绪论典型题解
1.1岩石和岩体的概念有何不同？ 答：所谓岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体；所谓岩体是在一定的地质条件下，含有诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面的复杂地质体。岩石就是指岩块，在一般情况下，不含有地质结构面。
1.2在力学性质上，岩体具有什么特征？
答：岩体具有不连续性、各向异性、不均匀性、岩石块单元体的可移动性、赋存地质因子这五条特征。
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岩石和岩体的基本物理力学性质
典型题解
2.1某岩石试件，测得容重3/9.1cm kg =γ，比重△＝2.69，含水量%29=d ω，试求该岩样的孔隙比v ε，孔隙度n ，饱和度r S 和干容重d γ。
解：孔隙比：83.019
.1)
29.01(69.21)
1(=-+=
-+?=
γ
ωεd v
孔隙度：%3.45%10083
.0183
.0%1001=?+=?+=
v v n εε 饱和度：%9483
.0%
2969.2=?=
=ε
ω
G S r
干容重：)/(47.183
.0169
.213cm g d =+=+?=
εγ 上述指标，也可利用三相图进行计算，若从以知条件V
ω
γ=
入手，则可先假
设V=1，然后推算出三相重量及体积，按各物理指标的定义，即可将各指标求得：
设31cm V =，则按容重定义：g V W 9.1=?=γ 按含水量定义：s s d W V W 29.0==γωω 按三相图： W W W s =+ω 即 ： 9.129.0=+s s W W
故： g W s 47.129
.19
.1==
g W W W s 43.047.19.1=-=-=ω
按比重定义：3547.069
.247
.1cm W V s s ==?=
水的容重：3/1cm g =ωγ
343.0cm W V ==
ω
ω
ωγ
因而，3023.0)43.0547.0(1)(cm V V V V s a =+-=+-=ω
345.0023.043.0cm V V V a V =+=+=ω
至此，所有的各物理量均以求得，即可由定义得：
83.0547
.0543.0===
s V V V V ε %3.45%1001453.0%100=?=?=
V V n V
3/47.1147
.1cm g V V S r ===
ω
2.2大理岩的抗剪强度试验，当126,10n n MPa MPa σσ==时，
1219.3,22n n MPa MPa ττ==。该岩石作三轴抗压强度试验时，当
0,100a C S MPa σ==则。求侧压力6a MPa σ=时，其三轴抗压强度等于多少？ 解：（1）计算内摩擦角φ
φστtg C n n 11+= （1） φστtg C n n 22+= （2）
联立求解： 021********
0.73510060
n n n n tg ττφφσσ--=
==?=--
（2）计算系数K ：
7.335sin 135sin 1sin 1sin 10
=-+=-+=φφK
（3）计算三轴抗压强度： 01000 3.760122.2C a S S K MPa σ=+=+?= 2.3设有截面积为A ，长为l 的花岗岩柱体与其它岩块连接（图2—2）。设柱
体温度突然下降20℃而两端仍保持距离不变。问由于柱体收缩而引起在岩体内
的应力有多少？取花岗岩的线膨胀系数α＝7×10-6/℃，α是升高或降低1℃、单位长度的伸长或缩短量。已知花岗岩的弹性模量E=5×104MPa ，抗拉强度为5MPa ，又问该花岗岩会不会破裂？
解：先作定性分析。由于柱体收缩而又不让它收缩，这将使体内产生拉应力。 设两端的约束反力为P 1和P 2,岩柱体轴向的静力平衡条件给出P 1-P 2=0, 即 P 1＝P 2,但不能决定其大小,需要补充一个变形条件。由于降温，柱体的变形量为：△l 1=α△TL =7×10-6×(-20)×L=-1.4×10-4L
变形条件是柱体的长度不变。也即柱体由于受力而产生伸长变形的量△l 和由于冷却而缩短的量之和等于零。
△l+△l 1=0
由此得：△l=-△l 1=-1.4×10-4L
又从：△l 1
PL AE
=
，可得补充方程：1P AE ＝1.4×10-4
于是： 441
1.4105107P MPa A
σ-=
=???= ∵σ＞σt ∴该花岗岩柱体将产生拉破裂。
2.4 三块 立方体试件，分别作倾角为480，550，640的抗剪强度试验，其施加的最大荷载分别为4.5T ，2.8T 和2T ，试求岩石的C 、φ值，并绘出抗剪强度的曲线图。
解：（1）求每块试件破坏面上的剪应力和正应力
01
4814500sin sin 481800.74313.455
P MPa A τα=
==?=? 01
4814500cos cos481800.6691255P MPa A σα=
==?=? 025522800sin sin551120.8199.255P MPa A τα=
==?=? 025522800cos cos481120.574 6.255
P MPa A σα=
==?=? 03
6432000sin sin64800.8997.255P MPa A τα=
==?=? 03
6432000cos cos64800.438 3.555
P MPa A σα=
==?=? （2）求岩石的C ，φ值，根据以上各值作τσ-关系图，如下图所示： 由公式：C tg τσ?=+
4848
13.4,12M P a M P a
τσ== 13.412C t g ?=
+
∴ 13.4C tg ?=- （1）
55559.2, 6.4MPa MPa τσ==
9.2 6.4C tg ?=+ （2）
将（1）式代入（2）式，则得：
9.213.412
6.44
.2
4.2
5.60.75
5.6
t g t g t g t g ????=-+=?=
= （3）
故 037?=
将（3）式代入（1）式，则得：13.4120.75 4.4C MPa =-?= 绘出抗剪强度的曲线图，如图2—1
图2—1
2.5三轴试验时，岩石的应力-应变曲线通常有那四个特征区？试用应力-应变关系曲线加以说明（图2—3）。
解：岩石在进行三轴试验时，其应力-应变关系曲线，通常有4个特征区。
Ⅰ区：表现为裂隙的闭合，应力应变 成非线性关系。为不可逆变形。
Ⅱ区：弹性变形区，即裂隙闭合后， 岩石在外载荷作用下，产生弹性变形。 应力-应变关系呈线性关系。
Ⅲ区：塑性变形区，出现塑性变形， 裂隙呈稳定状态，应力-应变曲线基本呈 直线关系。
Ⅳ区：裂隙不稳定发展区，裂隙进入 不稳定发展状态，应力-应变关系呈非线性关系。
如果还继续施加荷载，则岩石试件进入破坏区，
图 2-3
应变增加应力反而降低，进入到破裂阶段。
2.6有一个直径比d 1略小一点的圆柱岩石试件放在内径比d 1略大一点的钢制套筒内，上下都放有刚性垫块，现施加压力P ，问试件和钢筒内的应力各是多少？（图2—4）。已知d 1=4cm ，d 2=6cm ，岩石的弹性模量E 1=5×104MPa,钢的弹性模量E 2=21×104MPa ，P=100t 。
解：先分析受力情况：在压力P 的作用下，岩石和钢筒各处都受到轴向压力，都有相同的缩短，因此在岩石内和在钢筒内的应力应该是均匀的，它们的合力P 1和P 2是沿着轴线向上和外力P 相平衡的。因为没有水平方向的力，而垂直力都在一条轴线上，所以水平力和力矩的平衡方程都自动满足，剩下一个平衡方程为： P 1+P 2＝P
即：
22211212()4
4
d d d p π
π
σσ+
-=
222611212()1.010
4
4
d d d π
π
σσ+
-=? 121.25795σσ+= (1)
还必须从变形条件列出补充方程：其变形条件依题意是岩石和钢套筒的变形
一样。
△l 1＝1
1
111
Ph h A E E σ= △l 2＝22
222
P h h
A E E σ= △l 1＝△l 2 即： 1
212
h h E E σσ= 112225
21
E E σσσ=
= (2) 由（1）（2）两式联立得：
σ1＝127MPa ； σ2=534MPa
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岩体的基本力学性能
典型题解
4.1如图4-1所示。一条隧道沿着倾斜岩层的走向开挖，层面节理倾角为β=50°，向洞里倾斜，垂直应力（上覆岩层引起）为σ1=2.0MPa ，节理面的内摩擦角φ=40°，粘结力C=0，洞内干燥，无水压。试求因垂直荷载引起作用于洞壁上的水平推力。
解：由公式()3
13221cot sin 2c f f σσσββ
+--＝ 又∵C=0；
∴()()33
1322tan 1cot sin 21tan cot sin 2f f σ?σσσββ?ββ
-=--＝
∴
()132tan 11tan cot sin 2σ?σ?ββ
=+- ()tan tan 50
0.1tan tan10
ββ?=
=≈-
∴310.10.1 2.00.2MPa σσ==?=
4.2某岩块强度符合库仑准则，C=5MPa ，φ=30°。如果三轴应力状态下的 σ3=10MPa=const ，求极限平衡时的σ1=？
若此时σ1、σ3作用方向分别为铅直和水平，而岩块内仅包有一条节理。该节理C=0，φ=30°。节理对水平的倾角或为30°，或为45°，或为60°，或为75°，或为90°。问：
1）在何种情况下，节理不破坏，仅岩石破坏？
2）在何种情况下，节理不破坏，或岩石和节理都破坏且岩块破裂面和节理重合？ 3）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩块破裂面并不与节理重合？ 解：（一）由摩尔应力圆可得：
13
13sin 2
2tan C σσσσ??-+??
