二、岩块和岩体的地质基础
一、解释下例名词术语
5、节理密度：反映结构面发育的密集程度，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。
10、岩体：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，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。
11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。
12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。
14、岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。
二、简答题
(1) 岩体中的结构面按成因有哪几种分法？分别是什么？
答：结构面的成因类型分成两种，一是地质成因类型，根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类；按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。
(2) 结构面的连续性有几种定义方法？如何定义？
结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续系数和面连续性系数表示。线连续性系数是指结构面迹线延伸方向单位长度内贯通部分的总和；面连续性系数是指结构面单位面积内贯通部分面积的总和。
(5) 在我国，通常将岩体结构分为哪几类？.
将岩体结构划分为5大类，即：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。
(6) 通常用哪些指标评价岩体的风化程度？
答：岩石的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述，定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。国标《岩土工程勘察规范》中提出用风化岩块的纵波速度、波速比和风化系数等指标来评价岩块的风化程度。
(7) 怎样用软化系数评价岩体的软化？
答：岩石浸水饱和后强度降低的性质称为岩石的软化性。软化性用软化系数K R表达，它定义为岩石饱和抗压强度与干抗压强度之比。当软化系数K R>0.75时，岩石的软化性弱，同时也说明岩石的抗冻性和抗风化能力强，而K R<0.75的岩石则是软化性较强和工程地质性质较差的岩石。
(8) 按岩体力学的观点，岩体具有什么样的力学特征？
答：非均质、非连续、各向异性。
(9) 岩体的不连续性是如何表现的？
答：岩体中存在的各种结构面，如断层，节理、劈理、层理、卸荷裂隙、风化裂隙等，使介质材料在空间的连续性中断。
(10) 为什么说岩体具有不均匀的物理力学性质？
答：岩体物理力学性质的不均匀性由物质组成不均匀和节理发育不均匀形成。物质组成的不均匀主要是组成岩体的岩块岩性的差别，如砂页岩互层，泥岩夹灰岩等。节理发育不均匀主要是在不同地质构造部位或不同岩石类型中，节理发育差别，如褶皱核部与翼部，砂岩与页岩中等。
(11) 岩体的各向异性怎样产生的？
答：主要是层理、节理、片理面、片麻理面等的存在，造成平行结构面方向和垂直结构面方向物理力学性质不同。
(12) 怎样确定节理粗糙度系数JRC？
答：在实际工作中，可用结构面纵剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面，然后与标准剖面进行对比，即可求得结构面的粗糙系数JRC。
(13) 怎样测定节理壁抗压强度JCS？
答：一般用回弹仪在野外测定，确定方法是：用试验测得的回弹值，查图或用公式计算，求得JCS。
(14) 怎样测定节理张开度？
答：用标准的各种不同厚度的钢片（即厚薄规）插入张开的节理中，若两者正好吻合，则钢片的厚度即为所测节理的厚度，或者用楔型塞尺测量。
四、岩石的强度特征
一、解释下例名词术语
1、岩石的强度：岩石在达到破坏前所能承受的最大应力。
2、岩石的抗压强度：在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，也叫单轴极限抗压强度。
3、峰值强度：岩石完全破坏时的应力值。即试件承载力达到最大时的应力值。
4、残余强度：岩石完全破坏后而仅有内摩擦力的强度。
5、岩石的抗拉强度：岩石试件在单向拉伸时能承受的最大拉应力。
6、岩石的抗剪强度：在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力。
7、巴西试验：为了测定岩石抗拉强度而进行的劈裂试验，是测定岩石抗拉强度的间接试验。
8、劈裂破坏试验：用圆柱体或立方体试件，横置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，直到试件破坏从而测出岩石抗拉强度的试验。
9、倾斜板剪切试验：将立方体试件，置于可变角度的倾斜板剪切夹具中，然后在压力机上加压直至试件沿预定的剪切面破坏从而求出岩石抗剪强度的一种试验方法。
10、点荷载试验：将试件放在点荷载仪中的球面压头间，然后通过油泵加压至试件破坏，利用破坏时的荷载大小可计算求得岩块的最大拉应力的一种试验方法。
11、三轴压缩试验：试件在三向应力作用下进行压缩从而求出试件抵抗的最大的轴向应力的试验方法。 12、真三轴试验：在三轴压缩试验中，当三轴向主应力不相等时即（σ1>σ2>σ3）所做的压缩试验。 13、等围压试验：在三轴试验中，当侧向应力互相相等时（即σ1>σ2=σ3）所做得压缩试验。 14、劈裂破坏：试件在轴向压应力作用下，由于减小或消除了端部约束，沿压应力垂直方向发生的拉裂破坏。 15、对顶锥破坏：试件在轴向压应力作用下，由于试件端部横向约束，形成的锥形剪切破坏。
