北京科技大学土木工程考研岩石力学(860)真题答案

名词解释1、岩石天然含水率(2009)：天然状态下岩石中水的质量与岩石的烘干质量的比值。（p27）2、岩石的吸水率（2012）：是岩石在常温常压下吸入水的质量与其烘干质量的比值。（p28）3、岩石饱水系数（2011）：是指岩石吸水率与饱水率的比值。（p28）4、岩石的软化系数（2008、2006、2003）：是岩样饱和水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度的比值。（p29）5、岩石的抗冻系数（2010）：是指岩样在±25℃的温度区间内，反复降温、冻结、升温、溶解，其抗压强度有所下降，岩石抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的比值。（p30）6、岩石的粘性（2010）：岩石受力后变形不能在瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质（p52）7、完全弹性岩石（2012）：应力—应变关系呈曲线，且应力与应变关系唯一的岩石。（p59）8、岩石的泊松比（2004）：岩石的横向应变与纵向应变的比值。（p60）9、岩石的扩容（2009、2004）：是岩石的一种普遍性质，是岩石在荷载作用下，在其破坏之前产生的一种明显的非弹性体积变形。（p61）10、岩石各项异性（2011、2008、2006、2004）：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象。（p63）11、岩石的龟裂系数（完整性系数）(2011、2005、2009、2008、2006)：岩体中弹性波纵波传播速度与岩块中弹性波纵波传播速度比值的平方。（p110）12、岩石质量指标（RQD）（2010、2006、2004、2001）：是根据钻探是的岩芯完好程度来判断岩体的质量，即长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比。（p119）13、地应力（原岩应力）（2009、2006、2001）：存在于地层众未受工程扰动的天然应力。（p129）14、岩石的流变性（2011、2010、2008、2001）岩石的应力—应变关系与时间因数有关的性质，岩石变形过程中具有时间效应的现象。（p198）15、岩石的蠕变：（2012、2006）：是当应力不变时，岩石变形随时间增加而增长的现象。（p198）16、松弛（2003）：是当应变不变时，岩石应力随时间增加而减小的现象。（p198）17、弹性后效(2009、2005、2003、2001)：是加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。（p198）18、岩石长期强度（2003）：在岩石承受荷载低于瞬时强度的情况下，如持续作用较长时间，由于流变作用，岩石也可能发生破坏，。岩石的强度是随外荷载作用时间延长而降低，通常把作用时间t的强度，称为岩石的长期强度。（p217）19、次生应力：（2012、2005、2003）：经应力重分布形成的新的平衡应力。（p307）20、等应力轴比（2011、2009）：是使巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比。（p315）21、零应力轴比（2010）：是使巷道周边拉应力为零时椭圆的长短轴之比。（p316）22、边坡崩塌（2011、2009）：指岩块与岩坡分离向前翻滚而下.（p373）23、滑坡（2012）：是指岩体在重力作用下，沿边坡软弱结构面产生的整体滑动。（p374）24、边坡稳定系数（2010、2008）：是沿最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。（p380）25、变形地压（2005、2003）：在大范围内岩体发位移，位移受到支架的抑制而产生的地压。26、冲击地压（岩爆）（2001、2004）：是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。27、膨胀地压（2004）：由于吸水或受压等发生膨胀，在岩体内部产生的地压。简答题1、如何通过岩石的三轴压缩试验确定岩石的内摩擦角和内聚力？（2010）如何用三轴压缩试验，绘制岩石抗剪强度曲线？（2000）（p37）对该岩石的5~6个试件做三轴压缩试验，每次试验的围压值不等，由小到大，得出每次试件破坏时的应力莫尔圆，通常也将单轴压缩试验和拉伸试验破坏时的应力莫尔圆，用于绘制应力莫尔强度包络线。三轴试验岩石强度参数的确定：a.直线形：τ轴的截距称为岩石的粘结力（或称内聚力），记为C（MPa），与σ轴的夹角称为岩石的内摩擦角，记为φ（度）。b.曲线形：①一种方法是将包络线和τ轴的截距定为C，将包络线与τ轴相交点的包络线外切线与σ轴夹角定为内摩擦角。②另一种方法建议根据实际应力状态在莫尔包络线上找到相应点，在该点作包络线外切线，外切线与σ轴夹角为内摩擦角，外切线及其延长线与τ轴相交之截距即为C。2、单轴压缩条件下岩石的全应力-应变曲线可将岩石的变形分为哪四个阶段？各阶段的特征是什么？（2011、2009、2005、2003、2000）（p53）（1）孔隙裂隙压密阶段：即试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合，岩石被压密，形成早期的非线性变形，σ－ε曲线呈上凹型。在此阶段试件横向膨胀较小，试件体积随载荷增大而减小。本阶段变形对裂隙化岩石来说较明显，而对坚硬少裂隙的岩石则不明显，甚至不显现。（2）弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段：该阶段的应力—应变曲线成近似直线型。其中，AB段为弹性变形阶段，BC段为微破裂稳定发展阶段。（3）非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段：C点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称为屈服点。相应于该点的应力为屈服极限，其值约为峰值强度的2/3。进入本阶段后，微破裂的发展出现了质的变化，破裂不断发展，直至试件完全破坏。试件由体积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速率迅速增大。本阶段的上界应力称为峰值强度。（4）破裂后阶段：岩块承载力达到峰值强度后，其内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状。到本阶段，裂隙快速发展，交叉且相互联合形成宏观断裂面。