工程地質分析原理總復習

1、工程地質分析原理一、術語解釋0.1工程地質學：工程地質學是研究人類工程活動與地質環(huán)境之間的相互制約關系，以便科學評價、合理利用、有效改造和妥善保護地質環(huán)境的科學；是地質學與工程學的邊緣學科，是地質學的一個分支。0.2工程地質條件：與人類工程活動密切相關的地質條件，包括巖土類型與工程特性、地形地貌、地質構造、水文地質條件、物理地質現(xiàn)象、天然建筑材料等六個方面。0.3工程地質問題：人類工程活動與地質環(huán)境相互聯(lián)系和相互制約，當出現(xiàn)不協(xié)調(diào)時，將產(chǎn)生相應的工程地質問題。0.4機制過程分析法：研究工程地質問題必須首先以地質學的觀點、自然歷史的觀點分析地質體與周圍因素相互作用的特定方式，隨時間發(fā)展演化的歷史

2、及其發(fā)展的階段性，從全過程上和內(nèi)部作用機制上把握其形成、演化、現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，即地質過程的機制分析。0.5工程地質勘察：采用各種勘察手段和方法，對建筑場地的工程地質條件進行調(diào)查研究與分析評價。1.1巖石：組成地殼的礦物集合體。具有不連續(xù)性、各向異性、非均質性、有條件轉化性等特點。1.2巖體：賦存于一定地質環(huán)境，由各類結構面和被其所切割的結構體所構成的地質體。1.3結構面：巖體內(nèi)分割固相組分的地質界面的統(tǒng)稱。包括原生結構面、構造結構面和淺表生結構面三大類。1.4結構體：未經(jīng)位移的巖體被結構面切割成的塊體或巖塊。1.5巖體結構：根據(jù)結構面的發(fā)育程度和特性、結構體的組合排列和接觸狀態(tài)，將巖體結構

3、劃分為整體塊狀結構、層狀結構、碎裂結構和散體結構等類別。1.6軟弱結構面：延伸較遠、兩壁較平滑、充填有一定厚度軟弱物質的結構面，如泥化、軟化、破碎薄夾層等的面。1.7軟弱夾層：巖體中夾有的強度較低或被泥化、軟化、破碎的薄層。1.6結構面的連通率：結構面的平均長度與總長度的比值。1.7淺表生作用：在地質體淺表部形成的卸荷斷裂、重力擴展變形破裂面、卸荷裂隙、風化裂隙、風化夾層、泥化夾層、次生夾泥等。淺表生作用：在巖體淺表部產(chǎn)生復雜而紊亂的結構面的作用。表生結構面可以分為淺部結構面和表部結構面。淺部結構面包括卸荷斷裂及重力擴展變形破裂面。表部結構面包括卸荷裂隙、風化裂隙、風化夾層、泥化夾層和次生夾泥

4、等。1.8泥化夾層：主要是在地下水作用下形成的不連續(xù)面（結構面）。是某些粘土質軟弱夾層（如泥巖、頁巖、板巖、泥質灰?guī)r等）與地下水相接觸部位，在地下水的作用下使原巖膨脹軟化成軟塑或流塑狀軟泥而成。1.9不連續(xù)面：又稱結構面，是巖體內(nèi)分割固相組分的地質界面的統(tǒng)稱。系指巖體中具有一定方向、力學強度相對較低、兩向延伸（或具有一定厚度）的地質界面（或帶），例如巖層層面、軟弱夾層、各種成因的斷裂裂隙等。2.1天然應力狀態(tài)：地殼巖體內(nèi)的天然應力狀態(tài)，是指未經(jīng)人為擾動的，主要是在重力場和構造應力場的綜合作用下，有時也在巖體的物理、化學變化及巖漿侵入等的作用下所形成的應力狀態(tài)，常稱為天然應力或初始應力。2.2感

5、生應力：人類從事工程活動，在巖體天然應力場內(nèi)，因挖除部分巖體或增加結構物而引起的應力，稱為感生應力。2.3自重應力：在重力場作用下生成的應力為自重應力。2.4構造應力：巖石圈運動在巖體內(nèi)形成的應力稱為構造應力。構造應力又可分為活動構造應力和剩余構造應力。2.5變異應力：巖體的物理、化學變化及巖漿的侵入等引起的應力。具體來說是巖體的物理狀態(tài)、化學性質或賦存條件的變化引起的，通常只具有局部意義，可統(tǒng)稱為變異應力。2.6殘余應力：承載巖體遭受卸荷或部分卸荷時，巖體中某些組分的膨脹回彈趨勢部分地受到其他組分的約束，于是就在巖體結構內(nèi)形成殘余的拉、壓應力自相平衡的應力系統(tǒng)，此即殘余應力。2.7臨界應變速

6、率C0：巖體的應變速率是決定粘彈性介質力學性狀的主要因素。當應變速率C小于臨界值Ce時，巖體在受力初期隨應變的增大而發(fā)生應力積累，但當應力增大到一定程度時，應力就不再增大，而變形則不斷增大，即進入粘性流動階段，但不發(fā)生破壞。 但當C大于Ce時，則巖體的性狀近于彈性，即隨著應變的發(fā)展，巖體內(nèi)的應力不斷增大，最終導致突然的破壞。2.8隆爆：表現(xiàn)為近地表出現(xiàn)細長的隆褶或類似低角度逆斷層的斷隆，一般高度較小，而延伸長度較大。隆爆：是地表巖體中的一種“類構造”現(xiàn)象，形態(tài)上表現(xiàn)為細長的隆褶或類似于低角度逆斷層的斷隆，一般高度較小，通常僅1.5-2.0m，而延伸長度則較大。2.9蓆狀裂隙：在出露于地表的侵入

7、巖體中，由于區(qū)域性卸荷剝蝕，廣泛見于一種近地表平行分布的區(qū)域性裂隙發(fā)育，通常上部較密，向下逐漸變稀疏，即蓆狀裂隙。2.10巖體的側壓力系數(shù)N0： 巖體側向應力與豎向應力的比值。2.11凱塞爾（Kaiser）效應：當受拉構件應力達到并超過材料所受過的最大先期應力時產(chǎn)生的有明顯聲發(fā)射出現(xiàn)的現(xiàn)象。凱塞爾（Kaiser）發(fā)現(xiàn)材料在單向拉伸或壓縮試驗時，只有當其應力達到歷史上曾經(jīng)受過的最大應力時才會突然產(chǎn)生明顯聲發(fā)射的現(xiàn)象。2.12巖芯餅化現(xiàn)象：鉆進過程中巖芯裂成餅狀的現(xiàn)象是高地應力區(qū)所特有的巖體力學現(xiàn)象。巖餅的厚度與巖芯的直徑有一定的關系，一般約為直徑的1/4到1/5；所有巖餅的表面均為新鮮破裂面，而