=+ ???
∴131sin 2cos 1sin 1sin C ??σσ??
+=
+--
10.525cos30
1047.3210.510.5
MPa +?=
+--＝ 且破坏面与水平方向的夹角为60°。 （二）∵()sin 2(cot )sin m m C τβ?σ??-=+ 式中：13
2
m σστ-=
，13
2
m σσσ+=
图 4-1
∴()11cot 2sin sin m m
C σ?βπ??τ-??
+=+-????
()12cot 2sin sin m m
C σ?β??τ-??
+=+????
计算得：β1=80°，β2=40°
所以：1）在节理对水平的倾角为30°和90°时，节理不破坏，仅岩块破坏。 2）在节理对水平的倾角为60°时，岩块和节理都破坏且岩块破裂面与节理重合。 3）在节理对水平的倾角为45°和75°时，岩块和节理都破坏，但岩块破裂面并不与节理重合。
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工程岩体分类典型题解
5.1某地下工程岩体的勘探后得到如下资料：单轴饱和抗压强度强度Mpa R c 5.42=；岩石较坚硬，但岩体较破碎，岩石的弹性纵波速度s
m
V pr 4500=、岩体的弹性纵波速度
s
m V pm 3500=；工作面潮湿，有的地方出现点滴出水状态；有一组结构面，其走向与巷
道轴线夹角大约为25度、倾角为33度；没有发现极高应力现象。按我国工程岩体分级标准（GB50218－94）该岩体基本质量级别和考虑工程基本情况后的级别分别确定为（ ）。
（A ）Ⅲ级和Ⅲ级 （B ）Ⅲ级和Ⅳ级 （C ）Ⅳ级和Ⅳ级 （D ）Ⅳ级和Ⅳ级 解:由我国工程岩体分级标准中的各分项指标的确定方法确定各分项指标后，再由分级方法中提供的公式计算岩体基本质量指标BQ （注意满足公式中的限制条件）， 依据BQ 值查表5-4（岩体基本质量分级表，所有用表见重点提示）确定基本质量级别；又根据工程情况修正后的岩体基本质量指标［BQ ］，还是利用表5-4确定岩体的最终级别。
（1）计算岩体的基本质量指标
v c K R BQ 250390++= （1）
其中： 单轴饱和抗压强度强度 Mpa R c 5.42=；
岩体完整性指标 66.0450035002
222===pr
pm v V V K 检验限制条件：
5.324.89306
6.0903090=>=+?=+c v R K ，所以c R 仍取为32.5Mpa 66.01.24.05.4204.04.004.0=>=+?=+v c K R ，所以v K 仍取为0.66 将c R 和v K 的值代式（1）得：38366.02505.42390=?+?+=BQ
（2）查表5-4（岩体基本质量分级表）
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 )(100][321K K K BQ BQ ++-= （2）
其中： 1K 为地下水影响修正系数，由表5-5查得1K ＝0.1；
2K 为主要软弱结构面产状影响修正系数，由表5-6查得2K ＝0.5； 3K 为初始应力状态影响修正系数，由查得3K ＝0.5。 所以：
273)5.05.01.0(100383][=++-=BQ
（4）查表5-4（岩体基本质量分级表）
该岩体质量级别最终确定为Ⅳ级。 所以，本题答案选（B ）。
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岩体的初始应力状态典型题解
设某花岗岩埋深一公里，其上复盖地层的平均容重为3/26m KN =γ，花岗岩处于弹性状态，泊松比25.0=μ。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（ ）。
（A ）2600和867Kpa （B ）26000和8667Kpa （C ）2600和866Mpa （D ）2600和866.7Kpa
解：
（1）垂直应力计算
Kpa H i n
i i Z 260001000261
=?==∑=γσ
（2）水平应力计算
z y x λσσσ==
其中：侧压力系数λ的大小与岩体的性质有关，当岩体处于弹性状态时，采用弹性力学
公式；当岩体比较破碎时，采用松散介质极限平衡理论公式；当岩体处于潜塑状态时，采用海姆公式。因为本题岩体处于弹性状态，所以采用弹性力学公式，侧压力系数λ为
3
1
25.0125.01=-=
-=
μμ
λ
所以： Kpa Y X
86673
26000===σσ
可见，本题的正确答案为（B ）
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岩体力学在洞室工程中的应用典型题解
7.1已知一个圆形巷道，原岩作用在巷道围岩周边上的压力分别为P 和q ，
11,33q q p p λ=
<=即时，试证明巷道的顶板和底板即,23
ππθθ==时，会出现拉应力0θσ<。 解：根据弹性力学可知，巷道周边的径向应力r σ和切向应力θσ
224
224
11()(1)()(143)cos222r a a a p q q p r r r σθ=+-+--+ 24
2411()(1)()(13)cos222a a p q q p r r
θσθ=++--+
当1p q ≠≠时，巷道周边r a =的环向应力分别为 |0r r a σ==
|0r r a θτ==
()()|12cos21cos2r a p p θσθλθ==++- 当1
3
q p λ=
<时，
()()[]
()()12cos 21cos 212cos 2cos 2121cos 2p p p p θσθλθθλλθλλθ=++-=++-=+--????
当32
2
π
π
θθ=
=
或时，cos 21θ=- 则()()()12131p p θσλλλ=+--=-???? 由上式可知：当1
3
λ<
时， 则()310λ-< 故有：0θσ< 顶板,2
π
θ=
底板32
π
θ=
，出现拉应力，如图所示。
7.2有一半径为a=3m 的圆形隧洞，埋藏深度H=50m,岩石容重327/KN m γ=，泊松比
0.3μ=，岩体弹性模量41.510E MPa =?。试求000,90θ=处的隧洞周边应力和位移。
解：（1）计算隧洞周边应力
0.3
0.43110.3μλμ=
==-- p H γ= ∵1,r a λ≠=
∴(1cos2)(12cos2),0r p p θσθλθσ=++-=
当00θ=
()()2750120.432750123469.5KPa θσ=?++??-= 当090θ=
()()2750120.43275012391.5KPa θσ=?-+??+= （2）求隧道周边的位移 当00θ=时：
()()()()()()2
234
1121cos 210.327105010.433210.43310.071.510p u a a E
mm μλλθ-=
+--????-???=+?--??=?????