16、端部效应：试件试验时端面条件对岩块强度的影响，其产生原因一般认为是由于试件端面与压力机板间的磨擦作用，改变了试件内部的应力分布和破坏方式，进而影响岩块的强度。
17、直剪试验：将试件放在直剪仪上，试验时，先在试件上施加法向压力，然后在水平方向逐级施加水平剪力，直到试件破坏从而求得试件抗剪强度的试验方法。
二、 简答题
(1) 在岩石的单轴压缩试验中，试件的高径比、尺寸、加载速率怎样影响岩石的强度？
答：一般说来，高径比越大，岩石的强度越低。试件尺寸越大，岩石强度越低。加荷速率越大，岩石的强度越大。
(4) 请描述岩石点荷载试验的制样、试验、资料整理的过程和计算方法。
答：以一段长度为直径1~1.4倍的圆柱状岩芯，在其中部对称的两点上施加点荷载至破坏，破坏方式是岩蕊通常沿纵截面，有时沿横截面被劈裂，也可以沿岩蕊的轴向在中心线上两点施加荷载使岩蕊劈裂，单轴抗拉和抗压强度计算公式如下：
单轴抗拉强度计算公式：2KD KI S s t == 单轴抗压强度计算公式：S c =(22.8~23.7)I s(50) 三、 计算题
(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16.7、17.2、17.0kN ，试求其抗拉强度。
解：由公式σt =2P t /πa 2=2×P t ×103/3.14×52×10-4=0.255P t (MPa) σt1=0.255×16.7=4.2585
σt2=0.255×17.2=4.386 σt3=0.255×17.0=4.335
则所求抗拉强度：σt ==(4.2585+4.386+4.335)/3=4.33MPa 。 (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 =0.96)
解：因为K =0.96，P t 、D 为上表数据，由公式σt =KI s =KP t /D 2代入上述数据依次得：
σt =8.3、9.9、10.7、10.1、7.7、8.7、10.4、9.1。
求平均值有σt =9.4MPa 。
(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 =0.01)
解：已知α分别为30o、40o、50o、和60o，c =15kPa ，φ=31o，f =0.01，
τ=σ tg φ+c
σ=P (cos α+ f sin α)/A τ=P ( sin α- f cos α)/A
P ( sin α- f cos α)/A = P (cos α+ f sin α) tg φ/A +c ( sin α- f cos α)= (cos α+ f sin α) tg φ+cA /P P =cA /[( sin α- f cos α)- (cos α+ f sin α) tg φ]
由上式，代入上述数据，计算得：
P 30=15(kN/mm 2)×25×102(mm 2)/[( sin30 - 0.01×cos30) - (cos30 + 0.01×sin30) tg31]
(6) 在岩石常规三轴试验中，已知侧压力σ3分别为5.1MPa 、20.4MPa 、和0MPa 时，对应的破坏轴向压力分别是
179.9MPa 、329MPa 、和161MPa ，近似取包络线为直线，求岩石的c 、φ值。.
1．图解法
由上图可知，该岩石的c 、φ值分别为：28MPa 、52°。 2．计算法 由M-C 准则φ
σσσσφctg 2sin 313
1c ++-=
变形)sin 1()sin 1(cos 231φσφσφ+--=c （1）
考虑Coulomb 曲线为直线，则强度线应与Mohr 圆中的任意两圆均相切，此时的c 、φ值相等，则任一圆都满足
（1）式。设任意两圆中的应力分别为2
3
211311,,σσσσ和，由（1）式得 )sin 1()sin 1()sin 1()sin 1(2
3211311φσφσφσφσ+--=+--
整理得
φ
φσφσσσσσσσσσφcos 2)
sin 1()sin 1()
()()()(sin 312
313211
12
3132111+--=
-+----=c
将已知数据代入计算结果如下：
σ1 σ3 φ c
179.9 5.1 54.47565 20.85393 329 20.4 51.57658 28.05152 161
0 35.09963 41.81673
计算结果分析，第一组数据与第三组数据计算结果明显低于第一组与第二组数据和第二组与第三组数据的计算结果，考虑包络线为外包，故剔除第一组数据与第三组数据计算结果，取平均后得：φ=53.02611°，c=24.45272MPa 。
(7) 某岩石的单轴抗压强度为164.5MPa ，φ=35.2°，如果在侧压力σ3=40.8MPa 下作三轴试验，请估计破坏时的轴向荷载是多少？ 解：已知如图所示：
ΔAOC ≌ΔABC 得：AF
AC c r =
1 即：
φ
φcsc tan c 1
1c r c c r +=
因为：r 1=82.25 MPa ，φ=35.2°， 所以求得：c=42.64 MPa
所以：AO=c ctan φ=60.45 MPa
ΔABC ≌ΔADE 得：231
21AO tan c r r c AE AC r r +++=
=σφ 解得：r 2=137.76 MPa 所以σ1=40.8+2×137.76=316.32 MPa
五、岩石的变形特征
一、 解释下例名词术语
7、弹性滞后：多数岩石的大部分弹性变形在卸荷后能很快恢复，而小部分（约10%~20%）须经过一段时间才能恢复，这种现象称为弹性滞后。.
