岩体力学复习资料

1《岩石力学》复习题一、判断题：1.结构面组数越多，岩体强度越接近于结构面强度。（∨）2.岩石三向抗压强度不是一个固定值，将随围压变化而改变。（∨）3.流变模型元件并联组合时，各元件满足应力相等，应变相加关系。（×）4.在未受开采影响的原岩体内存在着原岩应力，其方向与水平方向垂直。（×）5.岩石抗压强度值的离散系数越大，说明岩石抗压强度平均值的可信度越高。（×）6.斜坡变形的结果将导致斜坡的破坏。×7.岩石蠕变与岩石类别有关，与应力大小有关。（∨）8.有粘聚力的固结岩体体，由地表开始侧压力与深度成线性增长。（×）9.椭圆断面巷道，其长轴方向与最大主应力方向一致时，周边受力条件最差。（×）10.在力学处理上，弱面不仅能承受压缩及剪切作用，还能承受拉伸作用。(×)11．结构面组数越多，岩体越接近于各向异性。（×）12．流变模型元件串联组合时，各元件满足应变相等，应力相加关系。（×）13．软弱岩层受力后变形较大，表明构造应力在软弱岩层中表现显著。（×）14．岩石限制性剪切强度不是固定值，与剪切面上作用的正压力有关。（∨）15．软岩破坏为渐进过程，首先对破坏部位支护，可使软岩控制取得好的效果。（∨）16．随开采深度增加，巷道围岩变形将明显增大。（∨）17．从巷道周边围岩受力情况看，拱型断面巷道要比梯形巷道断面差。（×）18．塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。（∨）19．对无粘聚力的松散体，由地表开始侧压力即与深度成线性增长。（∨）20巷道返修是一种较好的巷道支护对策。（×）21.水库蓄水前，河间地块存在地下分水岭，蓄水后将不会产生库水向邻谷的渗漏。×22.在岩土体稳定性评价中，由于边界条件、荷载条件、岩土体强度等难以精确确定，通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综合确定一经验值，此即稳定性系数。×二、填空1.结构面的类型：原生结构面、构造结构面、次生结构面。岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、破裂结构、散体结构。2.岩石力学的研究内容：岩石在荷载作用下的应力、变形、破坏规律以及工程稳定性等问题。岩石力学的研究方法：工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法。3.RMR（地质力学分类法）包括完整岩石的强度、RQD、节理的间距、节理的状态、地下水情况。4.岩体的破坏形式：脆性破坏、延性破坏、弱面剪切破坏。5.影响岩石抗压强度的因素：矿物成分、结晶程度和颗粒大小、胶结情况、生成条件、风化作用、密度、水的作用、试件形状和尺寸、加荷速率。6.直剪曲线的3个阶段：弹性阶段、裂隙发展增长阶段、强度降低阶段。7.岩石完全应力—应变曲线分为压密阶段、弹性工作阶段、塑形性状阶段、材料的破坏阶段。8.影响岩石应力应变曲线的因素：荷载速率、温度、侧向压力、各向异性。9.岩石的蠕变分为初级蠕变（暂时蠕变）、二次蠕变（稳定蠕变）、加速蠕变（第三期蠕变）。10.影响山岩压力的因素：洞室的形状和大小、地质构造、支护的形式和刚度、洞室深度、时间、施工方法。211.压力拱理论稳定条件：沿着拱的切线方向仅作用着压力，适用条件：能够形成压力拱，即洞室上方有足够的厚度且有相当稳定的岩体。12.大坝的失稳形式：表层滑动破坏、深层滑动破坏、混合滑动破坏。13.岩石边坡的几种破坏类型：松弛张裂、崩塌、倾倒、蠕动、滑坡。14.边坡加固措施：排水、削顶压底、用混凝土填塞岩石断裂部分、用锚栓或预应力缆索加固、挡墙和锚索相连接加固、用混凝土挡墙或支墩加固、格勾。三、名词解释1、地质体：由一定的岩石组成的和具有一定构造特征的，并占据地球上一定空间的实体。2、岩石：地壳中由地质作用所形成的、由造岩元素构成的玻璃质或矿物的天然集合体，具有一定结构构造和变化规律的固体物质。3、岩体：在地质历史过程中所形成的，已经遭受过变形和破坏，具有一定物质成分和结构并赋存于一定地质环境中的地质体，在岩体力学中作为力学研究对象时，称为岩体。4、工程岩体：在岩体内部或表面修建或构造的任何工程为岩体工程，岩体工程所涉及的岩体为工程岩体。