8、且邊緣部分粗糙，多數(shù)內(nèi)部隱約見有順槽，或沿一個方向的擦痕和與之正交的拉裂坎。2.13應力恢復法：當巖體應力被解除后，通過施加壓力，使巖體恢復到原來的狀態(tài)，以求得巖體應力解除時的應力值。2.14應力解除法：在擬測點附近的一個小巖石單元周圍切割出的一個“槽子”，使得這一小部分巖體不再承受旁側巖體傳來的應力。從刻槽前裝置好的儀器測出由于這種應力解除而引起的應變。并根據(jù)有關巖石已知的應力應變關系換算出解除前巖體內(nèi)的應力。2.15水壓致裂法：通過鉆孔向地下某深度處的測點段壓液，用高壓將孔壁壓裂，然后根據(jù)破壞壓力、關閉壓力和破裂面的方位，計算和確定巖體內(nèi)各主應力的大小和方向。3.1變形：巖體承受應力，就會

9、在體積、形狀或宏觀連續(xù)性方面發(fā)生某些變化。宏觀連續(xù)性無顯著變化者稱為變形。3.2破壞：巖體承受應力，就會在體積、形狀或宏觀連續(xù)性方面發(fā)生某些變化。宏觀連續(xù)性產(chǎn)生顯著變化者稱為破壞。3.3屈服強度：巖土體中某點在應力狀態(tài)下由彈性狀態(tài)轉變?yōu)樗苄誀顟B(tài)是具有的抗壓強度。3.4殘余強度：巖土體應力應變關系曲線越過峰值點后下降達到的最終穩(wěn)定應力值。3.5長期強度：巖土體經(jīng)長期受力以后，應力應變關系曲線峰值點所對應的應力值。3.6峰值強度：巖土體應力應變關系曲線峰值點所對應的應力值。3.7疲勞強度：巖土體抵抗重復荷載破壞作用的能力。3.8蠕變：固體材料在恒定荷載作用下，變形隨時間緩慢增長的現(xiàn)象。3.9松弛：

10、粘彈性固體材料在恒定應變下，應力隨時間衰減的現(xiàn)象。3.10超空隙水壓力：飽和巖土體內(nèi)一點孔隙水壓力中超過靜水壓力的那部分水壓力。3.11累進性破壞：巖體受力超過長期強度時，微破裂的發(fā)展出現(xiàn)了質的變化：即使工作應力保持不變，由于應力的集中效應，破裂仍會不斷的累進性發(fā)展。首先從薄弱環(huán)節(jié)開始，然后應力在另一個薄弱環(huán)節(jié)集中，依次下去，直至整體破壞?；蛘撸赫硰椥圆牧显诩铀偃渥冸A段，應力增加時應變不斷增加；當應力不再增加時，應變依然增加的現(xiàn)象。3.12累積效應：在動荷載作用下，巖體發(fā)生多次位移的累積，如果使剪切面中某些鎖固段被突破，或越過某些凸起體，造成抗剪強度顯著削弱，則有可能導致最終破壞。3.13觸發(fā)

11、效應：在動荷載作用下，巳具有或儲有足夠的剪切應變能的軟弱結構面發(fā)生破壞，或在動應力作用下可因巖土體骨架的迅速變形造成空隙水壓力的突然變化，從而導致巖土體失穩(wěn)的現(xiàn)象。3.14差異卸荷回彈：在卸荷回彈變形過程中，會因巖體中各組成單元力學性能的差別、應力歷史的不同以及巖體結構上的原因，引起差異回彈而在巖體中形成一個被約束的殘余應力體系。差異卸荷回彈：巖體中各組成單元力學性能的差別、應力史的不同以及巖體結構上的原因，都可以引起差異卸荷回彈，并在巖體中產(chǎn)生可導致張性破裂的殘余應力。3.14格里菲斯強度準則：格里菲斯認為脆性材料內(nèi)部存在許多呈扁橢圓狀的細微裂紋，物體受力后，裂紋尖端產(chǎn)生應力集中，當最大拉應

12、力達到拉伸強度極限時，物體即發(fā)生斷裂破壞，據(jù)此提出的判別材料（如巖石）脆性破壞的準則。4.1活斷層：目前還在持續(xù)活動的斷層，或在歷史時期或近期地質時期活動過、極可能在不遠的將來重新活動的斷層?；顢鄬樱狠n近地質時期有過活動，或目前正在活動，或具有潛在活動性的斷層。4.2潛在活斷層：在歷史時期或近期地質時期活動過、極可能在不遠的將來重新活動的斷層。4.3蠕滑（穩(wěn)滑）：斷層持續(xù)不斷緩慢蠕動的稱為蠕滑或穩(wěn)滑。4.4粘滑：斷層間斷地、周期性突然錯斷的為粘滑。4.5錯動速率：以一定時間段內(nèi)的平均錯動距離表示。4.6錯動周期：兩次突然錯斷之間的時間間隔。5.1地震震級:地震本身能量的大小。它是距震中100k

13、m的標準地震儀（周期0.8s，阻尼比0.8，放大倍率2800倍）所記錄的以微米表示的最大振幅A的對數(shù)值，即M=lgA.5.2地震烈度:是地震時一定地點的地面振動強弱的尺度，是指該地點范圍內(nèi)的平均水平而言。5.3地震基本烈度：在今后一個時期內(nèi)（一半取100年）在一定地點的一般場地條件下可能遭遇的最大烈度。5.4震源機制：研究多個地震臺的地震譜，可以確定出地震發(fā)生的物理過程或震源物理過程，一半稱為震源機制。5.5震源參數(shù)：根據(jù)地震記錄圖，按彈性變位理論進行復雜計算，可以求出限定震源物理過程的多個物理量，統(tǒng)稱為震源參數(shù)。5.6震源機制斷層面解：震源斷層產(chǎn)生突然錯動時，對斷層的每一盤來說，斷層錯動的前

14、進方向都會受到壓縮，而相反的一個方向就受到拉伸，于是就呈現(xiàn)象限分布，這種象限型初動推拉分布是由于震源斷層錯動這種物理過程所造成的。這樣求得的結果稱為震源機制斷層面解。5.7地基土的卓越周期：表層沉積能對基巖傳來的地震波起選擇放大作用，某些周期的地震波在表土層中多次反射疊加而增強，這樣就會使表層振動中這類周期的波多而長，這就是該表層土的卓越周期，也就是它的自振周期。5.8震源:彈性波的地下發(fā)源地。5.9震中：震源在地面上的投影。5.106震源深度：震中到震源的距離。5.11地震波：地震時震源釋放的應變能以彈性波的形式向四面八方傳播，這種彈性波就是地震波。它包括兩種在介質內(nèi)部傳播的體波，即縱波和橫

15、波。5.12縱波：是由震源傳出的壓縮波，質點振動與波前進方向一致，一疏一密向前推進，它周期短、振幅小。也叫P波（primary wave）。5.13橫波：是震源向外傳播的剪切波，質點振動方向與波前進方向垂直，傳播時介質體積不變但形狀改變，周期較長，振幅較大。也叫S波(secondary wave)。5.14面波：是體波到達地表后激發(fā)的次聲波，限于在地面運動，向地面以下迅速消失。它包括瑞利波和勒夫波兩種。5.15瑞利波（R）：質點在平行于波傳播方向的垂直平面內(nèi)做橢圓運動，長軸垂直地面，它與P波的輻射有關。5.16勒夫波（Q）：質點在地面上做蛇形運動，質點在水平面內(nèi)垂直于波前進方向做水平運動。5.