8、塑性滞环：岩石在循环荷载条件下，每次加荷，卸荷曲线都不重合，且围成一环形面积，即塑性滞环。. 9、岩石的记忆：每次卸载后再加载到原来的应力后继续增加荷载，即逐级循环加载，则新的加载曲线段将沿着卸载前的加载曲线方向上升的形象。
12、疲劳强度：岩块在高于弹性极限的某一应力下反复加载、卸载时将导致试件进一步的变形，发生破坏时的应力低于单轴抗压强度，这一应力称为疲劳强度。
13、岩石的流变性：岩石的变形和应力受时间因素的影响，在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力随时间而变化的现象叫流变。
19、长期强度：把出现加速蠕变的最低应力值称为长期强度。
20、力学介质模型：用已知边与变形关系的简单元件来描述固体物质在受力条件下的变形特征。用于模拟某种物质的力学性质而用其它具有相似性质的材料建立的模型。
21、体积应变曲线：用于描述岩石所受应力与体积应变相互关系的曲线称为体积应变曲线。
22、初裂：岩石在荷载作用下，经过弹压压缩阶段，岩石体内开始出现微小裂缝的过程，称为初裂。
二、简答题
(4) 简述三轴条件下岩石的变形特征。
答：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，且由脆性转化为延性，岩石由脆性转化为延性的临界围压称为转化压力，岩石越坚硬，转化压力越大，反之亦然。
六、岩石的强度理论
一、 解释下例名词术语
1、强度理论：对岩石破坏的原因、过程及条件的系统化论述。
2、破坏判据(强度准则)：用以表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，称为破坏判据。
3、脆性破坏：即岩石在荷载作用下没有显著觉察的变化就突然破坏的破坏形式。
4、塑性破坏：岩石在破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏称为塑性破坏。
5、张性破坏：岩石在拉应力的作用下，内部连接被破坏，出现了与荷载方向平行的断裂。
6、剪切破坏：岩石在荷载作用下，当剪应力大于该面上的抗剪强度时，岩石发生的破坏称为剪切破坏。
7、流动破坏：通常各种塑性很好的岩石，在荷载作用下，产生巨大的塑性变形或称之为流动的破坏形式。
8、莫尔强度理论：指材料在极限状态下，剪切面上的剪应力达到抗剪强度而破坏，而抗剪强度是与剪切面上得正应力有关得。
9、八面体强度理论：即岩石破坏的原因是八面体上的剪应力达到了临界值所引起的。
10、格里菲斯强度理论：实际的固体在结构构造上既不是绝对均匀的，也不是绝对连续的，其内部包含有大量的微裂纹和微孔洞，这种固体在外力作用下，即使作用的平均应力不大，但由于微裂纹或微孔洞边缘上的应力集中，很可能在边缘局部产生很大的拉应力，当这种拉应力达到或超过强度时，微裂纹便开始扩展，当许多这种的微裂纹扩展、迁就、联合时，最后使固体沿某一个或若干个平面或曲面形成宏观破裂。
4. 库仑-纳维尔判据适用于坚硬、较坚硬的脆性岩石产生剪切破坏的情况。
莫尔判据既适用于塑性岩石也适用于脆性岩石的剪切破坏。 格里菲斯判据适用于脆性岩石的拉张破坏情况。 八面体强度判据适用于以延性破坏为主的岩石。
二、 计算题
(1) 导出莫尔–库伦强度准则。 解： 如图：
由图中几何关系，在ΔABO 1中，B ∠是直角，φ=∠A
φ
φ
σφφσφ
σσσσσσφσσφσσφσσσσφsin 1cos 2sin 1sin 1ctg 22
ctg 2
sin 2
ctg ,
2
,2
,ctg ,31313
131
3
1113
1113
113
11-+
-+=++-=
++-=
=++=+=+=
-===c c c A
O B O c OO OA A O OO B O c OA c OD 或：
(3) 对岩石试样作卸载试验，已知C=12kPa ，φ=36o，σy =100MPa ，当σ1=200MPa 时，按莫尔–库论判据，卸载达到破坏的最大围压σ3是多少？如果按米色士判据又是多少？
解：由上题Mohr 判据
MPa
87.5136
sin 136
cos 012.0220036sin 136sin 1sin 1cos 2sin 1sin 1sin 1cos 2sin 1sin 11331=-??-?+-=--+-=-+
-+=φφσφφσφ
φσφφσc c 得：
按米色士判据：
MPa
1001002002)()()(1331322213232221=-=-==-==-+-+-y y
y σσσσσσσσσσσσσσσ，上式变为：
等围压时，
(4) 岩体内存在不同方向裂纹，已知σt =–8MPa ，
a. 当σ1=42MPa ，σ3=–6MPa 时，按格里菲斯准则是否破坏，沿哪个方向破坏？
b. 当σ1=20MPa ，σ3=–8MPa 时，是否破坏，沿哪个方向破坏？
解：a.由于σ1+3σ3=42+3×(-6)=24>0，所以其破坏准则为：
t σσσσσ8)(312
31=+- 把σ1=42MPa ，σ3=–6MPa ，σt =8MPa （σt 取绝对值）代入上式，
64
8864
6
426422
=?==-+=右边）（左边 左边=右边，刚好达到破坏。其破坏面与最大主应力之间的夹角θ为：
?
==-?+=+-=09.246667
.0)
642(26
42)(22cos 3131θσσσσθ， b. 由于σ1+3σ3=20+3×(-8)=-4<0，所以其准则为：σ3=-σt 。σ3=-8=-σt ，按格里菲斯准则可判断其刚好破坏，其
破坏方向为沿σ1的方向。
(5) 已知岩体中某点应力值为：σ1=61.2MPa ，σ3=–19.1MPa ，c =50MPa ，φ=57o，σt =–8.7MPa ，试用莫尔–库论判据和格里菲斯准则分别判断其是否破坏，并讨论其结果。
解：a 、用莫尔–库论判据：
8388
.057sin 7492.057
ctg 502)1.19(2.61)
1.19(
2.61ctg 2sin 313
1===??+-+--=
++-≤
左边右边φ
σσσσφc
等式不成立，所以岩体不破坏。 b 、用格里菲斯准则：
09.31.1932.61331>=?-=+σσ，
()MPa
MPa t 6.6981.1533
12
31=>=+-σσσσσ
所以岩体要发生破坏。
c 、根据莫尔–库伦判据岩体不破坏，而根据格里菲斯准则岩体要发生破坏。即可认为该岩体不会发生剪切破坏，但由于岩体内部存在微裂纹和微孔洞，在外力作用下，即使作用的平均应力不大，在微裂纹和微孔洞的周围将出现应力集中，并可能产生很大的拉应力，这时就要用格里菲斯准则判断是否破坏，此题可认为岩体不产生剪切破坏，但会拉裂破坏，所以此岩体将破坏。
2. 将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到28MPa 时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°，设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，
（1）试求该岩石的内摩擦角φ和粘聚力C ，写出摩尔-库仑方程式？ （2）画出此受力状态时的摩尔-库仑破坏准则示意图。
解：（1）根据摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时的破坏面与水平面的夹角为2
450
φ
α+
=，并由题意知
060=α，所以得岩石的内摩擦角?=30φ。
再由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合()φ
φσφσsin 1sin 1cos 231-++=
C ，由题意知岩石单轴压缩实
验时MPa 281=σ，MPa 03=σ，继而求得MPa C 3
14=
。
即得摩尔-库仑方程式为σφστ2
3
3
14+
=+=tg C f 。 （2）
1. 将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到40MPa 时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，试求：
（1）该岩石的内摩擦角φ和粘聚力C ？
（2）当对其进行三轴压缩实验，围压为10MPa 时，轴向压应力达到多少时岩石破坏？ 解：（1）根据摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时的破坏面与水平面的夹角为2
450
φ
α+
=，并由题意知
060=α，所以得岩石的内摩擦角?=30φ。
再由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合()φ
φσφσsin 1sin 1cos 231-++=
C ，由题意知岩石单轴压缩实
φtg 2
3
验时MPa 401=σ，MPa 03=σ，继而求得MPa C 3
20=
。
（2）当进行三轴实验时，
MPa 103=σ，由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合
()φ
φσφσsin 1sin 1cos 231-++=
C ，即求得MPa 701=σ，即轴向压应力达到70MPa 时岩石破坏。
七、岩体结构面的力学性质
一、解释下例名词术语
1、爬坡角：剪切时结构面法向位移轨迹与水平线的夹角。即??
