岩土力学岩体的初始应力

岩石岩体区别:岩石可以瞧作就是一种材料,岩体就是岩石与各种不连续面的组合体;岩石可以瞧作就是均质的,岩体就是非均质的(在一定的工程范围内);岩石具有弹、塑、粘弹性,岩体受结构面控制,性质更复杂,强度更低;岩体通常就是指一定工程范围内的地质体,岩石则无此概念。

岩石力学就是一门研究岩石在外界因素(如荷载、水流、温度变化等)作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。

又称岩体力学,就是力学的一个分支。

研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。

它就是一门新兴的,与有关学科相互交叉的工程学科,需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学等知识,并与这些学科相互渗透。

研究对象:对象:岩石—对象—岩石材料—地壳中坚硬的部分;复杂性:地质力学环境的复杂性(地应力、地下水、物理、化学作用等)研究的基本内容:基本理论岩体地应力材料实验——三大部分→岩体的强度工程应用岩体的变形裂隙水力学研究方法: 物理模拟→岩石物理力学性质常规实验,地质力学模型试验;数学模型→如有限元等数值模拟;理论分析→用新的力学分支,理论研究岩石力学问题;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→因此,有必要引入刻划不均一程度的参数。

各向异性:指岩石的强度、变形指标(力学性质)随空间方位不同而异的特性。

岩石的基本物理力学性质岩石力学问题的研究首先应从岩石的基本物理力学性质研究入手,1.岩石的容重:指单位体积岩石的重量。

2、比重(Gs)指岩石干重量除以岩石的实体积(不含孔隙体积)的干容重与4?c 水的容重的比值。

3、孔隙率(n%)指岩石内孔隙体积与总体积之比。

4、天然含水量:指天然状态下,岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。

5、吸水率:指岩石在常温条件下浸水48小时后,岩石内的含水量与岩石干容重的比值。

6、饱与含水率:指岩样在强制状态(真空、煮沸或高压)下,岩样最大吸水量与岩石干重量比值。

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《岩土力学》题库及答案一一、判断题(每题3分。

共30分)1．不均匀系数C 。

愈大，说明土粒愈不均匀。

( )2．同一种土的抗剪强度是一定值，不随试验方法和排水条件不同而变化。

( ) 3．根据莫尔一库伦准则可证明均质岩石的破坏面法线与大主应力方向间夹角为2450Φ-。

( ) 4．由于洞室围岩的变形和破坏而作用于支护或衬砌上的压力称为围岩压力。

( ) 5．洞室的形状相同时，围岩压力与洞室的尺寸无关。

(6．由于达西定律只适用于层流情况，对粗砂、砾石、卵石等粗颗粒不适合。

( )7．库仑土压力理论假定土体的滑裂面是平面，计算结果对主动土压力偏差较小而被动土压力偏差较大。

( )8．根据有效应力原理，只要附加应力发生变化，土体强度就发生变化。

( ) 9．自重应力在均匀土层中呈曲线分布。

( )i0．岩石的塑性变形在外力撤去后是可以恢复的。

( ) 二、简答题(每题8分。

共40分)1．土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示?这两个系数是怎样定义的? 2．试述莫尔一库伦破坏准则，什么是极限平衡条件? 3．确定地基承载力的方法有哪些?4．简述坝基表层滑动稳定性的分析计算方法。

5．简述作用在挡土墙上的土压力的类型。

三、计算题(每题l5分。

共30分)1．某地基土试验中，测得土的干重度为15．7kN ／m 3，含水量为19．3％，土粒比重为2．71，液限为28．3％，塑限为16．7％，(1)试求该土的孔隙比，孔隙度及饱和度； (2)求该土的塑性指数，液性指数，并指出该种土的名称和状态。

..一.岩石与岩体岩石：是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。

一般认为它是均质的和连续的。

岩体：是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。

（区别是岩体包含若干不连续面。

） 结构面：岩体内具有一定方向、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，它是在地质发展历史中，尤其是在地质构造变形过程中形成的。

结构面间距：结构面间距是指同一组结构面在法线方向上，该组结构面的平均间距。

结构面的张开度：是指结构面裂口开口处张开的程度。

结构体：被结构面分割而形成的岩块，四周均被结构面所包围，这种由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体成为结构体。

节理：岩石中的裂隙或破裂面，沿着节理面两侧的岩块基本没有发生过相对位移或没有明显的相对位移矿山岩石力学的研究方法：工程地质研究方法，科学实验方法，数学力学分析方法，整体综合分析方法。