()(
)2
121sin 20p U a E
μλ
θ-=-=???
?
当090θ=时：
()()()2
3
4
10.3271050
10.433210.433(1)0.631.5100
u mm U -???=
+?--??-=?????=
7.3某工厂1号洞，洞顶为平顶状。如图7-1所示。由厚层灰岩组成，无软弱夹层，洞宽b ＝50m ，洞顶覆盖层厚h=44m,其中松散堆厚34m,灰岩容重327/KN m γ=，松散堆容重3118/KN m γ=。灰岩泊松比0.2μ=，岩体抗压强度50c S MPa =，抗拉强度5t S MPa =，试验算洞顶岩石的稳定性。
解：洞顶原岩应力：
18102734 1.098p h MPa γ==?+?=
最大拉应力在0
0处：2
0.80888.9/0.89t p T m MPa σ=-?=-=-
最大压应力在0
50处：2
3.86424/
4.24p T m MPa θσ=?== 结构物应力计算，先计算弯矩：
m T pb M -=??==
22880508.109121
12122
图 7-1
∴最大拉力为： 222
6622880
119/ 1.19134
M T m MPa bh σ?=-=-=-?＝－
从上述计算可见：洞顶拉应力为岩体抗拉强度的17.8％到23.8％，压应力为岩体抗拉强度的8.5％，应属稳定。该厂实践证明洞顶岩石稳定。
7.4设平巷的掘进条件为：掘进宽度2a=4.2m ，高度H=2.8m,顶板岩石容重3124/KN m γ=，内摩擦角0172φ=;两邦岩石容重及内摩擦角分别为302222/,64KN m γφ==。试用秦氏理论确定巷道的顶压及每米巷道总的侧压。 解：（1）确定自然平衡拱的半跨：
00019090642.1 2.8 2.7522
a a Hctg ctg m φ++=+=+=
（2）确定自然平衡拱的宽度：1110.89a
b m tg φ==
（3）巷道的顶压为：112224 2.10.8990p ab KPa γ==???= （4）确定载荷的诱导高度：1
012
0.97h b m γγ== （5）计算巷道总的侧压：
220190(2)7.722
p h h tg KPa σφγ-=+=. 7.5在某矿发现一条巷道顶板，有一块楔形围岩。测定
其在顶板暴露宽度S=1.8m ，弱面倾角001160,45a β==图（4－28）。楔形体高度h=1.13m, 1.32OA L m =,岩石的粘聚力0.2c MPa =，岩石容重320/KN m γ=，试判断该岩块是否稳定。
解：（1）求地压值
i p ,按公式：
21120.32()
i s p KN ctga ctg γ
β==+
( 2 )按最不利情况考虑：0θσ=，阻止坠落的力为：
2cos cos 2cos 419222a a a L c tg L C KN θσφ??
+=??= ???
( 3 )因为地压值小于阻止坠落的力，所以岩块是稳定的，不会坠落。
7.6假设洞室边墙处的节理面倾角β=500。如图7-3，内摩擦角φ=400，粘结力C=0，
即无粘结力，由实测知道洞室处平均垂直应力22MPa σ=，试计算岩石锚杆在边墙处应提供多大水平应力1σ时才能维持边墙的平衡？
图 7-3
解：按公式：()()12sin cos cos sin cos 0σββ?σβ?β?-+-+≥
则：()()0
10
2504050tg tg tg tg β?σσβ--==
0.1763
0.101.734
=
= 120.10.10200.2MPa σσ==?=
即岩石锚杆在边墙处提供的水平应力1σ应等于0.2MPa 时，才能维持边墙平衡。 7.7在砂岩中开挖一个圆形隧洞，其半径为0 6.0r m =，用喷混凝土层支护。混凝土的抗压强度25c S MPa =，已知0.5i P MPa =，试求喷射混凝土层的厚度。
解：取 0
23
6'α=， 0'02cos 26cos23611b r m α==?= 0.20.2255c c S MPa τ==?=
喷射混凝土层的厚度t 按公式：
sin 0.5110.41
0.2222225
c c P b m cm αττ??=
==?＝ 7.8 设有一隧洞的半径0 2.5r m =，岩石需用锚杆加固。假设形成加固带，即承载环上的山岩压力30/i P KN m =、试设计锚杆的间距和每根锚杆受的力。
解：设采用锚杆的长度为0.25m ，在隧洞的周围产生厚度为t=1m ，外半径为r=3.75m
的加固带，即承载环。
加固带内的法向应力N 按公式：30 3.75112.5i N Pr KN ==?=
加固带内的环向应力按公式： 112.5
112.51
N K P a
t θσ=
== 假设根据岩石的强度包络线，当环向应力等于112.5KPa 时，应当采用的径向压力是
20r KPa σ=
若采用锚杆的间距为1.5m ，则每根锚杆控制的面积为21.5 1.5 2.25m ?=。每根锚杆所需承受的力为：2 2.2545T KN =?=
为了安全起见，锚杆应当以2 4.590KN ?=的力来设计。
7.9 在埋藏深度h=370m 的地下掘进一条巷道。已知岩石的容重325/KN m γ=,应力集中系数K=10，岩石的抗压强度30C S MPa =，抗剪强度14S MPa τ=，内摩擦角056?=，在这样的地点施工时，根据现场的工程地质条件，需要使用锚杆加固，试求每平方米需用多大的力加固，结构物才能稳定？
解：按公式计算，防止隧道围岩所需的径向应力时锚杆所需的应力：
22S R Kgh tg tg τασα-= 000
114545452256α?=+=+≈?
1000214 3.271
8.43.2712
R MPa σ-??=
=
即每平方米需要8.4MPa 的力加固，结构物即可稳定。
7.10 某矿打一个勘探井，沿下列岩层下掘：表土20m ，容重316/KN m γ=，内摩擦角014φ=；粘土页岩10m ，砂岩20m ，容重328/KN m γ=，泊松比0.25μ=。试求：（1）作用在不含水表土层井壁上最大主动土压力；（注：当014φ=，侧压力系数为0.61）（2）当井下支护不完善，发生井壁内鼓，假设防止继续内鼓，问总共需要沿井壁施加多大的力；（3）在
粘土页岩中掘进，围岩发生塑性变形，已知支架反力和围岩位移曲线如图7－22所示，说明用作图法求作用在井壁上变形地压值的方法；（4）砂岩为均质的弹性岩体，井的掘进直径为R=4m ，求井深40m ，离井中心5m 处的径向应力和切向应力，并画出应力分布图，说明最大主应力发生在什么方向。
解、（1）作用在不含水表土层井壁上的最大主动土压力：
由挡土墙原理可知：作用在井壁单位面积上的最大主动土压力为：
()022
020
max
1445162045 1.6200.7813195.222P htg tg KPa ?γ????=-=?-=??= ?
?????
（2）由题意可知：这是挡土墙的被动土压力，因此，按公式计算：
22220
1901161052222
P H tg tg φγ??+=??? ???被＝
()2
211610 1.2799 1.31042
M P a
=
???= 沿井壁四周施加的力：
4
2 1.6510P P r KN π?=?总被＝
（3）已知支架反力和围岩位移的特性曲线，当产
生变形地压时，我们知道：围压给支架的压力和支架
给围岩的反力是相等的，围岩位移和支架的被压缩值也相等，即P P '=支岩。u u =岩支。
由此可将围岩压力和支架变形成正比关系，由作图法可求出变形地压值的大小。图7-4
中二条曲线的交点M 纵坐标，即变形地压值P 压。
（4）根据圆形竖井地压的计算公式可知： 径向应力：
2220.25
2128401352.13110.255r a H KPa r μ
σγμ??????=-=??-=?? ? ?--????????