?
????=-u v a d 1tan ，Δv 为垂直位移分量，Δu 为水
平位移分量。
2、基本摩擦角：岩石磨光面做倾斜试验产生滑动的临界角。
二、简答题
(1) 帕顿(Patton)公式的理论意义是什么？
答：帕顿公式的理论意义是提出了剪胀效应，即结构面起伏度的存在可增大结构面的磨擦角，即由b φ增大至i b +φ，这种效应与剪切过程中向上滑动引起的垂向位移有关。
(2) 巴顿(Barton)公式是怎样建立起来的？公式中各项的意义是什么？
答：巴顿对8种不同粗糙起伏的结构面进行了试验研究，提出了剪胀角的概念并用以代替起伏角，剪胀角的
定义为剪切时结构面法向位移的轨迹线与水平线的夹角，即：???
????=-u v a d 1tan 。通过大量试验，得出的不规则粗
糙起伏结构面的抗剪强度的统计关系为：
)lg tan(b n
JCS
JRC φσστ+=
式中：JRC 是节理粗糙度系数。JCS 是节理抗壁压强度。b φ为基本磨擦角。 三、计算题
已知某岩石结构面壁抗压强度为70MPa ，基本摩擦角35o，野外确定JRC 为11，试按巴顿(Barton)公式绘出该结构面的σ-τ曲线，并试比较该曲线与库伦强度曲线的异同。
解：根据Barton 公式)lg tan(b JCS
JRC φσ
στ+=，将JRC =11，b φ=35，JCS =70MPa 代入上式得：
)3570
lg
11tan(+?=σ
στ，将σ=10,20,…,100MPa 代入计算得：
从上图可以看出：Bartong 公式和Coulomb 公式结果接近，在低正应力时（低于JCS ），Barton 公式计算的剪应力高于Coulomb 公式，在高正应力时，Barton 公式计算的剪应力低于Coulomb 公式。
八、岩体的力学性质 三、 计算题
(1) 如图a ，在岩石试样中存在一结构面，
a. 试证明按莫尔–库伦强度准则导出的强度判据为：
φφβφσφφβφφβσsin )2sin(cos 2sin )2sin(sin )2sin(31-++-+++=c 式中C 、φ为结构面参数。
b. 当单轴压缩时，β为多少值该岩石的强度最低？提示：可按图b 关系导出。 .
解：解：a. 由图b ，在任意ΔABO’中，
φ
σσφβσσφφφβφφσσσσctg 2
))
2(180sin(2sin ''
sin 'sin )
2(180',,ctg 2
'',2
'3
1313
13
1c A
O ABO B O ABO A c OA O O A O B O +++-=
-∠=+-=∠=∠++=
+=-=
由正弦定理，
化简即可得：φ
φβφ
σφφβφφβσsin )2sin(cos 2sin )2sin(sin )2sin(31-++-+++=
c 证毕。
b. 单轴时，上式为φ
φβφ
σsin )2sin(cos 21-+=
c
求σ1对β的最小值。
2
45,
902,
0)2cos()90(0cos ,020)sin )2(sin(2
)2cos(cos 221φ
βφβφβφφφφβφβφβσ-
==+=+<≠≠=-+?+?-=??则只能，
c c
因此，当2
45φ
β-
=时，岩石强度最低。
(2) 地下岩体中有一结构面，其倾角为40o。当在地下200m 深处开挖一洞室，如果利用上题的公式，仅考虑岩体自重应力，问该结构面在该洞室处会否滑动？(已知γ=26kN/m 3，μ=0.17，结构面C=0.4MPa ，φ=28o).
解：
5.2MPa m 200m /kN 2631=?=?=h γσ
由上题公式：
φ
φβφ
σφφβφφβσsin )2sin(cos 2sin )2sin(sin )2sin(31-++
-+++=
c 右边得：
MPa 743.428sin )28402sin(28cos 104.022002617.0117.028sin )28402sin(28sin )28402sin(3=?-?+???
??+??-??-?+???+?+??