岩石按照成因分成哪几类？其各自的成因及特征是什么?试举出几种岩石实例。

答：按照成因，岩石可分成岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。

岩浆岩是由岩浆冷凝而成的岩石。

组成岩浆岩的各种矿物化学成分和物理性质较为稳定，它们之间的连接是牢固的，具有较高的力学强度和均匀性（橄榄岩、流纹岩）。

沉积岩是由母岩在地表经风化剥蚀而产生的物质，通过搬运、沉积、和固结作用而形成的岩石。

沉积岩的物理力学特性与矿物和岩屑的成分，胶结物的性质有很大关系，另外，沉积岩具有层理构造（砾岩、页岩、泥岩）。

变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生编制而形成的岩石。

它的物理性质与原岩的性质、变质作用的性质和变质程度有关（片麻岩、板岩、大理岩）。

什么叫岩石力学？其研究内容是什么？研究方法有哪些？岩石力学：岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用科学，是运用力学和物理学的原理研究岩石的力学和物理性质的一门科学。

岩体力学沈明荣答案【篇一：岩石力学复习攻略】的自然物体。

岩体：在岩体工程，通常将一定范围内的自然地质体称为岩体。

三、单向压缩荷载作用下试件的破坏形式：1、圆锥形破坏；2、柱状劈裂破坏。

四、单轴抗压强度的影响因素：1、承压板对单周抗压强度的影响；2、时间尺寸及形状对单轴抗压强度的影响;【1、试件形状；2、岩石试件的尺寸；3、岩石试件的径高比。

】3、加载速率对单轴抗压强度的影响；4、环境对单轴抗压强度的影响。

【1、含水率对单轴抗压强度的影响；2、温度对单轴抗压强度的影响。

】六、岩石的变形特性规律：1、围压增加，岩石的屈服应力随之提高；2、岩石的弹性模量变化不大，有随围压增大而增大的趋势；3随着围压的增高，峰值应力所对应的应变值有所增大。

七、扩容：是指岩石受外力作用后，发生非线性的体积膨胀的现象，称为扩容。

八、蠕变：是指岩石在恒定的外力条件下，应变随时间的增长而增长的特性，也称作徐变。

九、摩尔强度理论的基本思想：摩尔强度理论认为，岩石不是在简单的应力状态下发生破坏，而是在不同的正应力和剪应力组合作用下，才使其丧失承载能力。

或者说，当岩石某个特定作用面上作用着的正应力、剪应力达到一定的数值时，随即发生破坏。

十、岩石波速：岩块的纵波速度大于横波速度，且岩体中结构面发育特征和风化程度不同时，其纵波速度也不同，一般来说，波速岁结构面密度增大、风化加剧而降低。

十一、岩体弹性波速度与岩石种类、密度计其生成年代之间的关系：一般，岩石的密度和完整性愈高，波速愈大，反之，波速愈小。

十四、产状：产状是指结构面在空间的分布状态。

它是由走向、倾向、倾角所组成的三要素来描述。

十五、岩体中结构面的组数反映了结构面的发育程度，而结构面组数的多少，又可以反映岩体被结构面切割所形成的岩块的大小。

同样，这也是相辅相成的参数。

十七、结构面的锲体摩擦效应：在自然界中，大多数的结构面的表面是起伏不平的。

这种起伏不平状态将给结构面强度产生一个附加值。

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。

缺点是要根据经验公式进行换算。

习题一、填空题1.岩石与岩体的关系是( B ) 。

(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.大部分岩体属于(D ) 。

(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3.岩石的弹性模量一般指( D ) 。

(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4.岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为( B ) 。

(A) B 、 (C) (D)5.由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于( D ) 。

(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6.剪胀(或扩容)表示( D ) 。

(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7.剪胀(或扩容)发生的原因是由于( D ) 。

(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8.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9.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10.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11.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12.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13.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 )。

1、 岩石与岩体的概念、区别与联系。

岩石：是组成地壳的基本物质，是由一种或多种矿物在地质作用下按一定规律聚集而成的自然体。

岩体：是指一定工程范围内的自然地质体。

岩体与岩石之间是既有联系，又有区别的两个概念。

岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，是组成岩体的基本单元；而岩体则是指天然埋藏条件下、由岩块组成的通常包含一种以上弱面的复杂地质体。

2、 绘图并说明岩石的应力-应变全过程曲线。

3、绘图并说明岩体的应力-应变全过程曲线。

⑵ 弹性变形阶段（AB 段）经过压密阶段后，岩体由不连续状态进入连续状态，呈现弹性变形B 点的应力称为弹性极限⑶ 塑性变形阶段（BC 段）应力-应变曲线呈向下弯曲状。