切向应力：
2220.252128401433.1110.255a H KPa r θμ
σγμ??????=+=??+=?? ? ?--????????
应力分布如图7-5所示。
图 7-5 当r=a 时，0r σ=
2
20.362840 1.0081H MPa θμ
σγμ
==???=-
当r 逐渐加大时，r σ也逐渐加大，一直到接近原岩应力1H μ
γμ
-，而θσ逐渐减小，亦
接近于原岩应力
1H μ
γμ-。由于0.25μ=，故1
[3
λ<，则'z θσσ<，'z σ为垂直方向应力H γ,故最大主应力发生在铅垂方向。
7.11沙性土质隧道，埋深h=40m,围岩容重 320/KN m γ=，内摩擦角028?=，隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。
解：此时令侧压力系数1λ=，隧道顶部垂直压力v p 000
40
2868tan 45812tan 282v p kPa ????=
+-=?? ????
?
水平压力 02
0128812tan 452942e kPa ??
=-= ???
()02
022*******tan 453512e kPa ??
=+?-= ???
7.12一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深50m,围岩容重3024/,36KN m γ?==，岩体抗压强度R=12Mpa ，隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。
解：岩石坚固性系数fkp =12/10=1.2,压力拱高h 为 隧道顶部垂直压力24 6.73162q h kPa γ==?=
水平压力 02
0136162tan 45422e kPa ??
=-= ???
()02
022*******tan 45922e kPa ??
=+?-= ???
7.13某隧洞覆盖层厚度30m,毛洞跨径6.6m,1λ=,岩石容重318/kN m γ=，原岩应力p=540kPa,弹性变形模量E=150Mpa,泊松比0.3μ=，离开挖面3m 处设置衬砌，衬砌厚度为0.06m, 衬砌材料变形模量4210C E MPa =?，泊松比0.167c μ=，其由自重应力引起的弹性
变形压力。
解：由题知，由自重所引起的原岩应力540p kPa =
()
()220122
001211412c c c G r r K MPa r r r μ-=
=??-+??
其中()0,0.0154212N c c c E pr
G u m G
μ=
==+离开挖面3m 处设置衬砌，此距离约为毛洞直径
的一半，此时围岩的自由变形占总变形的65%，即00.65N u u =，因而x=0.35。
所得弹性变形压力为145N c i N
c xu K p
p kPa p K u
==+ 应当指出，上述计算是假设衬砌与仰拱瞬即同时完成的，若仰拱留待以后建筑，则实际产生的弹性变形压力将小于此值
7.14 某地质隧洞，埋深30m ，毛洞跨度6.6m ，土体容重γ=18KN/m 3，平均粘结力c=100kPa ，内摩擦角030?=，土体塑性区平均剪切变形模量G=33.33MPa ，衬砌厚度0.06m ，衬砌材料变形模量Ec=2×104MPa ，泊松比μc=0.167．支护前洞周土体径向位移u 0=1.65cm ．求min min ,,i i p p R ．
解： 由题知，原岩应p=540kPa ，则
2s i n 2c o s 7M p c k P a ??=+=
()
()220122*********c c c G r r K MPa r r r μ-=
=??-+??
其中，()
21c
c c E G μ=
+.
由式（7.34）算得pi=192kPa ，设c 值不变，解得最小松动区半径Rmin=3.82m ，因而最小围岩压力pimin=4.7kPa ；如c 值下降70%，则解得Rmin=5.5m ，p imin =19.6kPa ．
可见，求得的pi 值是较高的，因而可适当扩大u 0值，即适当迟缓支护，以降低pi 值． ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
岩体力学在边坡工程中的应用典型题解
8.1某岩性边坡破坏形式，已知滑面AB 上的C=20kPa ， 30=?岩体3/25m kN =γ，当滑面上楔体滑动时，滑动体后部张裂缝CE 的深度为（ ）。
（A ）2.77m （B ）3.42m （C ）2.56m （D ）3.13m 解：单一滑动面楔体滑动时，后部张裂缝深度的理论公式为：
??
? ??
-=
2452?γ tg C
Z O 代入得：
m tg Z O 77.26025
20
2=?=
故，正确答案为（A ）
8.2一岩质边坡坡角
35=α，重度3/3.25m kN =γ，岩层为顺坡，倾角与坡角相同，厚度t=0.63m ，弹性模量E=350MPa ，内摩擦角 30=?，则根据欧拉定理计算此岩坡的极限高度为（ ）
（A ）42m （B ）53m （C ）77m （D ）93m 解：根据欧拉定理，边坡顺向岩层不发生曲折破坏的极限长度计算式为：
()3
1
2
cos 49.0??
????-=?ααγπtg tg t EI L
取3
12
1t I =
得：()
32
2cos 6?ααγπtg tg Et L -=
代入上述数值得：L =93m 为极限长度 则，岩坡极限高度：()sin 53H L m α=?=
故，标准答案为（B ）
8.3下列关于均匀岩质边坡应力分布的描述中，哪一个是错误的（ ）。 （A ）斜坡在形成中发生了应力重分布现象 （B ）斜坡在形成中发生了应力集中现象
（C ）斜坡形成中，最小主应力迹线偏转，表现为平行于临空面 （D ）斜坡形成中，临空面附近岩体近乎处于单向应力状态
解：岩质边坡形成过程中，由于应力重新分布，主应力发生偏转，接近岩坡处，大主应力表现为近于平行于临空面同时坡角处发生应力集中现象，临空面近乎处于单向应力状态。
故，应选择答案（C ）
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
岩体力学在基岩工程中的应用
典型题解
9.1某岩基上条形刚性基础，基础上作用有F=1000kN/m 的荷载，基础埋深1m ，宽0.5m ，则该基础沉降量为（ ）。（岩基变形模量E=400MPa ，泊松比0.2μ=）。
（A ）4.2mm （B ）5.1mm （C ）6.0mm （D ）6.6mm 解：（1）求基底压力P （取1m 长度分析）
)(20201205.01000
20kPa d A F P =?+=+=
（2）代入条形基础沉降计算公式，沉降系数k 取2.72。
)
(6.610400)2.01(20205.072.232mm S =?-???=
故：选（D ）
9.2某岩基岩各项指标如下：325/,30,30kN m C kPa γ?===，若荷载为条形荷载，宽度1m ，则该岩基极限承载力理论值为（ ）。
（A ）1550kPa （B ）1675kPa （C ）1725kPa （D ）1775kPa 解：（1）计算承载力系数
6(45)127126.02N tg γ?
=+-=-=
45(45)45.02
C N tg ?