计算表明，满足破坏所需要的σ1仅为4.743MPa ，而此处的实际应力已达5.2MPa ，故会滑动。 此题有错误，
?=?-?=504090β
九、岩体中的天然应力
一、 解释下例名词术语
1、天然应力：人类工程活动之前存在于岩体中的应力，称为天然应力或地应力。.
2、重分布应力：开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，使岩体中的应力产生重分布，这时的应力称为重分布应力。.
二、 简答题
1、 岩体中的天然应力是哪些因素引起的？
答：1）岩石的自重； 2）构造应力及地震；
3）岩浆活动及放射性蜕变产生的地热引起的温度应力 4）地下水动静压力。
2、目前，实测地应力的方法有哪几种？
答：a 、水压致裂法；b 、钻孔套芯应力解除法；c 、声发射原理法；d 、扁千斤顶法。 3、 天然应力的分布特征是什么？.
答：1）地壳中的主应力为压应力，方向基本上是铅垂和水平的。 2）垂直应力随深度线性增的。
3）水平应力分布比较复杂：a 、水平应力在地表面上水平应力从大到小递减，在地表深处仍是线性增的。 b 、在许多地方在地表附近，水平应力大于垂直应力。 c 在多数情况，两个方向的水平应力是不相等的。 4）在比较大的范围内，地应力的分布特征比较一致。
2. 设某花岗岩埋深一公里，其上复盖地层的平均容重为， 花岗岩处于弹性状态，
泊松比 。该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力分别为？
解：（1）垂直应力计算
（2）水平应力计算
3. （1）计算岩体的基本质量指标 （1） 其中：单轴饱和抗压强度强度 ； 岩体完整性指标
检验限制条件：
所以 仍取为32.5
，所以 仍取为0.66 将
和
的值代式（1）得：
该岩体基本质量级别确定为Ⅲ级。 （3）计算岩体的基本质量指标修正值
（2）
带入K1，K2，K3得 所以，该岩体质量级别最终确定为Ⅳ级。
3. 在地下400m 深处，掘进一个圆形巷道，断面半径为5m ，覆盖岩层的容重3
/25m kN =γ，侧压力系数为1，试求：
（1）求离巷道壁面2m 处围岩的径向应力ρσ和环向应力θσ大小？ （2）绘出巷道顶板中线和侧壁中线处的r -ρσ和r -θσ曲线图。
解：（1）由题意知该巷道处的垂直应力Ma H v 1025400=?==γσ，并由侧压力系数为1，得水平应力
Ma v h 10==λσσ。由此得该圆形巷道处于静水压力下，此时围岩的径向应力和环向应力表达式为：
202202(1)(1)r a r a r θσσσσ?=-????=+??
再由题意知，式中原始应力MPa h v 100===σσσ，断面半径m a 5=，离巷道壁面2m 处围岩即为距巷道中心距离m r 7=，代入上式得MPa r 9.4=σ，MPa 1.15=θσ。
十、地下洞室围岩稳定性分析
一、 解释下例名词术语
1、围岩：在岩体中开挖洞室，引起洞室围岩体中应力的重分布，应力重分布范围内的岩体叫做围岩。
2、重分布应力：地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力，这种应力称为重分布应力。.
3、围岩应力：围岩中的重分布应力。
4、围岩压力：是指围岩作用在支护上的力。
5、塑性圈(松动圈)：如重分布应力超过围岩强度极限或屈服极限，造成洞室周边的非弹性位移，这种现象从周边向岩体深处扩展到某一范围，在此范围内的岩体称为塑性圈(松动圈)。
6、塑性条件：岩石屈服满足摩尔屈服准则，当岩石进入屈服时就是塑性条件。
7、侧压力系数：ξ=σH /σV ，即水平应力与垂直应力的比值。
8、静水压力状态：σ1=σ2=σ3或σH =σV
二、 简答题
1、 在静水压力状态下，围岩应力的分布有何特征？
答：天然应力为静水压力状态时，围岩内重分布应力与θ角无关，仅与洞半径a 和原始应力水平σ0有关。径向应力σr 在洞壁处为0，随着离洞壁距离的增加，其应力逐渐上升，在约6倍洞半径处基本恢复到原始应力水平。切向应力σθ在洞壁处为2σ0，随着离洞壁距离的增加，其应力逐渐下降，在约6倍洞半径处基本恢复到原始应力水平。其分布特征如图所示：
2、 在非静水压力状态下，围岩应力的分布主要受哪些因素影响？这些因素怎样影响到围岩应力的分布特征？
答：在非静水压力状态下，围岩应力的分布特征与静水压力状态类似，但侧压力系数ξ的大小对应力大小有明显影响。以圆形洞室为例，当ξ＜1/3时，洞顶将出现拉应力。当1/3＜ξ＜3时，洞壁围岩内的σθ全为压应力。当ξ＞3时，两边墙出现拉应力。
3、 椭圆形洞室的围岩应力分布有何特征？
答：椭圆形洞室长轴两端点应力集中最大，易引起压碎破坏，而短轴两端易出现拉应力集中，不利于围岩稳定。最合理的洞室方向是长轴平行最大主应力，长短半轴的比等于σ1/σ3，此时洞室围岩应力分布较均匀，围岩稳定性较好。
4、 方形及矩形洞室的围岩应力分布有何特征？ 答：矩形状洞室的角点或急拐弯处应力集中最大。长方形短边中点应力集中大于长边中点，而角点处应力大，围岩最易失稳。当岩体中天然应力σh 、σv 相差较大时，则应尽量使洞室长轴平行于最大天然应力的作用方向。
(5) 圆拱直墙洞室的围岩应力分布有何特征？
答：① 平直的周边容易出现拉应力。由于岩石的抭拉强度通常只有抭压强度的十几分子一，所以平直周边比曲线周边容易破坏。
② 拐角处是应力集中区。 ③ 拱顶容易出现拉应力。
三、 计算题
(1) 考虑地应力为静水压力状态，分别计算并绘出r ＝0、1a 、2a 、3a 、4a 、5a 、6a 时的σr /σ0与σθ/σ0随r 的变化，并讨论其与σ0的误差。
解：为静水压力状态即λ=1，洞室围岩中与洞轴垂直断面上任一点的应力由弹性理论的平面问题可得：
??