16、17構造地震：由地殼運動引起的地震。地殼運動使組成地殼的巖層發(fā)生傾斜、褶皺、斷裂、錯動以及大規(guī)模巖漿活動等，在此過程中因應力釋放、斷層錯動而造成地殼震動。構造地震約占地震總數(shù)的90%。6.1水庫誘發(fā)地震：在一定條件下，修建水庫引起當?shù)爻霈F(xiàn)異常的地震活動。7.1砂土液化：粒間無內(nèi)聚力的松散砂體，主要靠粒間摩擦力維持本身的穩(wěn)定性和承受外力。當受到振動時，粒間剪力使砂粒間產(chǎn)生滑移，改變排列狀態(tài)。如果砂土原處于非緊密排列狀態(tài)，就會有變?yōu)榫o密排列狀態(tài)的趨勢；如果砂的孔隙是飽水的，要變密實就需要從孔隙中排出一部分水，如砂粒很細則整個砂體滲透性不良，瞬時振動變形需要從孔隙中排除的水來不及排出于砂體之外，結果

17、必然使砂體中空隙水壓力上升，砂粒之間的有效正應力就隨之而降低，當空隙水壓力上升到使砂粒間有效正應力降為零時，砂粒就會懸浮于水中，砂體也就完全喪失了強度和承載能力，這就是砂土液化(sand liquefaction)。砂土液化：飽和松砂的抗剪強度趨于零，由固體狀態(tài)轉化為液體狀態(tài)的過程和現(xiàn)象。7.2振動液化：飽和砂土在地震荷載作用下，產(chǎn)生超孔隙水壓力。隨著超孔隙水壓力的不斷增加，砂土的抗剪強度降為零，完全不能承受外荷載而達到液化狀態(tài)。7.3滲流液化：砂土經(jīng)振動液化之后，超孔隙水壓力產(chǎn)生水頭差，形成一定的水力梯度。當水力梯度達到臨界值時，砂粒就在自下而上的滲流中失重，產(chǎn)生滲流液化。7.4震陷：由于地

18、震引起高壓縮性土軟化而產(chǎn)生地基基礎或地面沉陷的現(xiàn)象。7.5涌沙：砂土液化后在薄弱部位開裂，阻力減小，上升水流流速大、水頭損失小。因而在裂縫處出現(xiàn)噴水冒砂現(xiàn)象。涌沙：飽水砂土在強烈地震作用下先產(chǎn)生振動液化，使孔隙水壓力迅速上升，產(chǎn)生上下水頭差和孔隙水自下而上的運動，動水壓力推動砂粒向懸浮狀態(tài)轉化，形成滲流液化，使砂層變松，在薄弱環(huán)節(jié)形成涌沙現(xiàn)象。7.6流砂：飽和松砂中剪應力增大時，在不排水條件下的剪縮勢使土內(nèi)孔隙水壓力大幅度提高，土強度驟然下降，導致砂土無限流動的現(xiàn)象。7.7管涌：在滲流作用下，土中細顆粒隨滲流水從自由面向內(nèi)部逐漸流失形成管狀通道的現(xiàn)象。7.8流土：在滲流作用下，水流出逸處土體處

19、于懸浮狀態(tài)的現(xiàn)象。7.9地基失效：在地震作用下，隨粒間有效正應力的降低，地基土層的承裁能力也迅速下降，直至砂體呈懸浮狀態(tài)時地基的承栽能力完全喪失。建于這類地基上的建筑物就會產(chǎn)生強烈沉陷、傾倒以至倒塌。7.10液化指數(shù)：假設某層土厚為d，在地震作用下發(fā)生了液化，用標貫進行判別，臨界值為Ncr，實測值為N，則液化勢A=(Ncr-N)d,相對液化勢a=(1-N/Ncr)d。引入深度權函數(shù)W，可得該層土的加權相對液化勢aW=(1-N/Ncr)dW。將多個液化層的加權相對液化勢總和起來就是液化指數(shù)。8.1地面沉降：由于大范圍過量抽汲地下流體，引起水位下降，土層進一步固結壓縮而造成的地面向下沉降。地面沉降

20、：因承壓水位降低引起應力轉移以及土層壓密，從而導致地面大面積沉降。9.1彎曲拉裂：主要發(fā)育在陡立或陡傾內(nèi)層狀體組成的中-極陡坡中。主要發(fā)生在斜坡前緣，陡傾的板狀巖體在自重彎矩作用下,于前緣開始向臨空方向作懸臂梁彎曲，并逐漸向坡內(nèi)發(fā)展。彎曲的板梁之間互相錯動并伴有拉裂，彎曲體后緣出現(xiàn)拉裂縫，形成平行于坡向的反坡臺階和槽溝。板梁彎曲劇烈部位往往產(chǎn)生橫切板梁的折裂。 9.2蠕滑拉裂：這類變形導致斜坡巖體向坡前臨空方向發(fā)生剪切蠕變，其后緣發(fā)育自坡面向深部發(fā)展的拉裂。主要發(fā)育在均質或似均質體斜坡中，傾內(nèi)薄層狀層狀體坡中也可發(fā)生。一般發(fā)生在中等坡度(40。)斜坡中。9.3滑移拉裂：斜坡巖體沿下伏軟弱面向坡

21、前臨空方向滑移，并使滑移體拉裂解體。主要發(fā)生在緩傾外層狀體坡和塊狀體斜坡中。9.4滑移壓致拉裂：這類變形主要發(fā)育在坡度中等至陡的平緩層狀體斜坡中。坡體沿平緩結構面自下而上向坡前臨空方向產(chǎn)生緩慢的蠕變性滑移。9.5滑移彎曲：主要發(fā)育在中-陡傾外層狀體斜坡中，尤以簿層狀巖體及延性較強的碳酸鹽類層狀巖體中為多見。這兩類斜坡的滑移控制面傾角已明顯大于該面的峰值摩擦角，上覆巖體具備沿滑移面下滑條件。但由于滑移面未臨空，使下滑受阻，造成坡腳附近順層板梁承受縱向壓應力，在一定條件下可使之發(fā)生彎曲變形。9.6塑流拉裂：這類變形主要發(fā)生在軟弱基座體斜坡中。下伏軟巖在上段巖層壓力作用下，產(chǎn)生塑性流動并向臨空方向擠

