岩石力学复习资料

岩石力学复习资料

文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

1.岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因是什么?

①构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时由于矿物的涨缩不均而导致岩石结构的破坏②当温度减低到0℃以下时岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏

2. 岩石试件在单轴压力作用下常见的破坏形式有哪些？

①单轴压力作用下时间的劈裂②单斜面剪切破坏③多个共轭斜面剪切破坏

3.影响单轴抗压强度的因素有哪些？

端部效应，试件的形状和尺寸，加载速率

4. 巴西劈裂试验测得的是岩石的哪个强度指标？为什么?

岩石抗拉强度。根据弹性力学公式，沿竖直直径长沙几乎均匀的水平方向拉力，在试样的水平方向直径平面内，产生最大的压应力。可以看出，圆柱体试样的压应力只有拉应力的3倍，但岩石的抗压强度往往是抗拉强度的10倍，这表明岩石试样在这样条件下总是受拉破坏而不是受压破坏。因此我们可以用劈裂法来确定岩石的抗拉强度。

5. 库伦准则的适用条件。

①库伦准则是建立在试验基础上的破坏数据②库伦准则和莫尔准则都是以剪切破坏做为其物理机理，但岩石试验证明岩石破坏存在大量的微破裂，这些微破裂是张拉破坏而不是剪切破坏③莫尔库伦准则适用于低围压的情况

6. 岩石单轴压缩状态下的应力-应变曲线一般可分为那四个阶段？

①在OA区段内，曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩石中初始的微裂隙受压闭合②在AB区段内，接近直线，近似于线弹性工作阶段③BC区段

内，曲线向下弯曲，属于非弹性阶段，主要是再平行于荷载方向开始逐渐生成新的微裂隙以及裂隙的不稳定④下降段CD为破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压强度Rｃ