?
??+=??
?
??-=2202201,
1r a r a r r σσσσ
将r ＝0、1a 、2a 、3a 、4a 、5a 、6a 代入得：
r 1a 2a 3a 4a 5a 6a σr /σ0 0 （0%）
3/4 （75%）
8/9 （89%）
15/16（94%）
24/25（96%）
35/36（97%）
σθ/σ0
2 （200%） 5/4（125%） 10/9（111%） 17/16（106%） 26/25（104%） 37/36（103%）
从上表可以看出：应力重分布与θ无关，而与测点径向距离有关，当洞径一定时，σθ随r 增大而迅速减少，而σr 随r 增大而增大，并都趋近于天然应力值。当r=6a 时，σθ、σr 与σ0相差仅为1/36，小于2.8%，因此一般可认为应力重分布的影响范围为r=6a 。
(2) 一圆形洞室的直径为5m ，洞中心埋深610m ，岩层密度27kN/m 3，泊松比0.25，试求：a. 洞壁上各点的应力值并绘成曲线(θ = 0o、10o、20o、…、90o)；b. 当洞内有0.15MPa 的压力时，计算洞壁和拱顶的围岩应力。 解： σv =γ h =610×27=16.47MPa ，λ=μ/(1-μ)=1/3=σh /σv ，σh =σv /3
a 、 洞壁上各点的应力0=r σ，0=θτr ，)2cos 21()2cos 21(θσθσσθ++-=v h 。
()θθθσθ2cos 196.21)2cos 21(47.163/)2cos 21(47.16+=++-=。
θ
0 10 20 30 40 50
60 70 80 90 σθ 43.92 42.60 38.78 32.94 25.77 18.15 10.98 5.14 1.32 0
b 、当洞内有压力P 时，洞室周边围岩应力重分布公式为：
P r =σ，P v h -++-=)2cos 21()2cos 21(θσθσσθ，0=θτr 。将已知条件代入得：
MPa r 15.0=σ，()15.02cos 196.21-+=θσθ，0=θτr
洞壁：即θ=0时，()MPa 77.4315.00cos 196.21=-+=θσ， 拱顶：即θ=90时，()MPa 15.015.0180cos 196.21-=-+=θσ。 (4) 已知H = 100m ，a = 3m ，c = 0.3MPa ，φ = 30o，γ= 27kN/m 3，试求：
a. 不出现塑性区时的围岩压力；
b. 允许塑性圈厚度为2m 时的围岩压力；
解：由题意得：MPa 7.20==h γσ a. 当不出现塑性区时，即R =a 时：
()[]??σ?σ?
?
αctg ctg sin 1sin 1sin 20c R a c -??? ??+-=-
()[]k P a
135030ctg 103.030ctg 103.0270030sin 1330sin 130sin 23
=??-??? ????+?-=?
-?a a
b. 当允许塑性圈厚度为2m 时，即m 532=+=R 时，
()[]kPa
45.15330ctg 103.05330ctg 103.0270030sin 1330sin 130sin 23=??-?
?
? ????+?-=?
-?ασ
(5) 已知H = 100m ，a = 3m ，c = 0.3MPa ，φ = 30o，γ= 27kN/m 3，同上，如果E = 1200MPa ，μ= 0.2，分别求洞周位移u = 1cm 和u = 3cm 时的围岩压力。
解：由公式：()()[]()??σ???σσ?
ctg 2ctg sin sin 1ctg sin 1sin 200c u G c a c a
m a -?
?
?
???+-+=-
式中：G m 为塑性圈岩体的模量：()
61050012?=+=μE
G m ,把已知条件代入上式：
当：u = 3cm 时：
()()[]()MPa
26.030ctg 103.003.010500230ctg 103.0107.230sin 330sin 130ctg 103.0107.2630
sin 130sin 66
6
66-=??-???????????+?????
