《岩体力学》期末考试复习提纲

岩体力学考试复习试题一、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。

复习资料对应教材：《岩体力学》绪论1.岩石：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。

2.矿物：是指存在地壳中的具有一定的化学成分和物理性质的自然元素和化合物。

3.结构：指组成岩石最主要的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结构的情况。

4.构造：指组成岩石的成分在空间分布及相互间的排列关系。

5.岩体：在一定工程范围内的自然地质结构体6.按岩石的成因可以分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三类。

7.岩体结构分类：块状结构、镶嵌结构、碎裂结构、层状结构、层状碎裂结构、散体结构。

8.结构体：被结构面切割成的岩块9.结构面：具有极低或没有抗拉强度的不连续面，包括一切地质分离面。

10.岩体的力学特征（1）不连续形（2）各向异性（3）不均匀性（4）赋存地质因子（5）残余强度特性11.岩体力学在岩体工程的应用有以下几方面：（1）地下洞室围岩的稳定性验算（2）岩坡的稳定性验算（3）基岩的稳定性验算（4）岩体力学的新理论新方法的研究12.岩体力学的研究方法是采用科学实验、理论分析与工程紧密结合的三位一体的方法。

第二章 岩石的基本物理力学性质基本物理力学性质{物理指标{质量指标 水理性质指标抗风化能力指标 力学指标{单轴抗压强度抗拉强度剪切强度 三向压缩强度变形特性{单向压缩应力作用下的变形特性三向压缩应力作用下的变形特性流变特性 岩体的基本物理力学性质思维导图 物理指标一、岩石的质量指标【密度（天然密度、饱和密度、干密度、重力密度）颗粒密度】岩石密度实验可采用量积法、水中称量法或蜡封法。

（见书P10三种方法的适用）颗粒密度使用比重瓶法二、孔隙性【孔隙比、孔隙率】三、水理性质【岩石含水性质（含水率、吸水率、饱和吸水率），岩石的渗透性】在大多数工程中，一般不考虑岩石的渗透特性，而考虑结构面作为主要水流通道的岩体渗透特性。

（辐散径向渗透试验，辐合径向渗透试验）四、抗风化指标【软化系数、耐崩解性系数、膨胀性（自由、侧向约束膨胀率，膨胀压力）】岩石的其他特性（P16）【冻融性（岩石冻融质量损失率、岩石冻融单轴抗压强度、岩石冻融系数）】岩石在冻融条件下物理力学性质发生改变的主要原因 1. 组成岩石的各种矿物的膨胀系数的差异2. 岩石孔隙中的水在0℃以下的温度将结成冰，水结成冰会产生体积增大的现象，而如此反复的冻融将形成岩石的损伤。

名词解释：红色，加粗，楷体。

简答的题：蓝色，宋体，加粗。

填空的题：粉色，黑体，加粗。

选择的题：绿色，行楷，加粗。

第 0 章绪论一、地质体： 是指由岩石组成的块体及在结垢面切割下具有一定的结构和构造、 占据地球 上一定空间的实体，称为地质体。

（名-1） 二、勘察专业所研究的岩体力学问题为： 与工程活动有关的地壳浅表层岩体变形及稳定性问题：岩石边坡、岩石地 基及硐室围岩等。

第 1 章 岩体地质与结构特征1.1 概述一、岩体 1、概念： 岩体是指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。

（名-2） 2、岩体的组成由结构面网络及其所围限的岩石块体组成。

3、岩体的物理力学性质特征：非均匀、非连续、各向异性和多相性。

1.2 岩块及其特征一、概念：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。

（名-3） 二、物质组成： 岩石是由具有一定结构构造的矿物集合体组成， 因此岩块的力学性质主要取 决于岩块的矿物成分及其相对含量。

三、岩块的结构与构造： 岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情 况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。

四、风化程度： 1、岩块的风化程度可用定性指标和某些定量指标表述。

2、判断岩块风化程度的定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度 及开挖锤击技术特征等。

3、判断岩块风化程度的定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。

4、风化空隙率指标(Iw)是快速浸水后风化岩块吸入水的质量与干燥岩块质 量之比。

5、波速指标： （1）风化岩块纵波速度 （2）波速比：风化岩块与新鲜岩块的纵波速度比值； （3）风化系数：风化岩块与新鲜岩块的饱和单轴抗压强度比值。

1.3结构面特征一、概念：结构面（Structural Plane） 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。

