岩石力学第三章
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1. 地壳是静止不动的还是变动的?怎样理解岩体的自然平衡状态?答:地壳是变动的。
自然平衡状态是指:岩体中初始应力保持不变的状态。
2. 初始应力、二次应力和应力场的概念。
答:未受影响的应力称为初始应力工程开挖时,受工程开挖影响而形成的应力称为二次应力地应力是关于时间和空间的函数,可以用“场”的概念来描述,称之为地应力场。
3. 何谓海姆假说和金尼克假说?答:海姆首次提出了地应力的概念,并假定地应力是一种静水应力状态,即地壳中任意一点的应力在各个方向上均相等,且等于单位面积上覆岩层的重量,即σℎ=σv=γH金尼克认为地壳中各点的垂直应力等于上覆岩层的重量,而侧向应力(水平应力)是泊松效应的结果,其值应为乘以一个修正系数K。
他根据弹性力学理论,认为这个系数等于μ1−μ,即σv=γH,σℎ=μ1−μγH4. 地应力是如何形成的?答:地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关,其中包括:板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。
另外,温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其他物理化学变化等也可引起相应的应力场。
5. 什么是岩体的构造应力?构造应力是怎样产生的?土中有无构造应力?为什么?答:岩体中由于地质构造运动引起的应力称为构造应力。
关于构造应力的形成有两种观点:地质力学观点认为是地球自转速度变比的结果;大地构造学说则认为是出于地球冷却收缩、扩张、脉动、对流等引起的,如板块边界作用力。
土中没有构造应力,由于土本身是各向同性介质,不存在地质构造。
6. 试述自重应力场与构造应力场的区别和特点。
答:由地心引力引起的应力场称为重力应力场,重力应力场是各种应力场中惟一能够计算的应力场。
地壳中任一点的自重应力等于单位面积的上覆岩层的重量,即σG=γH。
重力应力为垂直方向应力,它是地壳中所有各点垂直应力的主要组成部分,但是垂直应力一般并不完全等于自重应力,因为板块移动,岩浆对流和侵入,岩体非均匀扩容、温度不均和水压梯度均会引起垂直方向应力变化。
第三章
3.1
1. 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
2. 断层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
3. 卸荷作用下而形成的结构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
简答
1. 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?
2. 影响结构面力学性质的因素。
3. 影响结构面剪切强度的因素。
判断:
1. 试验结果表明,对于较坚硬的结构面,剪切刚度一般是常数。
2. 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。
5. 结构面强度与试件尺寸成反比。
7. 当法向应力增大时,结构面尺寸效应将随之减小。
9. 随着结构面尺寸的增大,达到峰值强度的位移量增大;
10.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。
11. 结构面尺寸加大,峰值剪胀角减小。
12.随结构面粗糙度减小,尺寸效应也减小。
13. 随着结构面尺寸的增大,达到峰值强度的位移量减小;
3.2
1.岩石质量指标RQD是指岩芯采取率。
2. 岩石质量指标RQD是指单位长度的钻孔中10cm以上的岩芯占有的比例。
选择
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?()。
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:()
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
3.3
名词解释;
节理岩体
判断
1. 岩体是由各种形状的岩块和结构面组成的地质体。
2. 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。
3. 一般情况下,岩体的强度可由岩块强度来代表。
4. 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。
5. 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。
7. 结构面的密度对岩体变形的影响随着密度的增加而减少。
10.岩体的渗透系数是随应力增加而增加的。
11. 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。
12. 反复加卸载次数越多,岩体的渗透系数越低。
13. 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。
14. 在剪切破坏过程中,试件体积的变化是逐渐减小。
简答:
1. 岩体强度的决定因素。
2. 结构面方位对岩体强度的影响。
3. 岩体剪切变形曲线类型。
4. 影响岩体变形特性的主要因素。
选择:
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. 地下水位以下测定岩体的渗透系数的方法有:()
A)压水法B)抽水法C)注水法D)排水法
第四章
选择
1. 初始地应力主要包括()。
(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)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()。
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?()。
(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()
(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:()
○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
判断:
1. 地慢热对流引起的应力场是一种局部应力场。
2. 地心引力引起的应力场是地应力的主要组成部分。
3. 岩体中的自重应力和构造应力是初始应力场的主体。
4. 岩体中的自重应力和构造应力都是随着埋深呈线性增加的。
5. 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。
简答
1. 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?
2. 高地应力区开挖地下洞室,有可能会遇到什么困难?
3. 岩爆产生的条件。
第五章
选择
1. 公路隧道把围岩分为几级:
A)四级B)五级C)六级D)七级
问答
1. 地下工程深浅埋分类的理论有哪些?我国是如何界定的?
2. 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?
3.下图为弹塑性围岩应力图,请解释图中分区的含义。
4. 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。
5. 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。
6. 用自己的语言和图示解释围岩位移及支护特征曲线。
计算分析题:
1. 普氏理论围岩假定是什么?已知一块坚硬完整岩石的单轴抗压强度R c=21.Mpa ,容重γ=26KN/m3,C=5.Mpa,φ=60o,试求岩石的坚固性系数和似摩擦角。