22、出，導致上覆較堅硬的巖層拉裂、解體和不均勻沉陷。9.7側向擴離：擴離是由于斜坡巖(土)體中下伏平緩產(chǎn)狀的軟弱層塑性破壞或流動引起的破壞，軟層上覆巖(土)體或做整體，或被解體為系列塊體向坡前方向“漂移”。9.8斜坡破壞; 斜坡破壞系指斜坡巖(土)體中已形成貫通性破壞面時的變動。9.9斜坡變形：指斜坡巖(土)體在貫通性破壞面形成之前，斜坡巖體的變形與局部破裂，稱為斜坡變形。9.10斜坡變形體：斜坡中已有明顯變形破裂跡象的巖體，或已查明處于進展性變形的巖體，稱為變形體。9.11卸荷回彈：是斜坡巖體內(nèi)積存的彈性應變能釋放而產(chǎn)生的。在高地應力區(qū)的巖質斜坡中尤為明顯。9.12卸荷帶：斜坡中經(jīng)卸荷回彈而松弛

23、，并含有與之有關的表生結構面的那部分巖體，通常稱為卸荷帶。9.13崩塌：崩塌包括了小規(guī)模塊石的墜落(free fall)和大規(guī)模的山(巖)崩(rock avalanches)崩塌體通常破碎成碎塊堆積于坡腳，形成具有一定天然休止角的巖堆。在一定條件下，可在繼續(xù)運動過程中發(fā)展為碎屑流。10.1地下洞室圍巖：由開挖洞室引起的應力狀態(tài)的重大變化局限在洞周一定范圍之內(nèi)。通常此范圍等于地下洞室橫剖面中最大尺寸的35倍，習慣上將此范圍內(nèi)的巖體稱為“圍巖”。圍巖：由于開挖，地下洞室周圍初試應力狀態(tài)發(fā)生了變化的巖體。10.2圍巖應力：開挖地下洞室時發(fā)生重分布后的圍巖中的應力。10.3松動圈：洞室開挖后，如果圍巖

24、巖體承受不了回彈應力或重分布的應力的作用，圍巖即將發(fā)生塑性變形成破壞。這種變形或破壞通常是從洞室周邊，特別是那些最大壓或拉應力集中的部位開始，而后逐步向圍巖內(nèi)部發(fā)展的。其結果?？稍诙词抑車纬伤蓜訋Щ蛩蓜尤?。松動圈：巖土體應力重分布后，會產(chǎn)生應力降低帶和應力集中帶以及應力正常帶。其中應力降低帶范圍內(nèi)的圍巖稱為松動圈。10.4山巖壓力（山壓）：支撐結構與圍巖之間相互作用時，對于襯砌結構來說就是山巖壓力。10.5巖爆：在高強度脆性巖體中開挖地下洞室時，圍巖突然破壞，引起爆炸式的應變能釋放，并有破碎巖塊向外拋射的現(xiàn)象。10.6臨空面：巖土體和空氣或水的外部分界面。10.7冒頂：地下洞室頂部圍巖發(fā)生塌

25、落的現(xiàn)象。10.8巖石質量指標RQD：用直徑75mm金剛石鉆頭在鉆孔中連續(xù)采取同一層的巖芯，其長度大雨10cm的芯段之和與該巖層鉆探總進尺的比值，以百分率表示。10.9彎折內(nèi)鼓：當薄層狀巖層與地下洞室洞壁平行或近于平行時，洞室開挖后薄層狀圍巖就會在回彈應力的作用下發(fā)生回彈應力的作用下發(fā)生彎曲、拉裂和折斷，最終擠入洞內(nèi)而坍倒。10.10張裂塌落：通常發(fā)生于厚層狀或塊體狀巖體內(nèi)的洞室頂拱拉應力集中部位。10.11劈裂剝落：過大的切向壓應力使圍巖表部發(fā)生平行于洞室周邊的破裂。10.12剪切滑移：發(fā)生于厚層狀或塊體狀結構的剪應力集中巖體內(nèi)。隨圍巖應力條件的不同，可發(fā)生在邊墻上，也可發(fā)生于頂拱。10.1

26、3碎裂松動：是碎裂結構巖體變形、破壞的主要形式，洞體開挖后，如果圍巖應力超過了圍巖的屈服強度，這類圍巖就會因沿多組已有斷裂結構面發(fā)生剪切錯動而松馳，并圍繞洞體形成一定的碎裂松動帶或松動圈。碎裂松動：圍巖應力超過圍巖的屈服強度時，圍巖因沿斷裂結構面發(fā)生剪切錯動而松弛，并圍繞洞體產(chǎn)生一定范圍的碎裂松動。10.14塑性擠出：洞室開挖后，當圍巖應力超過塑性圍巖的屈服強度時，軟弱的塑性物質就會沿最大應力梯度方向向消除了阻力的自由空間擠出。10.15膨脹內(nèi)鼓：洞室開挖后圍巖表部減壓區(qū)的形成往往促使水分由內(nèi)部高應力區(qū)向圍巖表部轉移，結果常使某些易于吸水膨脹的巖層發(fā)生強烈的膨脹內(nèi)鼓變形。10.16塑流涌出：當

27、開挖揭穿了飽水的斷裂帶內(nèi)的松散破碎物質時，這些物質就會和水一起在壓力下呈夾有大量碎屑物的泥漿狀突然地涌人洞中。10.17重力坍塌：破碎松散巖體在重力作用下發(fā)生的塌方。10.18新奧法：以巖石力學理論和現(xiàn)場變形觀測資料為基礎，采取一定措施，以充分發(fā)揮圍巖自身承載能力，進行隧道開挖和支護的一套工程技術。10.19隧道襯砌：為保證隧道圍巖穩(wěn)定，防止其過度變形和坍落，保證洞室斷面尺寸或使洞內(nèi)有良好水流條件而沿洞內(nèi)壁構筑的永久性支護結構層。10.20噴射混凝土：運用機械設備向圍巖或開挖巖坡表面噴射混凝土層以加固圍巖的技術。10.21噴錨支護：應用錨桿與噴射混凝土形成復合體以加固圍巖的措施。10.22錨固

28、：利用錨定在洞室圍巖或巖體邊坡中的錨桿來加固巖體的工程措施。10.23抗滑樁：用于抵抗邊坡或斜坡巖土體滑動而設置的橫向受力樁。10.24脆性圍巖：包括各種塊體狀結構或層狀結構的堅硬或半堅硬的脆性巖體。10.25塑性圍巖：包括各種軟弱的層狀結構巖體(如頁巖、泥巖和粘土巖等)和散體結構巖體。11.1灌漿：利用漿液壓力或漿液自重，經(jīng)過鉆孔將漿液壓到巖石、砂礫石層、混凝土或土體裂隙、接縫或空洞內(nèi)，以改善地基水文地質和工程地質條件，提高建筑物整體性的工程措施。11.2固結灌漿：將漿液灌入地基巖石裂縫，以改善巖體力學性能的灌漿工程。11.3帷幕灌漿：在大壩的靠近上游面地基中布置一排或幾排密布的鉆孔，在高壓