5、岩体结构：结构面和结构体在岩体内的排列组合形式，称为岩体结构。6、结构面：岩体内的开裂的或易于开裂的界面（包括物质分异面和不连续面）统称结构面。7、岩体的不连续性：包括岩性不连续性和结构不连续性。岩性不连续性：指岩体内岩石性质沿一些界面发生突变；结构不连续性：指岩体中一系列宏观分离面，如断层、节理、劈理等。8、岩体的非均质性：岩体的物理－力学性质随所测点的空间位置不同而有差异的性质。9、岩体的各向异性：岩体的物理力学性质随取向不同而具有明显方向性差异的性质。10、岩体力学：研究岩石和岩体力学性态的理论和应用的科学,是力学的一个分支。11、岩石的饱水率：即饱和吸水率，指岩石在高压（15MPa）或真空条件下吸入水的质量与岩石颗粒质量ms之百分比。12、岩石的软化系数：岩石饱水状态的抗压强度与其干燥状态的抗压强度的比值。13、强度损失率：饱水岩石在-25~25℃条件下，反复冻结融化25次（视当地工程要求，有的要求冻融100~200次或更多），冻融试验前后抗压强度之差与试验前的抗压强度的比值，以百分数表示。14、残余碎胀系数：破碎后的岩石，经过一段时间压实后，其体积（Vh）与破碎前体积（Vo）之比。15、结构面的产状:结构面在空间的分布状态。（对岩体稳定性和建筑物安危起重要作用）16、岩石质量指标：即BQD，是一个钻孔中长度大于和等于10cm的单块岩心长度总和与岩心进尺长度之比。17、起伏角：由起伏差（a）与波长（L）计算：i=arctan(2a/L).18、张开度：结构面两壁间的垂直距离，除水和空气之外，壁间无充填物。19、软弱夹层：岩体中的在岩性上较上下相邻层显著减弱，厚度超过接触面的起伏差，但较相邻岩层明显较小的薄岩层或透镜体。320、地应力：在漫长的地质年代里，地球经过各种动力运动过程（如板块边界受压、地幔热对流、地质构造运动、地球旋转作用、重力作用、岩浆侵入作用等），地壳物质产生各种内应力效应，称为地应力。21、构造应力场：一定区域内具有成生联系的各种构造行迹在不同部位应力状态的总体。22、岩爆：在地下硐室施工过程中，由于高地应力的存在，岩体中积蓄的大量弹性应变能突然释放，岩体出现瞬时的脆性破坏，破坏时发出响声并抛出岩块和岩片。（大规模者称岩爆、小规模称岩射、缓慢脆性破坏称剥落）23、力学性质：物体（材料）为抵抗外力而维持自身稳定和平衡所表现出来的性质。24、峰值强度：岩石应力应变曲线上对应最大应力值。25、残余强度：在峰值强度后，岩石并非完全丧失承载力，而仍然保持较小的承载力，此时所对应的强度称为岩石的残余强度。26、长期强度：岩石的强度是随外荷载作用的时间的延长而降低的，通常把作用时间t→∞的强度S∞称为岩石的长期强度。27、脆性破坏:结构、构件或岩、土体在破坏前无明显变形或其他预兆的突发性破坏类型。28、延性破坏:结构或构件在破坏前有明显变形或其他预兆的破坏类型。29、流变性：物质在外部条件不变的条件下，应力或应变随时间而变化的性质。30、松弛：物体变形保持一定，内部应力随时间增长而逐渐减小的现象。31、蠕变：在大小和方向都保持不变的外力作用下，变形随时间不断增长的现象。32、应力-应变全过程曲线:反映岩石在压缩条件下由变形到破坏的全过程关系曲线。分五阶段：压密阶段、弹性变形阶段、微裂隙发生和稳定发展阶段、微裂隙加速扩展阶段、破坏后阶段。33、弹性变形：岩石在外力作用下产生变形，当外力取消后，岩石的变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称为弹性变形。34、塑性变形：岩石在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后，岩石的变形不能恢复原状的一种物理现象。35、结构面爬坡：岩体受剪产生沿结构面的滑动，滑动面为波状或锯齿状的不平整平面，在法向应力较小时，会产生上部结构体剪切隆起的现象，叫做爬坡，若法向应力较大，则结构面上的波状或锯齿状被剪断，叫做啃断（剪断）。36、结构面剪断：岩体受剪产生沿结构面的滑动，滑动面为波状或锯齿状的不平整平面，若法向应力较大，则结构面上的波状或锯齿状被剪断，叫做啃断（剪断）。37、剪胀：结构面滑移过程中，不仅产生切向位移，也有法向位移，从而使结构面总体张开，岩体体积膨胀，这种现象即为剪胀。