7. 岩石全程应力-应变曲线的作用是什么？

岩爆的预测，蠕变的预测，疲劳破坏

8. 蠕变分为哪几个阶段？

初始蠕变段，等速蠕变段，加速蠕变段

9. 为何岩石的蠕变曲线很难测得？

10. 在一定法向应力作用下，结构面在剪切作用下产生的切向变形形式有哪两种？

①对非充填粗糙结构面，随剪切变形的发生，剪切应力相对上升较快，当达到剪应力峰值后，结构面抗剪能力出现较大的下降，并产生不规则的峰后变形或滞滑现象

②对于平坦的结构面，初始阶段的剪切变形曲线呈下凹型，随剪切变形的持续发展，剪切应力逐渐升高但没有明显的峰值出现，最终达到恒定值。

11. 影响结构面力学性质的因素。

①尺寸效应②前期变形历史③后期填充性质

12. 影响结构面剪切强度的因素。

①法向应力②粗糙度③结构面抗压强度

13. 岩体强度的决定因素。

节理，裂隙，岩块和结构面强度

14. 结构面方位对岩体强度的影响。P65

在某些应力条件下，破坏不沿结构面发生，只有当结构面的倾角A满足内摩擦角

15. 岩体剪切变形曲线类型。

①沿软弱面结构面剪切②沿粗糙结构面软弱岩体及强风化岩体剪切③剪断坚硬岩体时变形曲线

16. 影响岩体变形特性的主要因素。

主要包括组成岩体的岩性，结构面发育特征及荷载条件，试件尺寸，试件方法和温度

17. 构造应力的总规律是以水平应力为主，我国地质学家李四光是如何解释的？

因为地球自转角度的变化而产生地壳水平方向的运动时造成构造应力一水平应力为主的重要原因

18. 高地应力区开挖地下洞室，有可能会遇到什么困难？

①硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多，成洞性差，基坑是有剥离现象，成形性一般尚好。

②软质岩：岩心时有饼化现象，开挖工程中洞壁岩体位移显着，持续时间长，成洞性差。基坑有隆起现象，成形性较差。

19. 岩爆产生的条件。

①地下工程开挖、洞室空间的形成是诱发岩爆的几何条件

②围岩应力重分布和集中将导致围岩积累大量弹性变形能，这是诱发岩爆的动力条件

③岩体承受极限应力产生初始破裂后剩余弹性变形能的集中释放量即决定岩爆的弹射程度

④岩爆通过何种方式出现，这取决于围岩的岩性、岩体结构特征、弹性变形能的积累和释放时间的长短

20. 地下工程深浅埋分类的理论有哪些？我国是如何界定的？

按不支护洞体是否能自稳区别，可稳定为深埋，不稳定为浅埋

开挖的扰动节围是否达到地标，可达为浅埋，达不到为深埋，我国分类采用前者

21. 当围岩为弹性、连续、均匀、各项同性和微笑变形，圆形洞室开挖，地应力侧压力系数K为1时，洞周应力集中系数K为多少？侧压力系数满足什么情况下，洞壁不会出现拉应力？

K=2；侧压力系数在大于1/3的时候洞壁不会出现拉应力

22.下图为弹塑性围岩应力图，请解释图中分区的含义。

绘出了从洞室周边沿径向方向上诸点应力的变化规律。可以看出，当围岩进入塑性状态，应力的最大值从洞室周边转移到弹、塑性区得交界处。随着往岩体内部延伸，围岩应力逐渐恢复到原岩应力状态。在塑性区内，由于塑性区的出现，切向应力从弹、塑性区得交界处向洞室周边逐渐降低。塑性区外围（2区）是应力高于初始应力的区域，它在围岩弹性区中应力高升部分（3区）合在一起称作围岩承载区；塑性区内圈（1区）应力低于初始应力的区域称作松动区。松动区内应力和强度都有明显下降，裂隙扩张增多，容积扩大，出现明显的塑性滑移。原岩应力区（4区）未受到开挖影响，岩体仍处于原岩应力状态。

23. 请绘出水平和45 o节理分别在拉伸和压缩应力作用下节理裂隙扩展的方向。

24. 在弹性力学深埋圆形洞室解析解中侧压力系数K由0增长到1，在0°和90°位置，围岩应力的变化规律是什么？请给予解释。

25. 用自己的语言和图示解释围岩位移及支护特征曲线。P147

名词解释：

1. 蠕变：在应力为恒定的情况下岩石变形随时间发展的现象；

2. 松弛：在应变保持恒定的情况下岩石的应力随时间二减少的现象；

3. 弹性后效：在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。

4. 节理岩体:成组出现的、有规律的裂隙称为节理，其相应的岩体称为节理岩体

判断：

1. 岩石颗粒间联结分为结晶联结和胶结联结两类，一般而言，胶结（结晶）联结岩石比结晶（胶结）联结岩石强度高。×

2. 岩石颗粒间联结分为结晶联结和胶结联结两类，岩浆岩是胶结（结晶）联结。×

3. 岩石重度大小，在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣，通常岩石重度愈大，其力学性质愈差（好）×

4. 岩石的重度在一定程度上与其埋深有关，一般而言，靠近地表岩石重度大（小），深层岩石重度小（大）。×

5. 岩石相对密度是岩石干重量除以岩石体积（实体积）所的量与1个大气压下4℃纯水重度比值。×

5. 岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度，岩石中重矿物含量越多其相对密度越大。√

6. 岩石空隙率越大，岩石中的孔隙和裂隙就越多，岩石的力学性能越差。√

7.岩石的吸水率的大小取决于岩石中孔隙数量（多少）和细微裂隙数量的多少（的连通情况）。×

8. 一般而言，岩石孔隙愈大愈多孔隙和细微裂隙连通情况愈好，岩石的力学性能愈差。√9. 岩石的饱水率是指（岩样在强制状态下）岩石吸入水的重量与岩石（烘干）重量的比值百分率。×

10. 饱水率反映岩石中裂隙和孔隙的发育情况，对岩石的抗冻性有较大影响。√

11. 饱水系数越大（小），岩石的抗冻性越好。×

12. 饱水系数小于91%，岩石可免遭冻胀破坏。）√

13. 饱水系数是指岩石吸水率与饱水率比值的百分率。√

14. 岩石单轴抗压强度就是岩石试件在压力（单轴压缩荷载）作用下所能承受的最大压应力。

15. 岩石试验加载速率越快，其抗压强度试验结果越大。√

16. 岩石在破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏荷载，这种岩石材料具有脆性（塑性）特征×