-??+?=-a σ
（此值为负，即不可能产生3cm 的位移）
二、岩块和岩体的地质基础 一、解释下例名词术语 5、节理密度：反映结构面发育的密集程度，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。 10、岩体：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，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。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。 14、岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 二、简答题 (1) 岩体中的结构面按成因有哪几种分法？分别是什么？ 答：结构面的成因类型分成两种，一是地质成因类型，根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类；按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。 (2) 结构面的连续性有几种定义方法？如何定义？ 结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续系数和面连续性系数表示。线连续性系数是指结构面迹线延伸方向单位长度内贯通部分的总和；面连续性系数是指结构面单位面积内贯通部分面积的总和。 (5) 在我国，通常将岩体结构分为哪几类？. 将岩体结构划分为5大类，即：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。 (6) 通常用哪些指标评价岩体的风化程度？ 答：岩石的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述，定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。国标《岩土工程勘察规范》中提出用风化岩块的纵波速度、波速比和风化系数等指标来评价岩块的风化程度。 (7) 怎样用软化系数评价岩体的软化？ 答：岩石浸水饱和后强度降低的性质称为岩石的软化性。软化性用软化系数K R表达，它定义为岩石饱和抗压强度与干抗压强度之比。当软化系数K R>0.75时，岩石的软化性弱，同时也说明岩石的抗冻性和抗风化能力强，而K R<0.75的岩石则是软化性较强和工程地质性质较差的岩石。 (8) 按岩体力学的观点，岩体具有什么样的力学特征？ 答：非均质、非连续、各向异性。 (9) 岩体的不连续性是如何表现的？ 答：岩体中存在的各种结构面，如断层，节理、劈理、层理、卸荷裂隙、风化裂隙等，使介质材料在空间的连续性中断。 (10) 为什么说岩体具有不均匀的物理力学性质？ 答：岩体物理力学性质的不均匀性由物质组成不均匀和节理发育不均匀形成。物质组成的不均匀主要是组成岩体的岩块岩性的差别，如砂页岩互层，泥岩夹灰岩等。节理发育不均匀主要是在不同地质构造部位或不同岩石类型中，节理发育差别，如褶皱核部与翼部，砂岩与页岩中等。 (11) 岩体的各向异性怎样产生的？ 答：主要是层理、节理、片理面、片麻理面等的存在，造成平行结构面方向和垂直结构面方向物理力学性质不同。 (12) 怎样确定节理粗糙度系数JRC？ 答：在实际工作中，可用结构面纵剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面，然后与标准剖面进行对比，即可求得结构面的粗糙系数JRC。 (13) 怎样测定节理壁抗压强度JCS？ 答：一般用回弹仪在野外测定，确定方法是：用试验测得的回弹值，查图或用公式计算，求得JCS。
一、绪论 一、解释下例名词术语 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、简答题 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。目的是研究岩块和岩体的地质与结构性，为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质资料。 2）试验法。其目的主要是为岩体变形和稳定性分析提供必要的物理力学参数。 3）数学力学分析法。通过建立岩体模型和利用适当的分析方法，预测岩体在各种力场作用下变形与稳定性。 4）综合分析法。这是岩体力学研究中极其重要的工作方法。由于岩体力学中每一环节都是多因素的，且信息量大，因此，必须采用多种方法考虑各种因素进行综合分析和综合评价才能得出符合实际的正确结论，综合分析是现阶段最常用的方法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、解释下例名词术语 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。 10、岩体：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，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。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。
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》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 ）
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。
一章： 1.叙述岩体力学的定义. 岩体力学主要是研究岩体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、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。 2.何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？ （1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？ （1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4.岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？ 6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。 二章： 1.岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。 2.影响岩石强度特性的主要因素有哪些？ 对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 3.什么是岩石的应力应变全过程曲线？ 所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4.简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积—峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。ABO2O1——峰点后，普通机释放的能量(贮存的能量)。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 5.莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和E.hoek和E.T.brown提出的经验理论的优缺点？ 莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是1不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2忽略了中间主应力对岩石强度的影响；格尔菲斯强度理论优点是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。E.hoek和E.T.brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 6.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？
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
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 一、单项选择题(每小题1分，共10分) 1、绝大多数得岩浆岩是由下列组成（） A、结晶矿物 B、非结晶矿物 C、母岩 D、岩石块体 2、下列说法正确的是（） A、等围三轴试验得实用性弱 B、地下工程是三围的，所以做三轴力学实验很重要 C、岩体强度不是岩体工程设计的重要参数 D、节理结构面不是影响岩体强度得重要因素 3、关于围岩得说法错误的是（） A、围岩愈好洞室逾稳定 B、围岩压力大小与洞室跨度成反比 C、围岩逾差压力值相应就大 D、围岩压力大小与洞室跨度成正比 4、下面关于平面滑动得一般条件错误的是（） A、滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 B、滑动面得倾角必须大于坡面倾角 C、滑动面的倾角必须大于该平面的摩擦角 D、岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面 5、岩浆岩体产生的裂隙一般是张开的，从冷却表面向深处一般为数米到多少米？（） A、10-20m B、5-10m C、10-15m D、20-25m 6、岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响错误的（） A、坡体岩体风化越深，稳定坡脚越小 B、风化作用使坡体强度减小，坡体稳定性大大降低 C、坡体岩体风化越深，稳定坡脚越大 D、坡体岩体风化越深，斜坡稳定性越差 7、对片麻岩渗透系数与应力关系得试验表明当应力变化范围为5MPa时，岩体渗透系数相差---倍。（） A、20 B、70 C、100 D、50 8、世界上测定原岩应力最深测点已达（） A、2000m B、3000m C、4000m D、5000m 9、对于山岭地下工程，一般埋深超过多少米基本上都可以划分为深埋地下工程（） A、10 B、50 C、30 D、40 10、地下开挖体得变形和破坏，除于岩体内得初始应力状态和洞形有关外，主要取决。（） A、围岩的岩性 B、围岩的结构 C、围岩的岩性及结构 D、围岩的大小