第一章1.岩石力学：固体力学的分支，研究岩石在不同物理环境的力场中产生力学效应的学科，也称为岩体力学。

研究对象：岩石与岩体2.岩石：地质作用下矿物或岩屑按一定规律聚集形成的自然物体。

可以有微小裂纹、间隙、层理等缺陷，但没有弱面，是较完整的岩块。

3.影响岩石的力学和物理性质的三个重要因素：（1）矿物：构成岩石的自然元素和化合物，如方解石、石英、云母等。

（2）结构：构成岩石的物质成分、颗粒大小和形状、相互结合情况。

（3）构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系。

4. 岩石按成因分类（1）岩浆岩：岩浆冷凝形成，也称火成岩。

大数由结晶矿物组成，成分和物性均一稳定，强度较高。

代表：玄武岩、花岗岩。

（2）沉积岩：母岩经风化剥蚀、搬运、海湖沉积、硬结成岩，由颗粒和胶结物组成，显著层状特点。

力学特性与矿物、岩屑、胶结物、沉积环境相关。

代表：砾岩、砂岩、石灰岩。

（3）变质岩：地壳中母岩受变质作用(高温、高压及化学流体)形成。

力学性能与母岩性质、变质作用及变质程度有关。

代表：大理岩、石英岩。

注：沉积岩和变质岩的层理构造产生各向异性特征，应注意垂直及平行于层理构造方向工程性质的变化。

5. 岩体：在地质环境中经受变形、破坏，具有一定结构的地质体。

包括岩石结构体和一定的结构面(地质构造形迹)，强度远小于岩石。

6.岩体结构要素：结构面和结构体（1）结构面：一定方向，延展较大，厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面，如断层、节理、层理、片理、裂隙等。

结构面产状、切割密度、粗糙度和黏结力、填充物性质等是评定岩体强度和稳定性能的重要依据。

（2）结构体：四周被不同产状结构面分割包围的岩块。

常见的结构体形式：块状、柱状、板状、菱形、楔形等。

7. 岩体结构类型及特征8.岩体特征（1）岩体是非均质各向异性材料；（2）岩体内存在着原始应力场。

主要包括重力和地质构造力，重力应力场以铅垂应力为主，构造应力场是以水平应力为主。

（3）岩体内存在着一个裂隙系统。

岩体力学复习重点岩体力学复习重点名词解释：1、软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。

2、软化系数：是指岩石时间的饱和抗压强度于干燥状态下的抗压强度的比值。

3、形状效应：在岩石试验中，由于岩石试件形状的不同，得到的岩石强度指标也就有所差异。

这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。

4、尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。

5、延性度：指岩石在达到破坏前的全应变或永久应变。

6、流变性：指在应力不变的情况下，岩石的应变或应力随时间而变化的性质。

7、应力松弛：是指当应力不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。

8、弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下，弹性应变滞后于应力的现象。

9、峰值强度:若岩石应力--应变曲线上出现峰值,峰值最高点的应力称为峰值强度.10、扩容:在岩石的单轴压缩试验中,当压力达到一定程度以后,岩石中的破列或微裂纹继续发生和扩展,岩石的体积应变增量有由压缩转为膨胀的力学过程,称之为扩容.11、应变硬化:在屈服点以后(在塑性变形区),岩石(材料)的应力—应变曲线呈上升直线,如果要使之继续变形,需要相应的增加应力,这种现象称之为应变硬化.12、延性流动:是指当应力增大到一定程度后,应力增大很小或保持不变时,应变持续增长而不出现破裂,也即是有屈服而无破裂的延性流动.13、强度准则:表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系,一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程:σ1=f(σ2,σ3)或τ=f(σ). 14、结构面: ①指在地质历史发展过程中,岩体内形成的具有一定得延伸方向和长度,厚度相对较小的宏观地质界面或带. ②又称若面或地质界面,是指存在于岩体内部的各种地质界面,包括物质分异面和不连续面,如假整合,不整合,褶皱,断层,层面,节理和片理等.15、原生结构面:在成岩阶段形成的结构面.16、次生结构面:指在地表条件下,由于外力的作用而形成的各种界面.17、结构体:结构面依其本身的产状,彼此组合将岩体切割成形态不一,大小不等以及成分各异的岩石块体,被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体.18、结构效应：岩体中结构的方向性质密度和组合方式对岩体变形的影响。