29、下將水泥漿壓入基巖的裂隙或斷層破碎帶中，以形成一道橫過河床的不透水墻。它可以大幅度地減小帷幕后面的孔隙水壓力和浮托力。帷幕灌漿：在巖石或砂礫石地基中，用灌漿方法建造連續(xù)防滲體以減小地基滲漏，減少滲透水對地基的揚壓力和防止地基沖刷的工程。11.4化學灌漿：將配置好的化學藥劑，通過導管注入巖土體孔隙中，使與裂隙壁發(fā)生化學反應，起到聯(lián)結與堵塞的作用，從而提高巖土體的強度，減小其壓縮性和滲透性的地基處理方法。11.5表層滑動：當壩基巖體的強度遠大于壩體砼強度，且?guī)r體完整，無控制滑移的軟弱面時，沿接觸面產(chǎn)生剪切破壞的現(xiàn)象。11.6淺層滑動：當壩基表層巖體的抗剪強度低于壩體混凝土時，剪切破壞往往發(fā)生在淺部

30、巖體之內(nèi)，造成淺層滑動。11.7深層滑動：在工程應力條件下巖體的深層滑動主要是沿已有的軟弱結構面發(fā)生。因此，只有當?shù)鼗鶐r體內(nèi)存在有軟弱結構面，且按一定組合能構成危險滑移體時，才有發(fā)生深層滑動的可能。二、簡述或闡述題0.1.簡述工程地質學的主要研究內(nèi)容？研究人類工程活動與地質環(huán)境之間的相互制約并保證這種制約關系向良性方向發(fā)展(合理開發(fā)和妥善保護)的科學稱之為工程地質學。工程地質學的主要研究內(nèi)容包括：（1）巖土體的分布規(guī)律及其工程地質性質研究；（2）不良地質現(xiàn)象及其防治的研究；（3）工程地質勘察技術的研究；（4）區(qū)域工程地質研究。0.2.闡述人類工程活動與地質環(huán)境的相互關系。人類工程活動都是在一定

31、的地質環(huán)境中進行的，兩者之間必然產(chǎn)生特定方式的相互關聯(lián)和相互制約。地質環(huán)境對人來工程活動的制約是多方面的。既可以表現(xiàn)為以一定作用影響工程建筑物的穩(wěn)定和正常使用，也可以表現(xiàn)為以一定作用影響工程活動的安全；還可以表現(xiàn)為由于某些地質條件不具備而提高了工程造價，視地質環(huán)境的具體特點和人類工程活動的方式和規(guī)模而異。人類工程活動又會以各種方式影響地質環(huán)境。例如房屋建筑物引起地基土層的壓密，又如橋梁改變了局部水流條件從而使局部河段的侵蝕淤積規(guī)律發(fā)生變化等。0.3.簡述工程地質學的基本任務、研究對象?基本任務：研究人類工程活動與地質環(huán)境之間的相互制約，以便合理開發(fā)和妥善保護地質環(huán)境。研究對象：工程活動的地質環(huán)

32、境。0.4.人類工程活動中可能遇到的主要工程地質問題有哪些？（1）與區(qū)域穩(wěn)定性有關的工程地質問題，如活斷層、地震、水庫誘發(fā)地震、區(qū)域性砂土液化、地裂縫、地面沉降、地面塌陷等。（2）與巖土體穩(wěn)定性有關的工程地質問題，如斜坡巖土體穩(wěn)定性問題、地下工程圍巖穩(wěn)定性問題、地基巖土體穩(wěn)定性問題等。（3）與地下水滲流有關的工程地質問題，如巖溶及巖溶滲漏、滲透變形等工程地質問題。（4）與侵蝕淤積有關的工程地質問題，如河流侵蝕與淤積問題、湖海變岸磨蝕與堆積問題等。0.5.工程地質分析的基本方法有哪些？可舉例說明。定性研究：通過實驗、詳細的實地研究，對地質過程的形成機制進行分析，得出定性評價。 定量評價：定性分析

33、基礎上，通過定量計算，進行定性與定量評價相結合的地質過程機制分析定量評價。 0.6.簡述工程地質學的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向。1.1.簡述巖體的基本特征？（1）不連續(xù)性（2）各向異性（3）非均質性（4）有條件轉化性1.2.簡述巖體結構的研究意義。巖體中的結構面是巖體力學強度相對薄弱的部位，它導致巖體力學性能的不連續(xù)性、不均一性和各向異性。只有掌握巖體的結構特征，才有可能闡明巖體不同荷載下內(nèi)部的應力分布和應力狀況。 巖體的結構特征對巖體在一定荷載條件下的變形破壞方式和強度特征起著重要的控制作用。巖體中的軟弱結構面，常常成為決定巖體穩(wěn)定性的控制面，各結構面分別為確定壩肩巖體抗滑穩(wěn)定的分割面和滑移控制面。

34、靠近地表的巖體，其結構特征在很大程度上確定了外營力對巖體的改造進程。這是由于結構面往往是風化、地下水等各種外營力較活動的部位，也常常是這些營力的改造作用能深入巖體內(nèi)部的重要通道，往往發(fā)展為重要的控制面?？傊瑢r體的結構特征的研究，是分析評價區(qū)域穩(wěn)定性和巖體穩(wěn)定性的重要依據(jù)?；蛘撸簩r體結構特征的研究是分析評價區(qū)域穩(wěn)定性和巖體穩(wěn)定性的重要依據(jù)。（1）巖體中的結構面是巖體中力學強度相對薄弱的部位，它導致了巖體力學性能的不連續(xù)性、不均一性和各向異性。（2）巖體的結構特征對巖體在一定荷載條件下的變形破壞方式和強度特征起著重要的控制作用。（3）靠近地表的巖體，其結構特征在很大程度上確定了外營力對巖體的

35、改造進程。（4）可以推廣應用到區(qū)域穩(wěn)定性評價之中。1.3.簡述巖體結構面的成因類型及主要特征。按照成因類型可分為原生結構面、構造結構面和淺、表生結構面三大類型。其中，原生結構面又可分為沉積結構面、火成結構面和變質結構面。沉積結構面是沉積過程中形成的層面、層理、軟弱夾層、不整合面、假整合面、局部侵蝕沖刷面，以及成巖和后生過程中形成的成巖裂隙面和古風化面的等?；鸪山Y構面是侵入體與圍巖的接觸面、巖脈和巖墻接觸面、侵入巖的流線流面、原生冷凝節(jié)理、火山噴發(fā)間斷界面。變質結構面是區(qū)域變質的片理、片麻理、板劈理、片巖軟弱夾層等。構造結構面包括節(jié)理（形節(jié)理、張節(jié)理）、斷層（張性斷層或正斷層，壓性斷層或逆斷層，

36、扭性斷層或平移斷層）、層間錯動面、羽狀裂隙、破劈理。 表生結構面可以分為淺部結構面和表部結構面。淺部結構面包括卸荷斷裂及重力擴展變形破裂面。表部結構面包括卸荷裂隙、風化裂隙、風化夾層、泥化夾層和次生夾泥等。1.4簡述巖體結構的主要類型及其特征。巖體的主要結構類型有：（1）整體塊狀結構：包括整體結構和塊狀結構。（2）層狀結構：包括層狀結構、薄層狀結構。（3）碎裂結構：包括鑲嵌結構、層狀碎裂結構和碎裂結構。（4）散體結構。特征如下：（1）塊體狀結構代表巖性均一、無軟弱面的巖體，含有的原生結構面具有較強的結合力，間距大于100厘米。應力應變性能與均勻完整巖石相近。多呈脆性。地下水對其影響較小。塊狀結