=+=
（2）极限承载力
0.50.52512630451675()f C q bN C N kPa γγ=+?=???+?=
故，应选（B ）
9.3若岩基表层存在裂隙，为了加固岩基并提高岩基承载力，应使用哪一种加固措施？（ ）
（A ）开挖回填 （B ）钢筋混凝土板铺盖 （C ）固结灌浆 （D ）锚杆加固 解：上述几种方法均可用于岩基加固，一般对表层破碎带可采用常见的挖填法，或用锚杆增加结构强度，对于表层裂隙，固结灌浆方法对提高岩基承载力效果明显。
故，选（C ）
、习题1、B 2、 D 1.2大部分岩体属于（）。 （A ）均质连续材料（B）非均质材料 （C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料 2.1岩石的弹性模量一般指（）。 （A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量 （C）切线模量|（ D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种 （A）- B =、（ C）一（ D）'- 2.3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。 （A ）脆性材料（B ）延性材料 （C）坚硬材料 | （ D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征 2.4剪胀（或扩容）表示（ ）。 （A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象 （C）裂隙逐渐涨开的一种现象| （ D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象 2.5剪胀（或扩容）发生的原因是由于（）。 （A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的 （C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的 2.6岩石的抗压强度随着围岩的增大（）。 （A）而增大（ B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变 2.7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（）。 （A ）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D ）剪切强度 2.8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。 （A）拉应力引起的拉裂破坏］（B）压应力引起的剪切破坏 （C）压应力引起的拉裂破坏（D）剪应力引起的剪切破坏 2.9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）它不是针对岩石材料的破坏准则 （B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致 （C）它没有考虑岩石的非均质特征 （D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用 2.10岩石的吸水率是指（）。 （B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比 （C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比 （D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比 2.11已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石（）。 （A）软化性强，工程地质性质不良―| （B ）软化性强，工程地质性质较好 （C）软化性弱，工程地质性质较好（D）软化性弱，工程地质性质不良 2.12当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（）。 （A ）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体 2.13在岩石抗压强度试验中，若1.1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
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
石油工程岩石力学PPT整理之简答题 （3*10=30分） 1.岩石力学的发展历史分为哪几个阶段？请简述一下每个阶段的特点。 答：按其发展进程可划分四个阶段： （1）初始阶段（19世纪末-20世纪初） 这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论，以解决岩体开挖的力学计算问题。 （2）经验理论阶段（20世纪初-20世纪30年代）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。（3）经典理论阶段（20世纪30年代-20世纪60年代）这是岩石力学学科形成的重要阶段，弹性力学和塑性力学被引入到岩石力学，确立了一些经典计算公式，形成围岩和支护共同作用的理论。 岩石力学发展到该阶段已经成为一门独立的学科。 在经典理论发展阶段，形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”两大学派。 （4）现代发展阶段（20世纪60年代-现在） 此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段，其主要特点是，用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息
技术等方面的最新成果引入到岩石力学。而电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用也提供了可能。 2.简述岩石力学的研究内容。 答：(1)岩石的变形特征;(2)岩体的变形与强度;(3)岩石的强度理论;(4)地应力的测量方法;(5)岩体力学的工程应用. 3.请简述岩石的蠕变及其机理。 答：岩石的蠕变：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。 岩石蠕变机理：化学键理论、破裂理论、摩擦理论、晶体缺陷理论 4.岩石蠕变可分为哪几个阶段？ 答：(1)瞬时变形（2)初始蠕变或阻尼蠕变(3)稳态蠕变或等速蠕变(4)加速蠕变。 5.为精确描述岩石复杂的蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，这些基本单元有哪些？ 答：这些基本单元有弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑形元件（摩擦块）。 6.岩石力学的性质有哪些？请简明阐述一下。 答：根据岩石的应力-应变-时间关系，可将力学性质划分为弹性、塑性、黏性。（弹性是指在一定的应力范围内，物体
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
《岩石力学与工程》内容概要总结 地应力是存在于地层中的为受工程扰动的天然应力。也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。 地质软岩：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软化及风化膨胀性一类岩体的总称。 工程软岩：工程力作用下能产生显著性变形的工程岩体。声发射：材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响。 岩石岩石地下工程：地下岩石中开挖并临时获永久修建的各种工程。 围岩：在岩石地下地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。 锚喷支护：锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。 边坡：岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。 岩石：自然界各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物。 容重：岩石单位体积的重量。根据含水情况将岩石的容重分为天然容重、干容重、饱和容重。孔隙性：天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙。 孔隙率：指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。分为总孔隙率、总开孔隙率、大开孔隙率、小开孔隙率、和闭孔隙率。孔隙率愈大，岩石力学性能越差。 水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质。 包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。 岩石强度：岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。 单轴抗压强度：岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。 岩石破坏形式：x状共轭斜面剪切破坏。这种破坏形式是最常见的破坏形式；单斜面剪切破坏。这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的。 拉伸破坏：横向拉应力超过岩石抗拉极限引起的。 流变破坏：岩石的三轴抗压强度：岩石在三向荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力。 莫尔强度包络线：同一种岩石对应各种应力状态下破坏莫尔应力圆外公切线。直线型、抛物线型、双曲线型。 点载荷试验：试验所获得的强度指标值可以用做岩石分级的一个指标。点载荷实验装置是便携式的，可带到岩土工程现场去做实验。点载荷试验对试件的要求不严格。缺点是要根据经
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
第一节：绪论 一、教学目的：通过《岩石力学》课程介绍，揭示课程在石油工程中的重要性，引导学生对该课程的兴趣，认识岩石力学研究对象的特点及其与其它力学课程的联系及差异。 二、基本要求： 1、了解内容： ?《岩石力学》学科的研究意义 ?《岩石力学》学科的发展历史及发展现状 ?《岩石力学》学科的研究内容及研究方法 2、掌握内容： ?岩石力学的定义 ?岩石的定义及分类 ?岩石力学研究对象的特点（岩石力学与弹性力学等力学学科的差异） ?不连续性 ?非均质性 ?各向异性 ?渗透性 ?赋存环境（地应力-初始应力、温度、压力、油气水） 3、介绍课程的学习目的及基本要求 三、课程内容： 1、岩石力学的研究意义 1 首先，来源于生产实践，生产实践也是岩石力学发展的推动力 岩石力学的发生与发展与其它学科一样，是与人类的生产活动紧密相关的。早在远古时代，我们的祖先就在洞穴中繁衍生息，并利用岩石做工具和武器，出现过“石器时代”。公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。公元前613-591年我国人民在安徽淠河上修建了历史上第一座拦河坝。公元前256-251年，在四川岷江修建了都江堰水利工程。公元前254年左右（秦昭王时代）开始出钻探技术。公元前218年在广西开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠，筑有砌石分水堰。公元前221-206年在北部山区修建了万里长城。在20世纪初，我国