岩石力学补充资料第一章绪论1.1.1 岩石力学就是用力学的理论，观点和方法去研究岩石材料的力学行为及其工程应用的学科。

（实际上也称为“岩体力学”，是水利学科的一个重要分支学科）1.1.2 岩石力学的特点1）研究的广泛性：a、既古老，又年轻 b、跨行业2）研究对象的复杂性：a、组成：岩石——地质体（单独的力学性质+耦合效应）；岩块、结构面→组合形成；块状结构、破碎结构、离散结构b、背景：地质力学环境的复杂性（地应力、地下水、物理、化学作用等）3）工程应用性（实践性）非常强4）社会经济效益显著§1.3 岩石力学的研究方法a.物理模拟 b,数学模型 c.理论分析第二章岩石的物理性状（性质）§2.1 岩体的结构特性岩石（根据成因）可分为：a.岩浆岩b.沉积岩c.变质岩☐断层：规模较大，宽度几米～几十米，延伸长度几百米～几公里；☐节理：规模中等，宽度几十厘米，延伸长度几米～几十米；☐裂隙：规模较小，宽度几厘米甚至更小，延伸长度几十厘米；§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性由于岩石中存在各种规模的结构面（断裂带、断层、节理、裂隙）→致使岩石的物理力学性质→不连续、不均匀、各向异性2.2.1 岩石的裂隙性平面裂隙率:指岩石单位面积上各类裂隙面积所占比重。

2.2.2 各向异性：岩石的强度、变形指标（力学性质）随空间方位不同而异的特性。

(从岩石的不同方向施加荷载，其抵抗破坏的能力不同)a.正交各向异性（三个材料主轴、定义材料参数）b.横观各向同性（层状）§2.3 岩石的物理性质指标2.3.9 软化系数:岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化系数（ηc）表示。

ηc讨论：ηc愈小则岩石软化性愈强。

研究表明：岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与空隙性。

当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。

第三章岩石/岩体的强度§3.7 岩石中水对强度的影响在前面已经谈及，水工建设中岩体不可避免会遇到水，例如水的影响：改变岩石的物理力学性质（胶结构被破坏，化学溶蚀等）渗透压力→“空隙压力”→降低有效应力→强度降低§3.8 岩体强度分析岩体的强度分析包括结构体强度分析和结构面强度分析。

岩体力学----本科一、问答题（10分）1、水压致裂法的方法原理及其优缺点？学生回答：方法原理：水压致裂法是通过液压泵向钻孔内拟定测量深度处加压将孔壁压裂，测定压裂过程中的各特征点压力及开裂方位，然后根据测得的压裂过程中泵压表头读数，计算测点附近岩体中地应力大小和方向。

优缺点：优点：1. 设备简单；2.操作方便；3.测值直观；4.测值代表性大；5.适应性强。

缺点：地主应力方向难以确定。

二、名词解释（4分）2、围岩学生回答：围岩是指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体。

3、岩体的初始应力学生回答：岩体的初始应力是指岩体在天然状态下所存在的内在应力，在地质学中，通常又称它为地应力。

三、计算题（20分）4、在埋深H。

的一个岩石单元，初始侧压力系数为石，其上部岩体剥蚀厚度AH后，计算该岩石单元此时的侧压力系数2日）（按弹性卸载考虑）？学生回答：四、简答题（15分）5、简单解释岩体的力学特征。