17. 岩石的塑性破坏是由于岩石内细颗粒滑移所致√

18. 岩石的抗压强度可由单轴压缩试验和三轴压缩试验获得√

19. 一般情况下，岩块在三向应力状态下抵抗破坏的能力要比单向受力条件下要高。√

20. 一般而言，结晶岩石比非结晶岩的强度高，粗粒结晶的岩石比细粒结晶的岩石强度高（低）。×

21. 岩石的脆性破坏是由于岩石中裂隙的发生和发展的结果所致√

22. 在剪切破坏过程中，试件体积的变化是逐渐减小（增大）。×

23. 扩容是由岩石试件内细微裂隙的形成和扩张所致，这种裂隙的长轴与最大主应力的方向是平行的。√

24. 孔隙水压力会增加岩石材料的脆性性质。√

25. 试验结果表明，对于较坚硬的结构面，剪切刚度一般是常数。√

26. 试验结果表明，对于松软结构面，剪切刚度随法向应力的大小改变。√

27. 结构面强度与试件尺寸成反比。√

28. 当法向应力增大时，结构面尺寸效应将随之减小。√

29. 随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度的位移量增大；√

30.随着结构面尺寸的增加，剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化。√

31. 结构面尺寸加大，峰值剪胀角减小。√

32.随结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。√

33. 随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度的位移量减小（增大）；错

34. 岩体是由各种形状的岩块和结构面组成的地质体。√

35. 岩体中存在一组相互平行的结构面，垂直结构面和平行结构面，分别作抗压单轴试验时，在其它条件不多的情况下两者所对应的峰值强度大小相差很大。√

36. 一般情况下，岩体的强度可（不可）由岩块强度来代表。错

37. 岩体的强度不仅与组成岩体的岩石性质有关，而且与岩体内的结构面有关，此外，还与其所受的应力状态及地下水有关。√

38. 结构面方位对岩体变形的影响随着结构面组数的增加而降低。√

39. 结构面的密度对岩体变形的影响随着密度的增加而减少（增加）。×

40．岩体的渗透系数是随应力增加而增加（减小）的。×

41. 反复加卸载会使岩体的渗透系数降低，但是在三四个循环后，渗透系数基本稳定。√

42. 反复加卸载次数越多，岩体的渗透系数越低（高）。×

43. 在低应力状态下，结构面的粗糙程度对结构面的抗剪强度有影响，即结构面粗糙度超高，抗剪强度越大。√

44. 在剪切破坏过程中，试件体积的变化是逐渐减小（增大）。×

45. 地慢热对流引起的应力场（不）是一种局部应力场。×

46. 地心引力引起的应力场是地应力的主要组成部分。√

47. 岩体中的自重应力和构造应力是初始应力场的主体。√

48. 岩体中的自重应力和构造应力都是随着埋深呈（非）线性增加的。×

49. 最大水平主应力和最小水平主应力的值一般相差很大，显示出很强的方向性。√

选择题

1. 岩石相对密度s G 为:（C ） A) w s s Vr W G = B ）w s Vr W G = C ）w

s s s r V W G = D ）w s s r V W G = 2. 岩石的孔隙比是指：（A ）

A ）岩石孔隙体积与固体体积的比值；

B ）岩石孔隙体积与岩石体积比值；

C ）岩石孔隙和裂隙体积与岩石体积比值；

D）岩石孔隙和裂隙体积与岩石固体体积的比值。

3. 岩石的饱水率

w为：（D）

sa

A）岩石吸入水的重量与岩石干重量比值的百分率；

B）岩石在强制状态下吸入水的重量与岩石重量比值的百分率；

C）岩石吸入水的重量与岩石重量的比值百分率；

D）岩石在强制状态下吸入水的重量与岩石干重量比值的百分率。

4. 饱水系数是指：（A）

A) 饱水系数是指岩石吸水率与饱水率比值的百分率。

B) 饱水系数是指岩石含水率与饱水率比值的百分率。

C) 饱水系数是指岩石含水率与吸水率比值的百分率。

D) 饱水系数是指岩石饱水率与吸水率比值的百分率。

5. 饱水系数为（B），岩石可免遭冻胀：

A) 大于91% B）小于91% C）大于81% D）小于81%

6. 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）

（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

1. 在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值h/d和试件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥形破裂。（B）（A）h/d较大，磨擦力很小（B）h/d较小，磨擦力很大

