉试验有哪几种类型？简要说明原理。

直接拉伸法是将圆柱状试件两端固定在材料试验机的拉伸夹具内，然后对试件施加轴向拉荷载至破坏。

劈裂试验是用圆柱体或立方体试件，横臵于压力机的承压板上，且在试件上、下承压面上各放一根垫条。然后以一定的加荷速率加压，直至试件破坏。

点荷载试验是将试件放在点荷载仪中的球面压头间，加压至试件破坏，利用破坏荷载求岩块的点荷载强度。

8.普氏理论有哪几种假定？洞顶和侧壁围岩压力是什么？

1由于结构面切割，围岩为松散体，但存在一定的内聚力；2洞顶塌落成自然平衡拱，洞顶压力由拱内岩体自重构成；3侧壁产生两个破裂面，且面与侧面成（45—δ/2）；4采用坚固性系数f=c/δ+tan (弹脆性f=Rc/10);5洞顶只承受压力，

不承受拉力。

侧壁围岩压力为滑移块体A ′EL 或 B ′MF 的自重在水平方向上的投影。按土压力理论计算：侧壁围岩压力：

9. 岩爆是什么？发生条件有哪些？

岩爆，也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。

1）围岩应力条件：一是用洞壁的最大环向应力σθ与围岩单轴抗压强度σc 之比值作为岩爆产生的应力条件；一是用天然应力中的最大主应力σ1

与岩块单轴抗压强度σc 之比进行判断。

2)岩性条件：弹性变形能系数ω当ω＞70％时，会产生岩爆，ω越大发生岩爆的可能性越大。

应变能消耗比：岩石单向压缩时，达到强度极限前积累于岩石内的应变能与强度极限后消耗于岩石破坏的应变能之比。

n ＜1时，不会发生岩爆；n ＞1时，可能发生岩爆。

10. 规则锯齿状结构面在不同应力条件下其剪切破坏方式怎样？

? ① 当σ较小时，上盘岩块上下运动，产生爬坡效应，增大了τ

? ②当σ较大时，将剪断凸起而运动，也增大了τ

11. 岩石中蠕变模型M 体和K

体是由哪些理想模型组成的？组合后岩石的应力主应变发生了怎么样变化？ Maxwall 模型

应变发生了变化

Kelvin 模型应力发生了变化

12. 岩石块体变形应力—应变为非直线关系时，变形模量有几种类型？各自如何定义的？

3种

初始模量(Ei)指曲线原点处的切线斜率

切线模量(Et)指曲线上任一点处切线的斜率，在此特指中部直线段的斜率割线模量(Es)指曲线上某特定点与原点连线的斜率，通常取σc ／２处的点与原点连线的斜率

一、判断题：

1.结构面组数越多，岩体强度越接近于结构面强度。（∨）

2.岩石三向抗压强度不是一个固定值，将随围压变化而改变。（∨）

3.流变模型元件并联组合时，各元件满足应力相等，应变相加关系。（×）

4.在未受开采影响的原岩体内存在着原岩应力，其方向与水平方向垂直。（×）

5.岩石抗压强度值的离散系数越大，说明岩石抗压强度平均值的可信度越高。（×）

6.根据服务年限要求，矿井运输大巷应按照等应力轴比设计其断面尺寸。（×）

7.岩石蠕变与岩石类别有关，与应力大小有关。（∨）

8.有粘聚力的固结岩体体，由地表开始侧压力与深度成线性增长。（×）

9.椭圆断面巷道，其长轴方向与最大主应力方向一致时，周边受力条件最差。（×）

10.在力学处理上，弱面不仅能承受压缩及剪切作用，还能承受拉伸作用。(×)

1．结构面组数越多，岩体越接近于各向异性。（×）

2．流变模型元件串联组合时，各元件满足应变相等，应力相加关系。（×）

3．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。（×）

4．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。（∨）

5．软岩破坏为渐进过程，首先对破坏部位支护，可使软岩控制取得好的效果。（∨）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．对无粘聚力的松散体，由地表开始侧压力即与深度成线性增长。（∨）

10巷道返修是一种较好的巷道支护对策。（×）

1.水库蓄水前，河间地块存在地下分水岭，蓄水后将不会产生库水向邻谷的渗漏。×

2.斜坡变形的结果将导致斜坡的破坏。×

3.在岩土体稳定性评价中，由于边界条件、荷载条件、岩土体强度等难以精确确定，通常在

设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综合确定一经验值，此即稳定性系数。×

4.地震烈度是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小来确定。×

5.用标准贯入试验判定砂土液化时，若某一土层的实际贯入击数小于临界贯入击数，则该土

层液化。√

岩石力学复习题 2解析

《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

2011岩石力学考试试题(含答案).