37、構代表巖性較均一、含有23組結構面，間距約100-50厘米。屬于不連續(xù)介質體。變形破壞明顯受軟弱面控制。地下水作用較活躍。（2）層狀結構代表含有1組連續(xù)性好、抗剪性能顯著偏低的軟弱面的巖體，一般巖性不均一?？煞譃閷訝睢⒈訝?、互層狀等。屬于不連續(xù)介質體。變形破壞明顯受軟弱面控制。地下水作用較活躍。（3）碎裂結構代表含有多組結構面、完整性很差的巖體?？煞譃殍偳督Y構、層狀碎裂結構和碎裂結構等。一般可視為似連續(xù)介質體。受力變形以隨機分布密集的結構面呀歲和滑移為主，破壞方式主要表現(xiàn)為塑性破壞。地下水作用更為活躍。（4）散體結構代表松散介質體。一般可視為似連續(xù)介質體。受力變形以隨機分布密集的結構面呀歲和

38、滑移為主，破壞方式主要表現(xiàn)為塑性破壞。地下水作用更為活躍。1.4.簡述巖體結構分類方案。首先，按建造特征可將巖體劃分為塊體狀（或整體狀）結構、塊狀結構、層狀結構、碎塊狀結構和散體狀結構等類型。另外按巖體的改變程度(建造)可劃分為完整的、塊裂化或板裂化、碎裂化、散體化的等四個等級。 經(jīng)過建造和改造，巖體結構類型可以分為4類： 完整塊狀體結構 塊狀、層狀結構（層狀、薄層狀、互層狀） 碎裂（碎塊狀）結構 散體狀結構1.5.簡述建造和改造對巖體結構的影響。（按照建造和改造，巖體結構可以分為哪些類型？）（1）按照建造特征，可將巖體劃分為塊體狀（整體狀）結構、塊狀結構、層狀結構、碎塊結構和散體結構等類型。

39、（2）按照改變的程度，可劃分為完整的、塊裂化或板裂化的、隨裂化的、散體化的等四個等級。2.1.舉例說明研究巖體天然應力狀態(tài)的意義。地表開挖導致的巖體變形和破壞主要有以下幾種類型： 基坑底部的隆起、爆裂和沿已有結構面的逆沖錯動。邊墻向臨空方向的水平位移和沿已有的近水平的結構面發(fā)生剪切錯動。 邊墻或邊坡巖體的傾斜。 高地應力區(qū)，地下開挖產(chǎn)生的巖體變形和破壞也有不同的類型： 拱頂裂縫掉塊； 邊墻內(nèi)鼓張裂； 底鼓及中心線偏移； 施工導坑縮徑。 此外，修建高壩、大型水庫和深大的地下硐室等，常能在更大范圍內(nèi)破壞天然應力的平衡，引起一系列諸如斷層復活、水庫地震以及大型巖爆等嚴重危害建筑物和人民生命財產(chǎn)的工程

40、地質作用。對于天然巖體應力狀態(tài)的研究，是工程地質工作者的一項重要任務。 2.2.分析影響巖體天然應力狀態(tài)的主要因素及其作用。（1）巖體類型和工程地質特征；（2）地形地貌條件；（3）地質結構和構造；（4）局部應力集中；（5）水文地質條件；（6）人類工程活動。2.3.闡述我國地應力場的空間分布特點，及其與板塊運動的關系。 （1）各地最大主應力的發(fā)育呈明顯的規(guī)律性：各地的1方向均與由各該點向我國的察隅和巴基斯坦的伊斯蘭堡聯(lián)線所構成的夾角等分線方向相吻合或相近似，僅在兩側邊緣地帶略有偏轉，即東側向順時針偏轉，西側向逆時針偏轉。 （2）三向應力狀態(tài)及其所決定的現(xiàn)代構造活動類型呈有規(guī)律的空間分布：潛在逆斷

41、型應力狀態(tài)區(qū)主要分布于喜馬拉雅山前緣一帶，其主要特點是兩個水平主應力均大于垂直主應力。潛在走滑型應力狀態(tài)區(qū)主要分布于我國中西部廣大地區(qū)，其主要特點是只有一個水平主應力大于垂直主應力，具中等擠壓區(qū)的特征。潛在正斷型和張剪性走滑應力狀態(tài)區(qū)主要分布于我國的東部和東北部。我國大部分地區(qū)最大主應力方向和量值的上述變化規(guī)律，完全是由印度板塊與歐亞板塊的碰撞、擠壓所導致的。一般認為，白堊紀末印度板塊從西南向北北東方向推移，并在始新世中期末，即大約距今3800萬年前與歐亞板塊相碰撞（對接）。此后印度板塊仍以每年約5cm的速度向北北東方向推進，這樣一種巨大而持續(xù)的板塊間的相互作用是控制我國西部地區(qū)地應力場的決定

42、性因素；在同一時期，東部太平洋板塊和菲律賓海板塊則分別從北東東和南東方向向歐亞大陸之下俯沖，從而分別對我國華北和華南地區(qū)地應力場的形成產(chǎn)生重大影響；并認為華北地區(qū)目前處于太平洋板塊俯沖帶的內(nèi)側，大洋扳塊俯沖引起地幔內(nèi)高溫、低波速的熔融或半熔融物質上涌并擠入地殼，使地殼受拉而變簿，表面發(fā)生裂谷型斷裂作用，這樣形成的北西一南東向拉張和太平洋板塊于上地幔深處對歐亞板塊所造成的南西西向的擠壓相結合，就決定了華北地區(qū)現(xiàn)代地應力場和最新構造活動的特征。2.4.局部構造應力集中區(qū)的發(fā)育與活斷層的關系。對于一個三向受力的巖體，那些與最大主應力成3040左右交角的斷裂，特別是這類方向的雁行式或斷續(xù)直線式排列的斷

43、裂組，應力集中程度最高。特別是在斷裂端點、首尾錯列段、局部拐點、分枝點或與其它斷裂的交匯點，總之一切能對繼續(xù)活動起阻礙作用的地方，都是應力高度集中的部位，所以這些地方常成為強震發(fā)生的特殊部位?；顢鄬踊蚧顒訑鄩K的這些特定部位，往往形成很高的局部構造應力集中地區(qū)。 2.5.試述巖體中殘余應力的形成機制。承載巖體遭受卸荷或部分卸荷時，巖體中某些組分的膨脹回彈趨勢部分地受到其他組分的約束，于是就在巖體結構內(nèi)形成殘余的拉、壓應力自相平衡的應力系統(tǒng)，此即殘余應力。2.6.按照成因，巖體應力有哪些類型？各有何特征？（1）自重應力：在重力場作用下生成的應力為自重應力。在地表近于水平的情況下，重力場在巖體內(nèi)的任

