岩石力学复习题

一、名词解释1、岩石力学：岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。本质：力学响应2、矿山岩石力学：矿山岩石力学是研究采矿工程所影响的那一部分地壳内岩体的力学现象以及这些力学现象规律的科学。3、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。包括重力、惯性力、电磁力等。4、面力：分布在物体表面上的力。如风力、流体压力、两物体间的接触力等。5、正面：外法线沿着坐标轴正方向的截面。6、负面：外法线沿着坐标轴负方向的截面。7、切应力互等性：作用在两个互相垂直的面上并且垂直于该两面交线的切应力是互等的，即大小相等，正负号相同。8、主平面:指剪应力分量为零的平面。9、主应力:作用在主平面上的正应力。10、岩石:岩石是组成地壳的基本物质。岩石是由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律（通过结晶联结或借助于胶结物粘结）组合而成的物质。11、岩块:岩块是指从地壳岩层中取出来的，无显著软弱面的岩石块体。如钻孔岩芯。12、岩体:岩体是指天然埋藏条件下大范围分布的、由结构面和结构体组成的地质体。13、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。如层理面、节理面、裂隙和断层等。14、结构体:由结构面所切割或包围的岩体称为结构体。15、岩石的结构:是指决定岩石组织的各种特征的总合，通常是指岩石中矿物颗粒的结晶程度，矿物或岩石碎屑颗粒的形状和大小，颗粒之间相互连结状况，以及胶结物的胶结类型等特征。16、岩石的构造:是指岩石中矿物颗粒集合体之间，以及它与其组成部分之间的排列方式和充填方式。17、岩石的密度:是指单位体积的岩石（不包括空隙）的质量。也叫真密度。18、岩石的视密度:是指单位体积的岩石（包括空隙）的质量。19、岩石的孔隙性:是指岩石中孔洞和裂隙的发育程度。20、岩石的孔隙度:是指岩石中各种孔洞、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。21、孔隙比:是指岩石中各种孔洞和裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比。22、岩石的碎胀性:岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质称为岩石的碎胀性。23、碎胀系数:岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比称为碎胀系数。24、岩石的残余碎胀性:岩石破碎体压实后的体积与破碎前原始体积之比，称为残余碎胀系数。25、岩石的吸水性:是指遇水不崩解的岩石在一定的试验条件下（规定的试样尺寸和试验压力）吸入水分的能力。26、岩石的透水性:是指岩石能被水透过的性质。27、岩石的膨胀性:是指岩石遇水后产生体积增大的现象。28、岩石的软化性:是指岩石浸水后其强度明显降低的现象。29、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。30、岩石的崩解性:是指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度而成为松散物质的性质。31、岩石强度:岩石抵抗外力破坏的能力称为岩石强度。32、极限强度：岩石发生破坏时所能承受的最大载荷叫做极限载荷，用单位面积表示则称为极限强度。33、岩石的单向抗压强度：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。34、岩石的单向抗拉强度：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。35、岩石的抗剪强度：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。36、岩石的三向抗压强度：岩石试件在三轴压应力作用下所能抵抗的最大轴向应力（最大主应力1max），称为岩石的三轴抗压强度。37、岩石的变形：是指岩石在任何物理因素作用下形状和大小的变化。38、岩石的弹性：指卸载后岩石变形能完全恢复的性质。39、岩石的塑性：指卸载后岩石变形不能完全恢复而出现残余变形的性质。40、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，称为破坏准则（也叫破坏判据/failurecriterion，强度准则/强度判据/strengthcriterion）。是在极限状态下的“应力—应力”关系。41、岩石的残余强度：岩石应力达到最大值以后，并不立即完全丧失承载能力，在完全破坏点所保持的某一较小的应力值称为残余强度。42、扩容：岩石在塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象，它主要是由于岩石变形引起裂隙发展和张开而造成的。43、岩体结构：是指岩体中结构面与结构体形态和组合的特征。44、延性破坏：岩石破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏载荷，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏称为延性破坏。45、圣维南原理：如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但远处所受的影响可以不计。此即圣维南原理。46、脆性岩石：通常把在外力作用下破坏前总应变小于3%的岩石叫做脆性岩石。47、塑性岩石：通常把在外力作用下破坏前总应变大于3%的岩石叫做塑性岩石。48、结构面的张开度：是指结构面两壁间的垂直距离。49、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。包括蠕变、松弛、弹性后效、粘性流动。50、蠕变：应力不变，随时间延长，应变增加的现象。松弛：应变不变，随时间延长，应力减小的现象。弹性后效：即加载（卸载）后经过一段时间应变才增加（减少）到一定数值的现象。粘性流动：蠕变一段时间后卸载，部分应变永久不恢复的现象。51、岩石质量指标RQD：将长度在10cm以上（含10cm）的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标。