（C）h/d的值和磨擦力的值都较大（D）h/d的值和磨擦力的值都较小

2. 岩石试件在压力作用下剪切破坏面与大主应力方向的夹角为:（A）

（A）45o-φ／2 （B） 45o＋φ／2 （C） 45o （D）90o

3. 岩石的抗剪强度指标为（D）

A) 粘聚力 B）内摩擦角 C）剪切膨胀角 D）粘聚力和内摩擦角

4. 巴西劈裂试验测得的是：（A）

A ）岩石抗拉强度

B ）岩石的抗剪强度

C ）岩石的抗压强度

D ）岩石的三轴抗压强度

5．同一种岩石其单轴抗压强度R c ，单轴抗拉强度R t ，抗剪强度τf 之间一般存

在下列哪种关系：（C ）

（A ）R t

6. 在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（B ）

（A ）1/2~1/5 （B ）1/10~1/50 （C ）2~5倍 （D ）10~50倍

7. 在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度。（A ）

A ）增大（

B ）减小 （

C ）不变 （

D ）无法判断

8. 按照库仑—莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为。（B ）

(A)0o 附近 （B ）30o 附近（C ）60o 附近（D ）90o 附近

9. 按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是。（A ）

（A ）受拉破坏 （B ）受压破坏 （C ）弯曲破坏 （D ）剪切破坏

10. 格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于。（A ）

（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

11. 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

12. 按照库仑—莫尔强度理论，岩石的破坏是由于。（D ）

（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

1. 岩石的弹性极限一般在峰值强度的（ A ）处。

A ）2/3

B ）1/3 C) 3/5 D) 2/5

2. 在剪切破坏过程中，试件体积的变化是：（A ）

A ）增大 B) 减小 C ）不变 D ）无法判断

3. 扩容就是试件体积（A ）

A ）增大的现象

B ） 减小的现象

C ）不变

D ）无法判断

1. 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

2. 断层属于哪一种类型的结构面？（B ）

（A ）原生结构面（B ）构造结构面（C ）次生结构面

3. 卸荷作用下而形成的结构面属于哪一种类型的结构面? ( C )

（A ）原生结构面（B ）构造结构面（C ）次生结构面

1. 我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本质量进行修正的？（ D ）。

①地应力大小；②地下水；③结构面方位；④结构面粗糙

度。

（A）①，④（B）①，②（C）③（D）①，②，③

2.我国工程岩体分级标准中，岩石的坚硬程度指标为：（ B ）

A）单轴抗压强度 B)饱和单轴抗压强度 C）抗压强度 D）抗剪强度

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. 地下水位以下测定岩体的渗透系数的方法有：（ B）

A）压水法 B）抽水法 C）注水法 D）排水法

1. 初始地应力主要包括（ C ）。

（A）自重应力（B）构造应力（C）自重应力和构造应力（D）残余应力2. 初始地应力是指（ A ）。

（A）未受开挖影响的原始地应力（B）未支护时的围岩应力

（C）开挖后岩体中的应力（D）支护完成后围岩中的应力

3. 构造应力的作用方向为（ B ）。

A、铅垂方向

B、近水平方向

C、断层的走向方向

D、倾斜方

向

5. 下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（ B ）。

（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6. 测定岩体的初始应力时，最普遍采用的方法是（ B ）

（A）应力恢复（B）应力解除法（C）弹性波法（D）模拟试验

7. 岩爆的防治措施有：（C）

○1围岩加固○2改善围岩应力条件○3改变围岩性质○4施工安全措施

A）○1○2 B）○1○2○3 C）○1○2○3○4 D）○4

1. 公路隧道把围岩分为几级：C

A）四级 B）五级 C）六级 D）七级