杰出的工程师詹天佑先生主持建成了北京-张家口铁路上一座长约1公里的八达岭隧道。在修建这些工程的过程中，不可避免地要运用一些岩石力学方面的基本知识。 2 岩石力学在国民经济建设中有广泛的应用 目前国际上已建和正建的大坝，最大高度超过300m，地下洞室的最大开挖跨度超过50m，矿山开采深度超过4000m，边坡垂直高度达1000m，石油开采深度超过9000m，深部核废料处理需要考虑的时间效应至少为1万年，研究地壳形变涉及的深度达50-60km，温度在1000oC以上，时间效应为几百万年。今后，随着能源、交通、环保、国防等事业的发展，更为复杂、巨大的岩石工程将日益增多。 3 不重视岩石力学研究将造成工程事故 国际上有许多工程由于对岩石力学缺乏足够的研究，而造成工程事故。其中最著名的是法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡。 马尔帕塞薄拱坝，坝高60m，坝基为片麻岩，1959年左坝肩沿一个倾斜的软弱面滑动，造成溃坝惨剧，400余人丧生。瓦依昂双曲拱坝，坝高261.6米，坝基为断裂十分发育的灰岩。1963年大坝上游左岸山体发生大滑坡，约有2.7-3.0亿立米的岩体突然下塌，水库中有5000万立米的水被挤出，击起250米高的巨大水浪，高150米的洪波溢过坝顶，死亡3000余人。近年来，虽然岩石力学得到突飞猛进的发展，但与岩体失稳有关的大坝崩溃，边坡滑动，矿山瓦斯爆炸，围岩地下水灾害等惨剧仍时有发生。诸如此类的工程实例，都充分说明能否安全经济地进行工程建设，在很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程上的问题。当前世界上正建和拟建的一些巨型工程及与地学有关的重大项目都把岩石力学作为主要研究对象。 4 岩石力学在石油工程中的重要应用 ●井壁稳定性分析 ●水力压裂 ●出砂预测 ●地层可钻性预测钻头优选 ●定向射孔 ●套管损坏机理 ●地面沉降 ●…… 四岩石力学的发展历史、现状及，面临的挑战 1、形成历史 ●1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地利学派。
重庆大学二零零七年博士生(秋季)入学考试试题 科目代码：248 （共 1 页）
重庆大学博士生入学考试试题答案
则将破裂表述为侵入破裂，当检查图(a)情况中的破裂面时，它们中的一些部分有剪切破裂的状态。而其他一些部分显然是拉伸破裂。岩石破裂中，注意力还将集中于重要的扩容现象，它发生于岩石试件的单轴和三轴受压期间．通常，在三轴试验中，围压是由流体通过一个刚度可忽略不计的不渗透膜来施加的，在这样的试验中，试件的径间膨胀和扩容显然不会由于围压的增加而被局部或均匀地阻挡；如果试件被更多的岩石包围，象实际情形中听发生的那样，那就将是这种情况，不管围岩是否破坏，预料它所提供的阻力会有增加最小主应力值的效应，因此趋于阻止破坏和集中破裂于有限的体积内。 三. 论述影响岩石力学性质的主要因素 回答要点： 论述影响岩石力学性质的因素很多，如水、温度、风化程度、加荷速度、围压的大小、各向异性等等，对岩石的力学性质都有影响。现分述如下： 1、 水对岩石力学性质的影响。主要表现在连接作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及 潜蚀作用； 2、 温度对岩石力学性质的影响。随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低； 3、 加荷速度对岩石力学性质的影响。随着加荷速度的降低，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也 降低； 4、 围压对岩石力学性质的影响。随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低； 5、 风化对岩石力学性质的影响。产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生变化。 四. 试述岩石的水理性 答：岩石遇水作用后，会引起某些物理、化学和力学等性质的改变，水对岩石的这种作用特性称为岩石的水理性。岩石的水理性包括吸水性、抗冻性和软化系数三方面，现分述如下： 所谓吸水性是指岩石吸收水分的性能，可以采用吸水率、饱水率和饱水系数来表示，即： 吸 水 率： %10011?= d W W V 饱 水 率： %10022?= d W W V 饱水系数： 2 1V V K s = 其中，W 1为岩石在标准大气压下吸入水的重量，W 2为岩石150个大气压或真空条件下吸入水的重量，W d 为岩石的干重量。 所谓抗冻性就是指岩石抵抗冻融破坏的性能，它是评价岩石抗风化稳定性的一个重要指标，可以采用
储层岩石力学概述 发表时间：2019-09-11T14:30:47.063Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：王祥程 [导读] 摘要：岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。 成都理工大学能源学院 610059 摘要：岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。深入了解研究岩石力学的性质和相关参数对于工程上的开发具有十分重要的作用。 关键词：岩石力学；石油工程；研究方法 1. 岩石力学的概述 岩石包括组成岩石的固体骨架、孔隙、裂缝以及其中的流体，因此岩石力学往往会应用到弹性力学、塑性力学、流体力学、渗流力学等力学学科的诸多理论方法。岩石的性质几乎牵涉到所有力学分支，岩石力学的研究是各种力学理论的综合运用。不同岩石力学问题的研究，可能包括瞬时变形运动，也可能包含与地质演化时间相关的长期变形运动。 岩石力学是力学的一部分。岩石材料赋存于地下，其力学性质难于直接测试和观察，而若将其取至地面进行测试则岩石的力学性质往往发生了较大的变化，加之岩石中的流体存在于裂隙或孔隙之中，与岩石骨架相互作用，使岩石的受力情况更加复杂。 2.岩石力学的研究方法 岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。岩石具有特殊的固体介质力学特性，这个特殊的力学性质与它所处的环境有关，如天然岩石所处应力状态一般称为岩石的初始应力状态。在岩石受到工程活动扰动后，岩体的应力出现了变化，这时岩石所处的应力状态称为次生应力状态。此时将岩石力学和工程地质相结合进行研究是十分重要和必要的。对于节理岩体，特别需要了解岩体结构面的分布、网络特性、岩体结构类型，才能进行岩体的数值模拟和分析。 一般而言，岩石力学的研究方法可分为如下四大类： (1)地质研究方法：对岩体进行地质方面的研究始终是岩石力学研究的基础，在整个岩石工程过程中，地质性质的研究应当列在第一位。①岩石岩相、盐层特征的研究，如软弱岩体的成分、可溶盐类、含水蚀变矿物、不抗风化岩体成分以及原生结构。②岩体结构的地质特性研究，如断续结构面的几何特征、岩体力学特征、软弱面的充填物及地质特性。③赋存地质环境的研究，如地应力的成因、地下水分布与化学特征以及地质构造对环境的影响。 (2)物理力学研究方法：①岩体结构的探测，应用地球物理化学方法和技术来探查各种结构面的力学特征和化学特征。②地质环境的物理性质分析与测量，如地应力的形成机制及分布、地质环境中热力与水力存在的性状、水化学的分布特征，应用大规模地质构造层析技术、地质雷达探测技术确定岩体构造。③岩体物理力学性质的测定，如岩块力学特性的室内试验、原位岩体的力学性质测试、钻孔测试、工程变形监测、位移反分析等。主要运用的手段是基于震动的动态测试，如超声波测试、地震波测试、电磁波测试、计算机层析方法(CT)测试。这些测试利用岩体的波动特性，来研究岩体的力学特性。 (3)数学力学分析方法：岩石力学的研究，除了以上地质方法、物理力学方法的研究外，还要进行数学力学方法研究，从而构成岩石力学的理论基础，包括：①岩石本构关系的研究-对岩石进行宏观到细观甚至微观的力学特性研究。②数值分析方法。由于计算机计算性能的发展，岩石力学的数值分析方法得到了大力发展。在数值分析方法方面，由岩体连续力学发展到非连续力学，出现了离散元法(DEN)和不连续变形分析法(DDA)、流形法(BEM)、无单元法(EFM)和快速拉格朗日法(FLAC)。③多元统计和随机分析。这两种方法可以深人地研究因岩体介质的随机分布特性而造成传统方法难以解决的问题。④物理和数值模拟仿真分析。 (4)整体综合分析法：就整个工程进行多种分析的方法，并以系统工程为基础的综合分析。 3.石油工程岩石力学研究对象及特点 石油工程岩石力学所研究的，所涉及的地层深度大多在8000m范围内，研究对象主要是沉积岩层，岩石处于较高的围压、温度和孔院压力作用下其性质已完全不同于浅部地层，它可能经过脆-塑性转变成塑性，也可能由于高孔院压力的作用呈现脆性破坏。 (1)石油工程岩石力学所涉及的围压可达200MPa。非均匀的原地应力场形成了地层之间的围压，若垂向应力源于地层自重，那么应力梯度平均为0.023MPa/m，多数地区最大水平应力往往大于垂向应力，且两个水平地应力梯度的比值通常达到1.4~1.5以上。在山前构造带地区，不但地应力梯度高，最大和最小水平地应力的比值也很大。因此在研究地应力分布规律(包括数值大小及主方向)时，主要依靠水力压裂、岩石剩磁分析、地震和构造资料反演、测井资料解释等间接方法。 (2)石油工程岩石力学所涉及的温度可达250℃。一般的地温梯度是3℃/100m，高的可超过4℃/100m，具体的地温梯度往往需要实际测定。当温度超过150℃后，温度对岩石性质的影响将变得十分明显。 (3)石油工程岩石力学中所涉及到的孔隙和裂隙中的高压流体的孔隙压力可高达200MPa.一般情况下，常规的静水孔隙压力梯度为 0.00981MPa/m,但是异常高压可超过0.02MPa/m。 4.结束语 岩石力学是一门十分重要的，它涉及到了工程领域的各个行业。因此，正确理解学习岩石力学的理论知识以及探究其影响等具有十分重要的意义。 参考文献 [1]王路,徐亮,王瑞琮.岩石力学在石油工程中的应用[J].石化技术,2017, 24(3)：157-157. [2]陈勉.我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用[J].岩石力学与工程学报,2003,23(14)：2455-2462. [3]杨永明,鞠杨,刘红彬,etal.孔隙结构特征及其对岩石力学性能的影响[J].岩石力学与工程学报,2009,28(10)：2031-2038. [4]陈新,杨强,何满潮,etal.考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析[J].岩石力学与工程学报,2005(16)：2882-2888. [5]陈德光,田军,王治中,etal.钻井岩石力学特性预测及应用系统的开发[J].石油钻采工艺,1995,17(5)：012-16. [6]王大勋,刘洪,韩松,etal.深部岩石力学与深井钻井技术研究[J].钻采工艺,2006,29(3)：6-10. [7]阎铁.深部井眼岩石力学分析及应用[D].2001. [8]陈新,杨强,何满潮,etal.考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析[J].岩石力学与工程学报,2005(16):2882-2888.