44、一點上造成相當于上覆巖層重量的垂直正應力v=*h。它相當于該點三向應力中的最大主應力。同時，由于泊松效應造成水平正應力h，它相當于該點三向應力中最小主應力h=N0*v。在地表近處，N0在0-0.5之間；在地表下的較深部位，N0值趨近于1。（2）構造應力：地殼運動在巖體內(nèi)造成的應力，又可分為活動和殘余的兩類?；顒拥臉嬙鞈椽M義的地應力，是地殼內(nèi)現(xiàn)代正在積累的，能夠導致巖層變形和破裂的應力，它與區(qū)域穩(wěn)定性和巖體穩(wěn)定性均有密切的關系。剩余構造應力是古構造運動殘留下來的應力。（3）變異及殘余應力：變異應力是巖體的物理、化學變化及巖漿的侵入等造成的，與巖體內(nèi)天然應力形成的關系也比較密切，通常只具有局部

45、的意義。殘余應力是承載巖體遭受卸荷或部分卸荷時，巖體中某些組分的膨脹回彈趨勢部分地受到其它組分的約束，于是就在巖體結構內(nèi)形成殘余的拉、壓應力自相平衡的應力系統(tǒng)。（4）感生應力：人類從事工程活動時，在巖體天然應力場內(nèi)，因挖除部分巖體或增加結構物而引起的應力。2.7地殼表層巖體應力分布的一般規(guī)律？巖體應力狀態(tài)主要有三種不同的典型情況：（1）地應力場的中間主應力2近于垂直，最大主應力1和最小主應力3近于水平。（2）地應力場的最小主應力3近于垂直，最大主應力1和中間主應力2近于水平。（3）地應力場的最大主應力1近于垂直，中間主應力2和最小主應力3近于水平。2.8斷裂帶的哪些部位最容易出現(xiàn)局部構造應力集

46、中作用？ 通常在斷層的端點、首尾錯列段、局部拐點、分支點、或與其他方向斷裂的交匯點，總之一切能對其繼續(xù)活動起阻礙作用的地方，都將是應力高度集中的部位。2.9闡述高地應力區(qū)巖體的特征。1與天然條件下高水平應力釋放有關的淺、表生時效變形現(xiàn)象1.1 隆爆：形態(tài)上表現(xiàn)為細長的隆褶或類似于低角度逆斷層的斷隆，一般角度較小，通常僅1.52cm，而延伸長度則較大（大者可達1.5km）。1.2 席狀裂隙：在出露于地表的侵入巖體內(nèi)，廣泛見有一種近水平平行分布的區(qū)域性裂隙發(fā)育，通常上部較密，向下逐漸變稀疏。據(jù)認為，其生成乃是區(qū)域性剝蝕卸荷的結果。1.3 谷下水平卸荷裂隙及谷坡內(nèi)的水平剪切蠕動變形帶：是一種應力釋放

47、型表生時效變形現(xiàn)象。大量的勘探資料表明，在高地應力區(qū)內(nèi)的較開闊的河谷下經(jīng)常有一系列開口良好、透水性很強的水平卸荷裂隙發(fā)育；特別是在走向垂直于現(xiàn)今區(qū)域最大主應力方向的河谷段，這類卸荷裂隙往往尤為發(fā)育。它們多沿已有的層面或斷裂結構面發(fā)育而成，故最易于產(chǎn)生在近水平產(chǎn)出的沉積巖分布區(qū)和緩傾角裂隙發(fā)育的巖漿巖分布區(qū)。由于導致這類裂隙形成的區(qū)域水平應力的量級相對較底，所以變形僅局限于谷地巖層的微量上拱和沿層間或已有緩傾結構面的錯動與拉開而未進一步發(fā)展。1.4 應力釋放型的深大拉張變形帶：在水電工程地質勘察實踐中發(fā)現(xiàn)在一些地段的谷坡后緣發(fā)育有深大的拉裂縫及拉張陷落帶。其規(guī)模大、延伸方向穩(wěn)定及發(fā)育深而區(qū)別于通

48、常的卸荷裂隙。它是屬于在特殊地質、地貌條件下由河谷形成過程中的水平卸荷所導致的應力釋放型的時效變形現(xiàn)象，其與其它類型的區(qū)別，主要在于這類變形現(xiàn)象是挽近地質歷史時期的形成物，其發(fā)展已經(jīng)過減速蠕變及相應的應力釋放而達到平衡。2 與鉆進有關的巖體應力釋放及伴生的現(xiàn)象2.1 巖芯餅化現(xiàn)象：最常見的現(xiàn)象。2.2 鉆孔塌落現(xiàn)象：鉆孔的孔徑并不呈圓形，而是在某一方向上孔徑顯著增大，其長短軸之差可達318cm。3開挖時表現(xiàn)的特征3.1 基坑底部的隆起、爆裂和沿已有傾斜結構面的逆沖錯動。3.2 邊墻向臨空面方向的水平位移和沿已有的近水平的結構面發(fā)生剪切錯動。3.3 邊墻或邊坡巖體的傾倒。3.4 對于隧道而言：拱

49、頂裂縫掉塊；邊墻內(nèi)鼓張裂；底鼓及中心線偏移；施工導坑縮徑等等。3.1.根據(jù)裂隙巖石三軸壓縮過程曲線，分析巖體變形破壞基本過程和階段劃分。（1）壓密階段：巖體中原有張開的結構面逐漸閉合，充填物被壓密，壓縮變形具有非線性特征，應力應變曲線呈緩坡下凹型。 （2）彈性變形階段：經(jīng)壓密后，巖體可由不連續(xù)介質轉化為似連續(xù)介質，進入彈性變形階段，過程長短主要視巖性堅硬程度而頂。 （3）穩(wěn)定破裂發(fā)展階段：超過彈性極限以后，巖體進入塑性變形階段，巖體內(nèi)開始出現(xiàn)微裂隙，且隨應力差的增大而發(fā)展，當應力保持不變時，破裂也停止發(fā)展。由于微裂隙出現(xiàn)，巖體體積壓縮速率減緩，而軸向應變速率和側向應變速率均有所增高。 （4）不

50、穩(wěn)定的破裂發(fā)展階段：又稱為累進性破壞階段，進入本階段以后，微破裂的發(fā)展出現(xiàn)了質的變化，由于破裂過程中所造成的應力集中效應顯著，即使工作應力保持不變，破裂仍然會不斷地累進性發(fā)展，通常是最薄弱環(huán)節(jié)首先破壞，應力重分布的結果又引起次薄弱環(huán)節(jié)破壞，依次進行下去直至整體破壞。 （5）強度喪失和完全破壞階段：巖體內(nèi)部的微破裂面發(fā)展為貫通性破壞面，巖體強度迅速減弱，變形繼續(xù)發(fā)展，直至巖體被分成相互脫離的塊體而完全破壞。3.2.簡述巖體破壞的基本形式和特點。根據(jù)巖體破壞機制可將巖體破壞劃分為剪性破壞和張性（或拉斷）破壞兩類。按剪切面的特征又可將剪切破壞劃分為切斷巖石的剪斷破壞，沿已有結構面發(fā)展的剪切滑動破壞，