学生回答：岩体的力学特征包括：不连续性、各项异性、不均匀性、岩石块单元体的可移动性、赋存地质因子的特性6、简述格里菲斯强度理论的基本思想。

学生回答：格里菲斯强度理论的基本思想可归纳为一下三点：1.在脆性材料的内部存在着许多扁平的裂纹。

2.根据理论分析，裂纹将沿着与最大拉应力成直角的方向扩展。

3.格里菲斯认为：当作用在裂纹尖端处的有效应力达到形成新裂纹所需要的能量时，裂纹开始扩展。

7.岩石典型流变曲线包括哪三个阶段？并对每个阶段所具有的特点进行简要解释？学生回答：1.岩石典型流变曲线包括瞬态蠕变阶段、稳定蠕变阶段、非稳态蠕变阶段。

2.瞬态蠕变阶段：岩石产生瞬时的弹性应变，这一应变与时间无关，该阶段卸载时会出现弹性后效现象。

稳定蠕变阶段：应变与时间的关系近似呈直线变化，应变速率为一常数。

非稳态蠕变阶段：岩石的应变速率剧烈增加，整个曲线呈上凹型。

五、单选题（12分）8、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（C）。

岩石力学期末复习资料岩石的抗冻系数：岩样在-25摄氏度~+25摄氏度的温度区间内，反复降温、冻结、升温、溶解，其抗压强度有所下降，岩样抗压强度的下降至与冻融前抗压强度的比值。

塑性滞回环：加载曲线与卸载曲线所组成的环。

构成岩石各向异性的基本因素：一、物质成分和物质结构的方向性；二、节理、结构面和层面的方向性。

岩石边坡崩塌：边坡表层岩体突然脱离母体，迅速下落且堆积于坡脚下，伴随岩石的翻滚和破碎。

岩体流变性质：是指材料的应力-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爆：岩石破坏后尚剩余一部分能量，这部分能量突然释放，就会产生岩爆。

单轴抗压强度：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力，也称非限制性抗压强度。

三轴抗压强度：岩石在三向压缩荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力，限制性抗压强度。

抗拉强度：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力。

抗剪强度：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力。

结构面：具有一定方向、延展较大而厚度较小的二维面状地址界面。

库伦准则：抗摩擦强度等于岩石本身抗剪切摩擦的粘结力和剪切面上法向力产生的摩擦力。

岩石破断角：规定最大主应力方向与剪切面间的夹角。

应力重分布：从原始地下应力场变化到新的平衡应力场的过程。

应力集中系数：开巷后应力与开巷前应力的比值。

，也等于次生应力与原岩应力的比值。

次生应力：岩石开挖扰动后，围岩中应力重新分布形成新的平衡应力，称为次生应力。

等应力轴比：在岩石地下工程断面周边应力是均匀相等的情况下的椭圆纵横轴之比。

零应力轴比：满足不出现拉应力的轴比。

最佳轴比：最有利于巷道围岩稳定的巷道断面尺寸，可用高跨比表征，称为最佳轴比或诣洞。

需要满足条件：巷道周边应力均匀分布、周边不出现拉应力、最大应力值是各种截面中的最小值。

天然边坡：由于地址作用而自然形成的边坡。

人工边坡：在天然岩石中开挖或填筑形成的边坡。

岩体力学复习要点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. 岩体力学的研究方法：工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法3. 岩体: 是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。

4. 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。

5. 岩块的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。

6. 岩块的构造：是指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排列组合方式。

7. 结构面迹长：是指结构面与露头面交线的长度。

8. 岩体质量指标RQD：长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。

9. 岩石的吸水性：岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。

10.岩石的软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性11.蠕变：是指岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。

12.影响单轴抗压强度的因素：岩块的抗压强度受一系列因素影响和控制，主要包括两个方面：一是岩石本身性质方面的因素，如矿物组成、结构构造(颗粒大小、连结及微结构发育特征等)、密度及风化程度等等；二是试验条件方面的因素（试件的几何形状及加工精度、加载速率、端面条件、湿度和温度、层理结构）13.剪切强度：在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度14.岩石的破坏判据：一、库仑--纳维尔判据适用条件：低应力或坚硬、较坚硬的岩石的剪切破坏.二、莫尔判据1. 斜直线型：同库仑--纳维尔判据2. 二次抛物线型：适用条件：高应力或软弱、较软弱岩石的剪切破坏3. 双曲线型：适用条件：中等应力或较坚硬岩的剪切破坏。

三、格里菲斯判据适用条件：非常适用于脆性岩石的拉破坏。