《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 ）
3、简述锚杆支护作用原理及不同种类锚杆的适用条件。 答：岩层和土体的锚因是一种把锚杆埋入地层进行预加应力的技术。锚杆插入预先钻凿的孔眼并固定于其底端，固定后，通常对其施加预应力。锚杆外露于地面的一端用锚头固定，一种情况是锚头直接附着在结构上，以满足结构的稳定。另一种情况是通过梁板、格构或其他部件将锚头施加的应力传递于更为宽广的岩土体表面。岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定。岩土锚固的主要功能是： (1)提供作用于结构物上以承受外荷的抗力，其方问朝着锚杆与岩土体相接触的点。 (2)使被锚固地层产生压应力，或对被通过的地层起加筋作用(非顶应力锚杆)。
(3)加固并增加地层强度，也相应地改善了地层的其他力学性能。 (4)当锚杆通过被锚固结构时．能使结构本身产生预应力。 (5)通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效地承受拉力和剪力。 锚杆的这些功能是互相补允的。对某一特定的工程而台，也并非每一个功能都发挥作用。 若采用非预应力锚杆，则在岩土体中主要起简单的加筋作用，而且只有当岩土体表层松动变位时，才会发挥其作用。这种锚固方式的效果远不及预应力锚杆。效果最好与应用最广的锚固技术是通过锚固力能使结构与岩层连锁在一起的方法。根据静力分析，可以容易地选择锚固力的大小、方向及其荷载中心。由这些力组成的整个力系作用在结构上，从而能最经济有效地保持结构的稳定。采用这种应用方式的锚固使结构能抵抗转动倾倒、沿底脚的切向位移、沿下卧层临界面上的剪切破坏及由上举力所产生的竖向位移。 岩土的锚杆类型： (1)预应力与非预应力锚杆 对无初始变形的锚杆，要使其发挥全部承载能力则要求锚杆头有较大的位移。为了减少这种位移直至到达结构物所能容许的程度，一般是通过将早期张拉的锚杆固定在结构物、地面厚板或其他构件上，以对锚杆施加预应力，同时也在结构物和地层中产生应力，这就是预应力锚杆。 预应力锚杆除能控制结构物的位移外，还有其它有点： 1安装后能及时提供支护抗力，使岩体处于三轴应力状态。 2控制地层与结构物变形的能力强。 3按一定密度布臵锚杆，施加预应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定。 4预加应力后，能明显提高潜在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度。 5张拉工序能检验锚杆的承载力，质量易保证。 6施工工艺比较复杂。 (2)拉力型与压力型锚杆 显而易见，锚杆受荷后，杆体总是处于受拉状态的。拉力型与压力型锚杆的主要区别是在锚杆受荷后其固定段内的灌浆体分别处于受拉或受压状态。拉力型锚杆的荷载是依赖其固定段杆体与灌浆体接触的界面上的剪应力(粕结应力)由顶端(固定段与自由段交界处)向底端传递的。锚杆工作时，固定段的灌浆体易出现张拉裂缝．防腐件能差。
《岩石力学》模拟题（补） 一.名词解释 1.冲击地压（岩爆）：是坚硬围岩中积累了很大的弹性变形能，并以突然爆发的形式释放出的压力。 2.边坡安全系数：沿着最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。即：F = 抗滑力/下滑力 3.“让压”支护：就是允许井巷在一定范围内变形，使围岩内部储存的弹性能释放，从而减少支架的支护抗力。 4.蠕变：岩石在受力大小和方向不变的条件下，其变形随时间的变化而增加的现象。 5.全应力应变曲线： 反映岩石在受压后的应力应变关系，包括岩石破坏后的应力应变关系曲线。 6.应力集中系数：K = 开挖巷道后围岩的应力/开挖巷道前围岩的应力= 次生应力/原岩应 7.松弛：是指介质的变形（应变）保持不变，内部应力随时间变化而降低的现象。 8.准岩体抗压强度：用室内岩石的抗压强度与岩体的龟裂系数之积为岩体的准岩体抗压强度。 9.边坡稳定性系数：稳定系数F （安全系数）的定义为沿着最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。即：F = 抗滑力/下滑力 10.岩石质量指标（RQD ）：RQD= %1001010 钻孔长度 ）岩芯累积长度以上（含cm cm 11.全应力-应变曲线：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。 12.岩石的完整性系数：反映岩石节理裂隙发育的指标，用声波在岩体中的传播速度与岩石块中的传播速度之比的平方表示。 二.问答题 1. 岩石的流变模型的基本元件有哪几种？分别写出其本构关系。 答：流变模型有三个基本元件： 弹性元件、塑性元件和粘性元件 （1） 弹性元件：是一种理想的弹性体，其应力应变关系为：
1．构成岩石的主要造岩矿物有正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤铁矿。 2．为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？答：基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜长石组成。所以基性岩石和超基性岩石非常容易风化。 3、常见岩石的结构连结类型有那几种？ 1.结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。 2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。 4．何谓岩石中的微结构面，主要指那些，各有什么特点？ 答：岩石中的微结构面（或缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。它包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。矿物的解理面：是指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。晶粒边界：矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子键等相连结。由于矿物晶粒表面电价不平衡而使矿物表面具有一定的结合力，但这种结合力一般比起矿物内部的键连结力要小，因此，晶粒边界就相对软弱。微裂隙：是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线，也称显微裂隙。粒间空隙：多在成岩过程中形成，如结晶岩中晶粒之间的小空隙，碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙。粒间空隙对岩石的透水性和压缩性有较大的影响。晶格缺陷：有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷，也有由于化学比例或原子重排列的毛病所产生的物理上的缺陷。它与岩石的塑性变形有关。 5．自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类，各大类有何特点？答：根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩特点： 1）深成岩：常形成较大的入侵体。颗粒均匀，多为粗-中粒状结构，致密坚硬，孔隙很小，力学强度高，透水性较弱，抗水性较强。2）浅成岩：成分与深成岩相似，但产状和结构都不相同，多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差，与其他岩种相比，它的性能较好。3）喷出岩：结构较复杂，岩性不均一，连续性较差，透水性较强，软弱结构面比较发育。沉积岩特点：1）火山碎屑岩：具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系，各类火山岩的 性质差别很大。2）胶结碎屑岩：是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。 其性质取决于胶结物的成分、胶结形式和碎屑物成分和特点。3）粘土岩：包括页岩和泥岩。其性质较差。4）化学岩和生物岩：碳酸盐类岩石，以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。变质岩特点：是在已有岩石的基础之上，经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和压力的不同而具有不同的性质，形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不均匀性和各向异性。变质岩特点1）接触变质岩：侵入体周围形成岩体。岩 体透水性强，抗风化能力降低。 2）动力变质岩：构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。它的胶结不好，裂隙、孔隙发育，强度低，透水性强。3）区域变质岩：这种变质岩的分布范围广，岩石厚度大，变质程度均一。一般块状岩石性质较好，层状片状岩石性质较差。 6．表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ 答：指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本属性。 7、岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。 答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式: (1)X状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (2)单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。 (3)拉伸破坏，破坏面