此后，岩块变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移，试件承载力随变形增大迅速下降，但并不降到零，说明破裂的岩石仍有一定的承载力。3、等循环荷载条件下弹塑性岩石的变形曲线特征是什么：（2012、2001）（p55）（1）荷载循环加载：如果多次反复加载与卸载，且每次施加的最大荷载与第一次施加的最大荷载一样。（2）塑性滞回环：则每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。这些塑性滞回环随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄，并且彼此愈来愈近，岩石愈来愈接近弹性变形，一直到某次循环没有塑性变形为止，如图中的HH‘环。（3）临界应力：当循环应力峰值小于某一数值时，循环次数即使很多，也不会导致试件破坏；而超过这一数值岩石将在某次循环中发生破坏（疲劳破坏），这一数值称为临界应力。此时，给定的应力称为疲劳强度。4、在不断增大循环荷载的条件下弹塑性岩石的变形特征是什么，并画出应力应变曲线。（2008）（p56）（1）增荷载循环加载：如果多次反复加载、卸载循环，每次施加的最大荷载比前一次循环的最大荷载为大。（2）塑性滞回环：每次加、卸载曲线都形成一个塑性滞回环。随着循环次数的增加，塑性滞回环的面积也有所扩大，卸载曲线的斜率（它代表着岩石的弹性模量）也逐次略有增加，表明卸载应力下的岩石材料弹性有所增强。岩石的记忆性：每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载以后，变形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升（图中的OC线），好象不曾受到反复加载的影响似的，这种现象称为岩石的变形记忆。5、线弹性体、完全弹性体、弹性体三者的应力应变关系有什么区别？（2000）（p59）线弹性体的应力—应变曲线为近似直线的形式，且应力与应变关系唯一；完全弹性体的应力—应变曲线为曲线的形式，且应力与应变关系唯一，即加载后卸载，卸载曲线沿加载曲线退到原点；弹性体的应力—应变曲线为曲线的形式，但加载后卸载，卸载曲线不沿加载曲线退到原点。6、加载速度和围压分别对岩石力学性质有何影响？（2010）（p71、57）加载速率越大，获得的岩石的弹性模量越大；加载速率越慢，弹性模量越小。（1）随着围压的增大，岩石的抗压强度显著增加；（2）随着围压的增大，岩石的变形显著增大；（3）随着围压的增大，岩石的弹性极限显著增大；（4）随着围压的增大，岩石的应力—应变曲线形态发生明显改变；岩石的性质发生了变化：由弹脆性→弹塑性→应变硬化。深埋轴对称(1)圆形截面隧道弹塑性7、简述岩体地质分类（CRIR）考虑的因素？它是如何进行岩体分类的？（2006、2004、2000）（p124）61iiRRMR，R1-岩石抗压强度评分，R2-RQD评分R3-节理间距评分，R4-节理状态评分，R5-地下水状态评分，R6-节理的方向对工程的影响修正评分。根据RMR值进行分类，RMR值越大，岩体质量越好。8、巴顿岩体质量分类指标Q的计算公式是什么？其中各参数的物理意义是什么？（2012）（p125）SRFJJJJRQDQwarn=，式中：RQD-岩石质量指标，nJ-节理组数，rJ-节理粗糙系数，aJ-节理蚀变系数，wJ-节理水折减系数，SRF-应力折减系数；nJRQD反应岩体的完整性；arJJ表示结构面的形态、填充物特征及其次生变化程度；SRFJw表示水与其他应力存在时对岩体质量的影响。9、什么叫地应力？地应力的成因有哪些？（2008）（p131）存在于地层众未受工程扰动的天然应力，称为地应力。（1）大陆板块边界受压引起的应力场：板块发生变形，产生水平受压应力场；（2）地慢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，地慢热对流引起地壳下面产生水平切向应力。（3）由地心引力引起的应力场：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引力变化。（4）岩浆侵入引起的应力场：岩浆侵入挤压、冷凝收缩和成岩，均在周围地层中产生相应的应力场，过程非常复杂。（5）地温梯度引起的应力场：地层的温度随着深度增加而升高，一般温度梯度为α=3℃/100m，由于温度梯度引起地层中不同深度不相同的膨胀，从而引起地层中的压应力。（6）地表剥蚀产生的应力场：地壳上升部分岩体因为风化、侵蚀和雨水冲刷搬运而产生剥蚀作用，剥蚀后由于岩体内的颗粒结构的变化和应力松弛赶不上这种变化，导致岩体内仍然存在必有地层厚度引起的自重应力还要大的水平应力。10、浅部地壳应力分布有哪些基本规律？（p133）（1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。（2）实测垂直地应力基本等于上覆岩层的重量.（3）水平应力普遍大于垂直应力（4）平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，但在不同地区，变化的速度很不相同（5）最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系（6）最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。（7）地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩石结构特征，岩石力学性质、温度，地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。11、水压致裂法测量地应力的基本原理和步骤是什么？（2010、2004）（p141）基本原理：设和r分别为钻孔周边的切向应力和径向应力；为周边一点与水平轴即1轴的夹角。由弹性力学理论可知，当一个位于无限体中的钻孔受到无穷远处二维应力场（1,2）的作用时，离开钻孔端部一定距离的部位处于平面应变状态，则钻孔周边的应力为2cos)(221210r因此，0°时，值最小，有123。对钻孔进行封隔加压至水压超过123和岩石抗拉强度T之和。此时，在0°处孔壁开裂。则孔壁发生初始开裂的水压TPi123。继续加压，至裂隙深度达到3倍钻孔直径，此时水压接近原岩应力，停止加压，记该水压值为sP步骤：（1）钻孔、选段、封隔。打钻孔到准备测量应力的部位，并将钻孔中待加压段用分隔器密封起来，钻孔直径与所选的封隔器的直径相一致；（2）加压将孔壁压裂。向两个封隔器的隔离段注射高压水，不断加大水压，直至孔壁出现开裂，获得初始开裂压力Pi；然后继续施加水压以扩张裂隙，当