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

岩石力学考试试题(含答案)

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 ）。（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（ C ）。（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（ C ）。（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 ）。（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？（ D ）（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 ）（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（ C ）（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（ B ）（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 ）（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

岩体力学——题库9套题

《岩石力学》练习题九双击自动滚屏学院：环境工程学院课程名称：岩石力学命题人：专业班级：学号：学生层次：第页共页一、解释下列术语（18分，每小题3分） 1.岩石的峰值强度 2.隧道围岩应力 3.岩体结构 4.剪切破坏 5.岩石的渗透性 6. 蠕变二、问答题（47分） 1.简述新奥法法支护的设计原理和施工方法。（8分） 2.在静水压力状态下，围岩应力的分布有何特征？（10分） 3.简述岩石力学中常用的莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论的基本假设与适用条件？（12分） 4.体积应变曲线是怎样获得的？它在分析岩石的力学特征上有何意义？（10分） 5.解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别和相互关系？（7分）三、计算题（35分） 1. 已知某岩体的抗剪强度指标为粘结力c=2Mpa、内摩擦角υ＝30°，它的抗拉强度σt＝－1Mpa。已测出该岩体中某点的最大主应力σ1＝12MPa，最小主应力σ3＝3Mpa。试分别用莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论判断该点的岩石是否破坏。（20分） 2. 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υ的值。（15分）《岩石力学》练习题八双击自动滚屏学院：环境工程学院课程名称：岩石力学命题人：专业班级：学号：学生层次：第页共页一、解释下列术语（18分，每小题3分） 1.残余强度 2.岩体原始应力 3.岩体结构 4.塑性破坏 5.岩石的渗透性 6. 岩石的RQD质量指标

二、问答题（47分） 1.用应力解除法测岩体应力的基本原理是什么？（8分） 2.简述新奥法法支护的设计原理和施工方法。（10分） 3.简述岩石力学中常用的莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论的基本假设与适用条件？（12分） 4.在实验室用岩块制成的岩石试件测出的岩石强度及变形参数一般不能直接用于工程设计，为什么？（10分） 5.解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别和相互关系？（7分）三、计算题（35分） 1. 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υ值。（15分） 2. 已知某岩体的抗剪强度指标为粘结力c=2Mpa、内摩擦角υ＝30°，它的抗拉强度σt＝－1Mpa。已测出该岩体中某点的最大主应力σ1＝12MPa，最小主应力σ3＝3Mpa。试分别用莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论判断该点的岩石是否破坏。（20分）《岩石力学》练习题七双击自动滚屏学院：环境工程学院课程名称：岩石力学命题人：专业班级：学号：学生层次：第页共页一、解释下列术语（18分，每小题3分） 1.岩体结构 2.冲击地压 3.长期强度 4.岩石的RQD质量指标 5.岩石的渗透性 6.莫尔强度理论二、问答题（47分） 1.解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别和相互关系？（8分） 2.岩体中的天然应力是哪些因素引起的？（10分） 3.简述岩石力学中常用的莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论的基本假设与适用条件？（12分） 4.简述新奥法法支护的设计原理和施工方法。（10分）

岩石力学试题及答案

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（）。

岩体力学试卷(答案)

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；

高等岩石力学试题答案1

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： ?στtan +=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： ()στf = 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： () 3211t b b σσσασ=+--α ασσσ++≤1312 ()t b b σασσσ=-++31211 αασσσ++≥1312 式中α和b 为两个材料常数，是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里，上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表面。 (2). 屈服强度准则 a. Tresca 屈服准则

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。

东北大学2020级自命题大纲-矿山岩体力学

2020年硕士研究生统一入学考试矿山岩体力学第一部分考试说明一、考试性质矿山岩体力学学是东北大学资源与土木工程学院采矿工程专业、矿业工程专业硕士生（采矿方向）入学考试的专业基础考试科目，考试对象为参加东北大学资源与土木工程学院采矿工程专业、矿业工程专业（采矿方向）2020年全国硕士研究生入学考试的准考考生。二、考试形式与试卷结构 1. 答卷方式：闭卷，笔试 2. 答题时间：180分钟 3. 考试题型及比例(均为约占) 术语解释15% 简答题15% 计算题20% 分析、论述题30% 应用题20% 4. 参考书目赵文. 《岩石力学》，中南大学出版社，2010 蔡美峰. 《岩石力学与工程》，科学出版社，2002 郑永学. 《矿山岩体力学》，冶金工业出版社，1988 Brady B.H.G., Brown E.T./佘诗刚、朱万成、赵文等译. 《地下采矿岩石力学/Rock Mechanics for Underground Mining》，科学出版社， 2010

第二部分考查要点一、基础知识 1．完整岩石的物理性质、力学性质、影响因素等； 2．岩体结构及岩体力学性质，结构面的力学性质、岩体质量评价；3．地应力及其测量方法； 4．岩石支护与加固 5．相似材料模型 6．岩石力学数值分析方法分类及其适用条件二、露天矿边坡 1．露天边坡稳定性的影响因素、破坏形式； 2．稳定性分析和计算； 3．露天矿边坡的治理。三、金属矿床地下开采 1.与地压有关的概念，围岩与支架力学模型； 2.巷道地压、竖井地压、采场地压、地压控制方法； 3.采空区处理、井巷维护原则与支护

岩体力学复习题(整理)

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。

《岩体力学》课后习题附答案

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。

岩石力学试卷二试题及答案B

20 ～20 学年第学期级地质工程、岩土工程专业岩石力学试题学号：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

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

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θ σ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. )(42x 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

岩体力学计算题

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

岩石力学考试知识点

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

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