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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 岩体：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，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。 结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。 岩体完整性系数K v：其是指岩体纵波速度和岩块纵波速度之比的平方。 岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 岩石的物理性质：岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三相组成的，所谓物理性质是指岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态。. 岩石的热物理性质：岩石在热交换过程中表现出来的各种性质。. 岩石的水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质，主要有吸水性、软化性、抗冻性及渗透性等。 岩石的密度：岩石密度是指单位体积内岩石的质量，单位为kN/m3。 岩石的空隙度：岩石中空隙的总体积与岩石体积的比叫做岩石的空隙度，它用来表征岩石中空隙的发育状况。 岩石的空隙比：其是指孔隙裂隙的体积与固体的体积之比。 岩石的比热容：单位质量岩石的温度升高1K时所需要的热量。 岩石的导热系数：温度沿单位法向长度下降1K时单位时间内通过单位面积岩石的热量。 岩石的比热：岩石储存热量能力的大小，即单位质量或单位体积的岩石温度升高1K是所要供给的热量。 岩石的热膨胀系数：其是用来表示岩石受热膨胀能力大小的系数，具体分为线膨胀系数和体膨胀系数。 岩石的吸水率：岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量与岩样干质量之比。 岩石的饱水率：岩石试件在150个大气压或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比。 岩石的饱水系数：岩石的吸水率与饱和吸水率之比。 岩石的软化系数：岩石软化系数K R定义为岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值。 岩石的抗冻系数：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。 岩石的透水性：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，称为透水性。 岩石的渗透系数：渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，其在数值上等于水力梯度为1时的渗透流速。
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（）。
2009～2010学年第二学期《岩石力学》期末试卷答案 班级：土木2007-岩土方向 考试科目：《岩石力学》 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
10.一个5cm*5cm*10cm 的试样，其质量为678g，用球磨机磨成岩粉状并进行风干，天平称得其重量为650g，取其中岩粉60g作颗粒密度试验，岩粉装入李氏瓶前，煤油的读书为0.5cm3，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.3cm3，求：该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然孔隙率（不计煤油随温度的体积变化）。 解：天然密度:ρ=m/v=678/（5*5*10）=2.7g/cm３干密度:ρd=m s/v=650/（5*5*10）=2.6g/cm３ 颗粒密度:ρs=m s/v s=60/(20.3-0.5)=3.0g/cm３ 岩石天然孔隙率: n=1-ρd/ρs=1-2.6/3.0=0.133=13.3% 12.已知岩石单元体A-E的应力状态如图所示，并已知岩石的c=4MP，φ=35°，试求： （1）各单元体的主应力的大小、方向，并作出莫尔应力圆。（2）判断在此应力下，岩石单元体按莫尔-库伦理论是否会破坏？（单位：MP） A. σy=5.0 B. τxy=4.0 C. σx=5.0 τxy=2.0 D.σy=6.0,σx=6.0 E. σx=10.0, σy=1.0,τxy=3.0
解：σ1=（σx+σy ）/2+22)2( xy y x τσσ+-, σ3=（σx+σy ）/2-22)2(xy y x τσσ+- A ：①.σ1=(0+5.0)/2+2.5=5.0 ,σ3=(0+5.0)/2-2.5=0 θ=)2arctan(21y x xy σστ-=0° ②.σ1=ξσ3+σc ，σc =2ccos φ/(1-sin φ), ξ=(1+sin φ)/(1-sin φ) 带入数据可得： σc =5.92 ξ=3.69 σ1=ξσ3+σc =3.69σ3+5.92， 带入σ3=0，得σ1=5.92 而题中σ1=5.0，小于5.92，所以岩石单元体不会破坏 B:①.σ1=0+4.0=4.0 ,σ3=0-4.0=-4.0
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）
20 ～20 学年第学期级专业试题 学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 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）
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
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；
一章： 1.叙述岩体力学的定义 . 岩体力学主要是研究岩体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、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。 2.何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？ （ 1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？（1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4.岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？ 6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（ 3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。 ——- 二章： 1.岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压 强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。 2.影响岩石强度特性的主要因素有哪些？对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 3.什么是岩石的应力应变全过程曲线？所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4.简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达 峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA 0201面积一峰点后，岩块产生微小位移所需的能。AC020面积一一峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。AB020—1 —峰点后，普通机释放的能量（贮存的能量）。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 5.莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和和提出的经验理论的优缺点？莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是 1 不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2 忽略了中间主应力对岩石强度的影响；格尔菲斯强度理论优点是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。和提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 6.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？ 典型的岩石蠕变曲线分三个阶段第I阶段：称为初始蠕变段或者叫瞬态蠕变阶段。在此阶段的应变一时间曲线向下弯曲；应变与时间大致呈对数关系，即￡*
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。 [ ]
岩石力学练习题 （填空，选择，判断） 一、填空题 1．表征岩石抗剪性能的基本指数是（）和（）。 2．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（）。 3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（），变形增量逐次（）。4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（）倍半径范围内的岩体。 5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（）、（）和（）三种类型。 6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量（）；顺层面加压时的抗压强度（），弹性模量（）。 7．莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（）应力和（）应力有关，而与（）应力无关。8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的；而破坏面又总是与中间主应力（）。 9．不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。 10．主要的岩体工程分类有（）、（）、（）、（）等。 11．水对边坡岩体的影响表现在（）、（）和（）。 12．天然应力场的主要成分有（）、（）和（）。 13．地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（）和（）。 14．结构面在法向应力作用下，产生（）变形，其变形性质用指标（）表征。 15．岩石抗拉强度的试验室方法有（）和（）。 16．地质结构面按力学条件可分为（）和（）。 17．岩体结构类型可分为（）、（）、( ）、（）和（）。 18．岩体的强度处在（）强度与（）强度之间。 19．结构面的线连续性系数是在（）至（）变化的。 20．水对岩石力学性质的影响表现在（）、（）和（）。 21．格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（）。 22．八面体强度理论认为材料破坏的原因是（）。 23．有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（）。 24．软弱夹层的基本特点有（）、（）、( ）、（）和（）。 25．岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（），最小主应力方向为（）。 26．原生结构面据其成因中划分为（）、（）、（）。 27．表征岩块变形特性的指标有（）和（）。 28．根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（）。 29．据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（）和（）。 30．岩体中的结构面据其地质成因分为（）、（）和（）。 31．岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（）。 32．岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（），最小主应力方向为（）。33．均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（）。 34．洞室围岩压力的基本类型有（）、（）、（）和（）。 35．边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（），最小主应力作用方