51、以及沿密集交錯的面發(fā)生錯動的塑性破壞三種情況。巖體以何種方式破壞，不僅與其荷載條件和巖性、結構以及所處環(huán)境特征有關，也視兩者相互配合的情況而定。3.3.分析巖體破壞形式與結構面的關系。（1）塊體狀結構代表巖性均一、無軟弱面的巖體，含有的原生結構面具有較強的結合力，間距大于100厘米。應力應變性能與均勻完整巖石相近。多呈脆性。地下水對其影響較小。塊狀結構代表巖性較均一、含有23組結構面，間距約100-50厘米。屬于不連續(xù)介質體。變形破壞明顯受軟弱面控制。地下水作用較活躍。（2）層狀結構代表含有1組連續(xù)性好、抗剪性能顯著偏低的軟弱面的巖體，一般巖性不均一?？煞譃閷訝?、薄層狀、互層狀等。屬于不連續(xù)介

52、質體。變形破壞明顯受軟弱面控制。地下水作用較活躍。（3）碎裂結構代表含有多組結構面、完整性很差的巖體?？煞譃殍偳督Y構、層狀碎裂結構和碎裂結構等。一般可視為似連續(xù)介質體。受力變形以隨機分布密集的結構面呀歲和滑移為主，破壞方式主要表現(xiàn)為塑性破壞。地下水作用更為活躍。（4）散體結構代表松散介質體。一般可視為似連續(xù)介質體。受力變形以隨機分布密集的結構面壓碎和滑移為主，破壞方式主要表現(xiàn)為塑性破壞。地下水作用更為活躍。3.4.試分析巖體壓致拉裂裂紋的形成過程。壓應力條件下，切向拉應力集中最強的部位位于與主應力方向夾角為30-40 的裂隙的端部，因而破壞首先在這樣一些方位有利的裂隙端部出現(xiàn)，隨之擴展為分支裂

53、隙（J2t）。其初始方向與原有裂隙長軸方向間夾角為2，隨后逐漸轉向與最大主應力平行。隨破裂的發(fā)展，隙壁上切向拉應力集中程度也隨之而降低，當分支裂隙轉為平行于最大主應力方向后即自動停止擴展。故此階段屬穩(wěn)定破裂發(fā)展階段。隨著壓應力的進一步增高，已出現(xiàn)的分支裂隙將進一步擴展，其它方向稍稍不利的裂隙端部也將產(chǎn)生分支裂隙。巖體中出現(xiàn)一系列與最大主應力方向平行的裂隙。這些裂隙可表現(xiàn)為具有一定的等距特征，是巖體板裂化的主要形成機制之一。壓應力增高至裂隙貫通，則導致破壞。3.5.試分析巖石（體）沿原有結構面的剪切機制與過程。（1）平面摩擦：通常為地質歷史過程中曾經(jīng)遭受過剪切滑動、隨后又未膠結的結構面 。（2）

54、糙面摩擦：通常為地質歷史過程中未遭受過明顯剪動的結構面。可能有3種情況：越過凸起體、剪斷凸起體、刻痕或犁槽。()轉動摩擦和滾動摩擦：當剪切是沿某一碎塊體構成的剪切帶，或沿夾有許多碎塊的斷裂面發(fā)生時，被兩組或兩組以上的結構面切割的塊體可能發(fā)生轉動或滾動。3.6.試分析巖石（體）彎曲變形破壞機制與過程。近地表巖體和工程巖體中所發(fā)生的彎曲變形，都表現(xiàn)為具有一定塑性和延性變形特征，并伴有脆性破裂。按受力狀況，可分為橫彎曲和縱彎曲兩類，按彎曲板梁約束支承情況，可分為簡支梁、外伸梁和懸臂梁彎曲等。同時，彎曲板梁的軸部和翼部變形破裂的機制與過程有明顯差別。軸部區(qū)(或樞紐部位)是壓應力和拉應力的集中部位，也是

55、變形破裂最顯著的部位，并且這個部位的變形破裂對整個板梁的演化起著重要控制作用。 翼部區(qū)則主要表現(xiàn)為剪應力集中所造成的變形與破裂，這種滑脫脫離現(xiàn)象的產(chǎn)生，使軸部區(qū)的應力集中現(xiàn)象有所緩解。 3.7.解釋高地應力區(qū)鉆進過程中“巖餅”形成的原因。鉆進中切出的巖柱由于受根部受限面的約束而不能充分回彈，其回彈的充分程度隨距受限面高度h而增大。這種差異回彈使受限面上產(chǎn)生殘余剪應力，其值視切出的巖柱中被約束而末釋放的回彈力之大小而定。根據(jù)彈性力學森維南原理，受限面只能在一個局部范圍內(nèi)約束巖柱的回彈，超過某一臨界高度h0的部分則已充分回彈，所以沿巖柱短軸方向中垂面上法向殘余壓應力與受限面上殘余剪應力兩者發(fā)生變化

56、。當切出的巖柱所達到的高度已足以使巖柱邊緣的最大剪應力達到以致超過巖石的抗剪強度，則巖柱沿受限面被迅速剪斷，所以在一定的地應力環(huán)境中，同類巖石的巖餅，其厚度與直徑的比值十分相近。3.8.試分析空隙水壓力在巖體變形破壞中的作用。地下水普遍賦存于巖體之中，它與巖體間的相互作用主要可歸為兩個方面：一是地下水與巖體間發(fā)生機械的、物理的或化學的相互作用，使巖體和地下水的性質或狀態(tài)發(fā)生不斷的變化；二是地下水與巖體間發(fā)生的力學方面的相互作用，它不斷地改變著作用雙方的力學狀態(tài)和特性。3.9.巖體變形破壞機制的基本地質力學模式有哪些？(1)蠕滑拉裂，(2)滑移拉裂，(3)滑移壓致拉裂，(4)滑移彎曲，(5)彎曲

57、拉裂，(6)塑流拉裂3.10.簡述差異卸荷回彈造成的破裂特點。1、差異卸荷回彈造成的張性破裂 （1）材料性能差別造成的差異回彈 ：巖體中緊密相連而材料性質不同的顆粒體系，如果在加荷過程中，彈性強的單元引起純彈性應變，而彈性弱的單元則在彈性變形后發(fā)生了塑性變形。卸荷回彈時，兩者膨脹程度不一，于是分別在各自單元內(nèi)產(chǎn)生了殘余壓應力和殘余拉應力。一旦殘余拉應力達到顆粒材料的抗拉強度，則產(chǎn)生拉裂面。（2）應力史不同造成的差異回彈：碎屑巖中碎屑顆粒和膠結物兩者可具有不同的應力史，顆粒承受荷載被壓縮，或產(chǎn)生切過顆粒的張性破裂面。在顆粒被壓縮的情況下充入膠結物，因此卸荷時，處于壓縮狀態(tài)的顆粒力圖膨脹，但這種膨脹受到膠結物的限制，使膠結物轉為拉伸狀態(tài)，一旦被殘