岩石力学复习题

一、解释或说明1、岩石：是指矿物、岩屑按一定规律聚集起来的集合体。2、岩石的蠕变：岩石应力保持不变应变随时间增长而增加的现象。3、岩石的饱水率：又称岩石饱和率。岩石在高压(一般为150个大气压)或在真空中吸入的水重与岩石干重之比，以百分数表示。4、岩体结构面：岩体结构面即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。5、岩石质量指标（RQD）：指大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。6、岩石的松弛：岩石应变保持不变应力随时间增加而减小的现象。7、岩体的初始应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力为原岩应力。包括岩体自重应力，岩体构造应力，水压力和温度压力等，主要由自重应力和构造应力组成。8、岩石的吸水率：岩石吸水率是单位体积岩石在大气压力下吸收水的质量与岩石干质量之比。它反映岩石中裂隙的发育程度。9、山岩压力：山岩压力又称围岩压力，是指硐室围岩对硐室支护结构的压力，单位为帕。二、简答题1、岩石的破坏有哪几种形式及其特点？（P31页）答：①脆性破坏，大多数坚硬岩石在一定条件下都表现出脆性破坏的性质。也就是说这些岩石在荷载作用下没有显著觉察的变形就突然破坏，产生这种破坏的原因可能是岩石中裂隙的发生和发展的结果。②塑性破坏，在两向或三向受力情况下，岩石在破坏之前的变形较大，没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形，流动或挤出，这种破坏即为塑性破坏。塑性变形是岩石内结晶晶格错位的结果，在一些软弱岩石中这种破坏较为明显。③弱面剪切破坏，由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱结构面，岩层的整体性受到破坏。在荷载作用下，这些软弱结构面上的剪应力大于该面上的强度时，岩体就产生沿着弱面面的剪切破坏，从而使整个岩体滑动。2、简述影响岩石抗压强度的主要因素。（P33页）3、简述格里菲斯强度理论的基本观点？（P50页）答：格里菲斯理论基本观点认为：固体材料在结构构造上并非绝对均匀与连续，其内部包含有大量的微裂纹和微孔洞，在即使平均应力幅值不大的外力作用下，材料微裂纹或微孔洞边缘上的应力集中导致边缘局部区域很大的拉应力，当拉应力达到或超过其抗拉强度时，微裂纹扩展，一系列的微裂纹发生，扩展，汇聚最终导致宏观破裂。格里菲斯只适用于脆性岩石的拉破坏情况。4、对于潜在的小规模岩坡滑动，常常采用哪些方法来进行岩坡加固？5、何谓岩石地基的极限承载力？在计算岩基的极限承载力时，必需满足哪两个条件？（P179页）6、工程上需要测定岩石的抗剪强度主要有哪几种？测定抗剪强度的方法有哪些？（1）、抗剪强度是岩石在外力作用下达到破坏时的极限剪应力。岩石的抗剪强度可分为摩擦强度、抗切强度、抗剪断强度。指标有内聚力C和摩擦角φ抗剪强度试验方法包括室内试验和现场试验两类。（2）、室内试验：室内抗剪强度试验常用的方法有直接剪力试验、扭转试验和三轴试验三种。（3）、现场试验：现场岩体抗剪强度试验一般在平洞中进行，通常分为直剪试验和三轴试验。直剪试验较多用于软弱岩石、结构面或软弱夹层。这两种试验的方法与室内的试验方法大体相同。1、现场岩体直剪试验：试件受剪面积一般不小于2500平方厘米。国际上最大的试验面积达100平方米。这种试验较多用于软弱岩石结构面或软弱岩层。2、现场岩体三轴试验：试件多为棱柱体，试验方法与室内三轴试验大体相同。7、某岩石单轴压缩试验所得的应力－应变全过程曲线如下图所示，试分析该曲线的各变形阶段及其变形机理。（P74页）8、简述工程岩体分类的目的与原则。工程岩体的分级是为一定的具体工程服务，根据岩体特性进行试验，得出相应的设计计算指标或参数，以便使工程建设达到经济、合理、安全的目的。分类与分级的目的是对各类岩体的承载力及稳定性作出评价，以指导建筑物的设计、施工及基础处理。根据用途不同，岩体的工程分级有通用的分级与专用的分级两类。通用的分类方法是对各类岩体都适用，不针对具体工程而采用的分类，专用的分类方法针对各种不同类型工程而制定的分类方法，如针对洞室、边坡、岩基等岩体分类。三、计算题1、将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到100MPa时即发生破坏，破坏面与最大主应力作用面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为45°，假定岩石抗剪强度遵循库仑莫尔破坏准则，试计算：⑴岩石内摩擦角ψ和凝聚力c。⑵在上述试验中与最大主应力作用面成25°夹角的那个平面上的抗剪强度τf(30)。2、某均质岩石的强度曲线为：τ=c+tan，其中C=0.45MPa，ψ=20°，试求在侧向围岩应力σ3=25MPa的条件下，岩石的极限抗压强度。并求出破坏面的方位。3、下图为某地下结构断面图，采用钢筋混凝土衬砌，其跨度及衬砌尺寸如图所示。围岩为砂岩，坚固系数fK=5，试用普氏压力拱理论计算拱顶A点和边墙顶点B的垂直山岩压力。提示：压力拱曲线方程为y=x2b2fk，破裂线与边墙垂线的交角为45°−φk2。4、埋深150m处的岩体内开挖直径为6m的圆形断面隧道，如果岩体中初始地应力为静水压力式（K0＝1），并且上覆岩层的平均容重为γ=26KN/m³，若隧道围岩的抗剪强度指标c=0.45MPa，ψ=30°，试用莫尔-库仑强度条件评价其洞壁的稳定性。