2019-2020第2学期《岩石力学与工程》试卷 班级：姓名：学号： 一、简答题（每题10分，共60分） 1. 什么是岩石强度？影响岩石强度的因素有哪些？如何消除或修正这些影响因素？ 2. 测量岩石抗压强度的方法有哪些？测量岩石抗拉强度的方法有哪些？它们各自的优缺点是什么？ 3. 表征岩体结构面状态的因素有哪些？结合所学的岩体分级方法（选择其中一个即可）论述它们各自是如何影响岩体强度的？ 4. 典型的地应力直接测量方法有哪些？它们的测量原理和步骤是什么？有什么优点和缺点？ 5. 空心包体应变计法进行地应力测量时，采用的测量探头为什么叫做“空心”包体？其测量原理和步骤是什么？ 6. 画出开尔文（Kelvin）体的流变力学模型，给出其本构方程和蠕变方程推导过程，并画出蠕变曲线。 二、计算题（每题10分，共40分，计算结果保留小数点后2位） 1. 岩石单轴压缩试验中，当压力达到（50+学号后两位/10）MPa时试样破坏，且破坏面与轴向加载方向夹角为（25+学号后1位数）°，假定岩石破坏符合莫尔-库伦强度理论，试计算： （1）岩石内摩擦角；（3分） （2）岩石的粘聚力；（3分） （3）若有一同种岩石试样存在一软弱面与试样轴向（最大主应力方向）夹角40°。已知软弱面强度参数，粘聚力c j=8MPa，内摩擦角φj=25°，问此时试样单轴破坏强度和破坏面方位角。（4分）
2. 对某一岩石进行点荷载试验获得数据（如下表所示），请计算Is(50)数值，并估算单轴抗压强度。 3. 计算一组钻孔深度为500cm 的岩芯RQD 值。 其中：1号岩芯长度为学号的1-2位数字（单位：cm ）； 2号岩芯长度为学号的3-4位数字（单位：cm ）； 3号岩芯长度为学号的5-6位数字（单位：cm ）； 4号岩芯长度为学号的7-8位数字（单位：cm ）； 5号岩芯长度为学号7-8位数字除以10（单位：cm ）。 4. 现有两个弹簧和一个摩擦块组成一套装置（如图所示）。弹簧的刚度系数都是K ，在滑动块上作用一个竖向恒荷载P ，滑动块与地面摩擦系数为μ。若在装置右侧施加一准静态荷载F 。请推导F 与装置拉伸变形关系公式，并绘制F 由0增长至（学号后两位/10）μP ，然后再逐渐减小到0时的F -位移曲线。 F
中国矿业大学2010～2011学年第 2 学期 《矿山岩体力学》试卷（A）卷答案 考试时间：120 分钟考试方式：闭卷 一、名词解释（20分，每题2分） 1、岩体：是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。 2、体力：分布在物体整个体积内部各个质点上的力，又称为质量力。 3、结构面：在岩体中存在着各种不同的地质界面，这种地质界面称为结构面。 4、岩石的孔隙度：是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比，常用百分数表示，故 也称为孔隙率。 5、岩石的软化系数：是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比。 6、岩石强度：岩石在各种荷载作用下破坏时所能承受的最大应力。 7、破坏准则：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，是在极限状态下 的“应力—应力”关系。 8、岩石的弹性：指卸载后岩石变形能完全恢复的性质。 9、岩石的流变性：指岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质。 10、地应力：指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。也称原岩应力、初始应力。 二、单项选择题（30分，每题2分） 1、下列那个不是矿山岩体力学的特点（B ） A）工程支护多为临时结构物 B）只关心岩石在弹性阶段的力学性质 C）工作面不断移动 D）煤岩经常受瓦斯气体作用与影响 2、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 3、在岩石的室内单轴压缩试验中，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的是（ A ） A）圆柱形试件B）六角菱柱形试件 C）四角菱柱形试件D）三角菱柱形试件 4、岩石的破坏形式不取决于下列哪个（C ） A）岩石的性质与结构面性质
岩体力学习题 1、何谓岩体力学? 谈谈你对岩体力学的认识和看法。 1)岩体力学是力学的一个分支学科，是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。 2)认识和看法：对于岩体力学的认识看法，主要还是体现在其形成发展的过程以及研究对象内容所囊括的重要意义。 岩体力学的形成和发展，是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。岩块物理力学性质的试验，地下洞室受天然水平应力作用的研究，可以追溯到19世纪的下半叶。20世纪初出现了岩块三轴试验，1920年，瑞士联合铁路公司采用水压洞室法，在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中，进行原位岩体力学试验，首次证明岩体具有弹性变形性质。1950～1960年，岩体力学扩大了应用范围，从地下洞室围岩稳定性研究扩展到岩质边坡和地基岩体稳定性研究等。1957年，法国的J.塔洛布尔著《岩石力学》，从岩体概念出发，较全面系统地介绍了岩体力学的理论和试验研究方法及其在水电工程上的应用。至50年代末期，岩体力学形成了一门独立的学科。60年代以来，岩体力学的发展进入了一个新的历史时期，研究内容和应用范围不断扩大，对不连续面力学效应和岩体性能进行了研究，取得了成果和发展；有限元法、边界元法、离散元法先后被引入，岩体中天然应力量测的加强与其分布规律不断被揭示。 岩体力学的理论基础直接来源于弹塑性力学，同时也包含了理论力学、材料力学等方面的知识，只是研究对象细化到了岩土体这一材料上，故而其研究的重要意义在于：大量岩体工程的开展必须要保证其既安全稳定又经济合理，所以要通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。诸如高坝坝基岩体及拱坝拱座岩体的变形和稳定性；大型露天采坑边坡、库岸边坡及船闸、溢洪道等边坡的稳定性；地下洞室围岩变形及地表塌陷；高层建筑、重型厂房和核电站等地基岩体的变形和稳定性；以及岩体性质的改善与加固技术等等。对这些问题能否做出正确的分析和评价，将会对工程建设和生产的安全性与经济性产生显著的影响，甚至带来严重的后果。 2、何谓岩块、岩体? 试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点? 1）岩块：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。 2）岩体：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，是岩体力学研究的对象。 3）岩块与岩体：岩块是构成岩体的最小岩石单元体，岩体包含岩块； 岩体与土：土不具有刚性的联结，物理状态多变，力学强度低等，因而也不具有岩体的结构面。 3、何谓岩体分类? RMR 分类和Q 分类各自用哪些指标表示? 怎样求得? 1）岩体分类：在工程地质分组的基础上，通过对岩体的的一些简单和容易实测的指标，将工程地质条件与岩体参数联系起来，并借鉴已建的工程设计、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方法。