52、围岩应力：在岩体内开挖地下硐室，围岩将在径向、切向分别发生引张及压缩变形，使得原来的径向压应力降低，而切向压应力升高，通常，将这种应力重分布所波及的岩石称之为围岩，重分布后的地应力状态叫围岩应力或者二次应力。53、支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力的增高部分称为支承压力。54、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。55、原岩：指未受采掘影响的天然岩体。56、原岩应力场：指原岩应力在岩体内的分布规律。57、自重应力：指由于上覆岩层重力引起的应力。也称岩重应力。58、构造应力：指由于地质构造运动而引起的应力。59、地应力的直接测量法：指由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。60、地应力的间接测量法：指借助某些传感元件或某些媒介，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，然后通过已知的公式计算出岩体中的应力值。61、逆解法：先设定各种形式的、满足相容方程的应力函数，并求出应力分量；然后再根据应力边界条件和弹性体的边界形状，看这些应力分量对应于边界上什么样的面力，从而得知所选取的应力函数可以解决的问题。62、采动影响区：一般把应力变化超过原岩应力5%的区域称为采动影响区。之外的部分称为原岩应力区。二、简答题1、简述矿山岩体力学这门学科的自身特点？（1）采深大。其它工程部门在地下开挖的巷硐大都在离地表不深的地点，而采矿工程的作业地点常在地下几百米深处，甚至达二、三千米以上。深部岩体动态与地表附近大不相同，地表附近岩体的破坏形式一般为脆性断裂，而较深处岩体则属粘塑性破坏，其次，岩体的应力状态也不相同，浅部岩体垂直应力与水平应力之差一般很明显，深部岩体却相差不甚显著。上述情况使矿山岩石力学所采用的地压计算方法和测试技术与其它工程相比有所不同。（2）地下开采过程中安设的人工支护大多是服务年限不长或维护时间较短的临时结构物，只要求其在开采期间不致破坏或适时破坏，在开采后能维持平衡状态不危害地面安全即可，而且许多工程结构物还可以随采随废。所以，在计算精度、安全系数及岩体加固等方面的要求一般均低于水利水电、交通、建筑和国防等部门的标准。（3）由于采矿作业地点必须服从于有用矿物的自然埋藏地点，使得选择地下工程建筑物的位置往往受很大限制。（4）其他工程部门中研究的对象多是开挖后即不再转移的地下硐室或隧道，而矿井的采掘工作面是不断移动的，这就要求矿山岩石力学必须考虑难以预见的复杂地质变化对工程结构带来的影响。由于大面积开采还会引起采空区上方大量岩层移动和破坏，研究这些岩层的运动、破坏和平衡规律及其控制方法，是矿山岩石力学的重要课题，这也是区别于其他应用性岩石力学学科的重要内容。2、矿山岩石力学的研究内容有哪些？（1）岩石的物理性质；（2）岩石的力学性质；（3）岩石破坏机理和岩石强度理论；（4）地下原岩体中应力状态及其分布规律；（5）岩体中地应力的测试；（6）开采后岩体变形、破坏和移动的规律；（7）巷道和采煤工作面的矿压显现规律；（8）岩石力学实验室研究手段和方法等等。3、试述弹性力学的基本假设？（1）连续性假设：假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满，不留任何空隙。（2）完全弹性假设：假定物体能完全恢复原形而没有任何剩余形变。（3）均匀性假设：假定整个物体是由同一材料组成的。（4）各向同性假设：假定物体的弹性在所有各个方向都相同。（5）小变形假设：假定整个物体所有各点的位移都远小于物体原来的尺寸，而且应变和转角都远小于1。4、请写出平面问题中的平衡微分方程？几何方程？5、请写出弹性力学三维问题的物理方程？答：111111,,xxyzyyzxzzxyxyxyyzyzxzxzEEEGGG21EG6、煤矿常见岩石的结构种类有哪些？（1）砾状结构（2）砂质结构（3）粉砂质结构（4）泥质结构7、岩石的构造种类?（1）整体构造—岩石的颗粒互相严密地紧贴在一起，没有固定的排列方向。（2）多孔状构造—岩石颗粒彼此相接并不严密，颗粒之间有许多小空隙。（3）层状构造—岩石颗粒互相交替，表现出层次叠置现象（层理）。8、影响岩石抗压强度的因素有哪些？（1）试件形状和尺寸；（2）加载速率；（3）矿物成分；（4）结晶程度和颗粒大小；（5）胶结情况；（6）试件湿度。等9、画出典型的岩石单轴压缩的全应力—应变曲线，并简述各个阶段的特点？四个区段：①在OA区段内，该曲线稍微向上弯曲；（压密阶段）②在AB区段内，很接近于直线；（弹性阶段）③BC区段内，曲线向下弯曲，直至C点的最大值；（塑性阶段）④下降段CD；（破坏阶段）5．DE段曲线趋于水平。（残余强度阶段）10、简述岩石三向压缩的变形特点？答：（1）围压增加，岩石的强度增大；（2）围压增加，岩石的残余强度增大；（3）围压增加，岩石的塑性变形增大；（4）围压增加，岩石扩容减少，甚至不出现扩容。11、简述典型岩石蠕变的三个阶段，并画出岩石的典型蠕变曲线？答：第一蠕变阶段：过渡蠕变(AB)，应变不断增加，但应变速率逐渐减小；第二蠕变阶段：定常蠕变(BC)，应变以恒定速率增长；第三蠕变阶段：加速蠕变/不稳定蠕变(CD)，应变加速增长。12、简述岩石流变的弹塑体模型及其特点？这种模型由弹簧和干摩擦块串联而成，用于模拟理想弹塑性体，也称圣维南模型。其特点是在屈服应力以下时只有弹簧产生变形，变形大小也仅仅取决于弹簧，故整个系统是弹性的。当超过屈服应力时，摩擦块立即开始运动，整个模型进入塑性流动状态，应力不再增加，弹簧不再伸长。13、简述岩石流变的弹黏体体模型及其特点？这种模型由弹簧和黏性元件串联而成，通常用于模拟弹黏性体，也称马克斯威尔模型。其特点是在加载的瞬间整个系统表现出弹性特征，但在长时间低应力作用下又具有流变性，且不论作用的力多么小都可引起流变，以及模型内应力和流变速度随外力增加而增大。14、简述岩石流变的滞弹体模型及其特点？这种模型是由弹性元件和黏性元件并联而成，通常用于模拟滞弹性，也称开尔文模型。其特点是对系统加载时弹性变形并不立即完成，而是随时间增加而逐渐地发展；反之，系统卸载时弹性变形也不立即完全恢复，而是随着时间而缓慢地消失，即变形与应力之间在时间上有一个相对滞后的过程。