即使荷载增加不大，也会产生较大的变形。

C 点的应力称为强度极限⑷ 破坏阶段（CD 段）出现岩体应力释放过程，宏观上表面为破裂o ∙∙∙∙A B C D 1、 裂隙压密阶段(OA)。

曲线上凹，体积缩小；A 点：压密极限2、 线弹性变形阶段(AB)。

呈直线，体积仍缩小；B点：弹性极限3、 微裂隙稳定发展阶段(BC)。

近似线弹性，体积变形由缩小转为增大，发生“扩容”；C 点：屈服极限屈服点：岩石从弹性变为塑性的 转折点4、 非稳定发展阶段(CD)5、 裂隙扩展、新裂隙产生，体积膨胀加剧，显示宏观破坏迹象，岩石承载能力达到极限；D 点:峰值强度/强度极限，即单轴抗压强度6、 残余强度阶段(DE)岩石全面破坏，承载能力下降，但尚有承载力，此为岩石材料特点之一⑴ 裂隙压密阶段（OA 段） 原有裂隙受压闭合，出现不可恢复的残余变形，形成非线性上凹状压缩变形曲线，表现出弹塑性并存的特点 A 点的应力称为压密极限εσ岩体在破裂时应力并不是突然下降，在破裂面上尚存一定摩擦力，使岩体仍具有承载能力，直至最终达到岩体的残余强度4、 简述岩石在三向压力作用下的变形规律。

5、岩石的流变主要有哪两类指标？解释岩石的不稳定蠕变曲线，试述如何利用它进行岩体工程破坏的预报？岩石的流变主要有蠕变和松弛两类指标。

地应力知识简介地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。

随着水利水电、矿山、交通与城建等边坡、洞室及深基坑等事故的明显增加从而使人们对地应力引起较为广泛的注意与重视，所以，地应力研究不但具有重要的实际意义，而且具有重要的理论意义。

一地应力的成因产生地应力的原因是十分复杂的，也是至今尚不十分清楚的问题。

30多年来的实测和理论分析表明，地应力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、地表剥蚀或其它物理化学等也可引起相应的应力场，其中，构造应力场和重力应力场是现今地应力场的主要组成部分。

1大陆板块边界受压引起的应力场以中国大陆板块为例，由于受到印度板块和太平洋板块的推挤，推挤速度为每年数厘米，同时受到西伯利亚板块和菲律宾板块的约束。

在这样的边界条件下，包括发生变形，产生水平受压应力场。

2地幔热对流引起的应力场由硅镁质组成的地幔因温度很高，具有可塑性，并可以上下对流和蠕动。

地幔热对流引起地壳下面的水平切向应力，在亚洲形成由孟加拉湾一直延伸到贝加尔湖的最低重力槽。

3由地心引力引起的应力场（也称为重力场）重力场，是各种应力场中唯一能够计算的应力场。

重力应力为垂直方向应力，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。

4岩浆侵入引起的应力场岩浆侵入挤压、冷凝收缩和成岩，均在周围底层中产生相应的应力场，其过程也是相当复杂。

熔融状态的岩浆处于静水压力状态，对其周围施加的是各个方向相等均匀压力，但是热的岩浆侵入后逐渐冷凝收缩，并从接触面界面逐渐向内部发展，不同的热膨胀系数及热力学过程会使侵入岩浆自身及其周围岩体应力产生复杂的变化过程。

岩浆侵入引起的应力场是一种局部应力场。

地应力与地应力测量方法简介地应力，又称原岩应力，也称岩体初始应力或绝对应力，是在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因产生的。

在一定时间和一定地区内，地壳中的应力状态是各种起源应力的总和。

主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。

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。

而重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大。

地应力测量，就是确定拟开挖岩体及其周围区域的未受扰动的三维应力状态，这种测量通常是通过多个点的量测来完成的。

地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。

地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用，所以地应力研究是当前国际采矿界上的一个前沿性课题，近几十年来，世界上许多国家均开展了地应力的测量及应用研究工作,取得了众多的成果。

随着矿区开采现代化进程的不断提高和开采深度的不断增加，对矿区所处的地质条件和应力环境提出了更进一步的要求。

查明矿区深部煤炭资源的开采地质条件和应力环境，为深部矿井的设计、建设和生产提供更加精细可靠的地质资料和数据，以便采取有效技术手段和措施，避免和减少灾害的发生，是实现矿井安全高效生产的重要保障。

地应力是引起采矿工程围岩、支架变形和破坏、产生矿井动力现象的根本作用力，在诸多的影响采矿工程稳定性因素中，地应力是最重要和最根本的因素之一。

准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析和计算，矿井动力现象区域预测，实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件。

采矿规模的不断扩大和开采深度的纵深发展，地应力的影响越加严重，不考虑地应力的影响进行设计和施工往往造成露天边坡的失稳、地下巷道和采场的坍塌破坏、冲击地压等矿井动力现象的发生，致使矿井生产无法进行，并经常引起严重的事故，造成人员伤亡和财产的重大损失。