38、峰值剪胀角：剪胀角为剪切时的剪切位移之轨迹与水平轴之夹角。当剪应力达到峰值抗剪强度时的剪胀角为峰值剪胀角。39、岩体质量：岩体的工程质量，即从工程角度来看岩体的优劣程度和对工程的适宜程度。40、BQ:以岩石坚硬程度和岩体完整程度来衡量岩体的基本质量的岩石质量分级体系。BQ=90+3RC+250KV.41、RMR:指岩体地质力学分类，RMR=A+B+C+D+E(+M)A代表岩石强度；B代表RQD；C代表结构面间距；D代表结构面形态；E代表地下水状态；M代表其它因素。42、围岩：在岩体中开挖洞室，引起洞室围岩体中应力的重分布，应力重分4布范围内的岩体叫做围岩。43、重分布应力：地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力，这种应力称为重分布应力。.44、围岩应力：围岩中的重分布应力。45、围岩压力：是指围岩作用在支护上的力。46、塑性圈(松动圈)：如重分布应力超过围岩强度极限或屈服极限，造成洞室周边的非弹性位移，这种现象从周边向岩体深处扩展到某一范围，在此范围内的岩体称为塑性圈(松动圈)。47、塑性条件：岩石屈服满足摩尔屈服准则，当岩石进入屈服时就是塑性条件。48、侧压力系数：ξ=σH/σV，即水平应力与垂直应力的比值。49、静水压力状态：σ1=σ2=σ3或σH=σV四、简答题1、地质体和岩体在概念上有哪些区别？答：（1）岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。（2）就具体问题研究而言，岩体即为地质体的一部分。（3）岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。有时将土地作为一种特殊岩体对待。2、岩体和岩石的各自特征是什么？两者有何区别和联系？答：特征：岩体：不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性；岩石：是一种地质材料，是组成岩体的固相基质，是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质；区别联系：：（1）岩体赋存于一定地质环境之中，地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。（2）岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造面，如不整合、褶皱、断层、节理，裂隙等而岩石相对完整。（3）一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。（4）岩体是地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。3、岩体力学的一般工作程序（步骤）和主要研究方法？答：工作程序：岩体工程地质信息采集—岩体工程地质力学模型—岩体稳定性评价—岩体工程设计—岩体工程施工—岩体性态监测；主要研究方法:工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法4、岩体的组成要素是什么？答：物质成分（岩石）、结构（结构体、结构面）、赋存环境（应力场、温度场、渗流场、其他物理场）5、从工程地质研究的角度，简述岩石的主要造岩矿物及其基本性质？答：1、可溶性矿物，如岩盐、石膏、芒硝等，在适宜条件下可溶解于水，减少岩石的固相成分增加空隙比，使岩石结构变松、力学性能降低、渗透性提高。2、易风化矿物，其稳定性取决于矿物的化学成分迁移活动性、矿物结晶特征、矿物生成条件。3、粘土矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、绿帘石等，粘土岩在漫长的成岩作用后已失去胶体的活动性，但在水的长时间作用下活动性可以复苏。4、其它不稳定矿物，主要指黄铁矿硫化物，它们极易氧化在氧化过程中生成硫酸。6、岩石颗粒间的联结有哪几种？联结强度如何？5答：按联结性质分类：结晶联结——联结强度最强、胶结联结——联结强度居中、水胶联结——联结强度最弱。7、结构面按其成因通常分为哪几种类型？各自有何特