重慶大學(xué)采礦工程考研專業(yè)課真題巖石力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)參考答案(權(quán)威機(jī)密準(zhǔn)確)

1、- 15 -1. 巖石的容重與比重容重的定義：單位體積（包括巖石內(nèi)孔隙體積）的重量。影響因素：組成巖石的礦物成分、孔隙發(fā)育程度及其含水量。巖石的容重一定程度上反映出巖石力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣，容重大，相應(yīng)力學(xué)性質(zhì)就好。反之愈差。根據(jù)含水狀況分為天然容重、干容重和飽和容重。測量方法：量積法（直接法）、水中稱重法或蠟封法。量積法測干容重，為被測巖樣在105110度的溫度下烘干24小時(shí)的重量(kN)；遇水崩解、溶解和干縮濕脹的巖石不能用水中稱重法測容重。而蠟封法適用于不能用量積法或水中稱重法測容重的巖石。取烘干巖樣系上細(xì)線，稱重為。持線將巖樣緩緩浸入剛過熔點(diǎn)的蠟液中，取出，檢查巖樣是否密封完好，如未密封完好

2、，再用蠟液封好，冷卻后稱重記為，然后浸水后稱重，則，為蠟的容重。若已知天然含水率，則可根據(jù)干容重計(jì)算天然容重：，為巖石的天然含水率（%）比重：巖石固體部分的重量和4時(shí)同體積純水重量的比值。，影響因素：組成巖石的礦物比重及其在巖石中的相對(duì)含量，成巖礦物的比重愈大，則巖石的比重愈大。反之愈小。巖石的比重一般為2.53.3.2. 試論述巖石的水理性與空隙性巖石與水相互作用時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)稱為巖石的水理性。包括巖石的吸水性、透水性、軟化性和抗凍性。A 天然含水率天然狀態(tài)下巖石中水的質(zhì)量mw與巖石的烘干質(zhì)量mdr的比值，稱為巖石的天然含水率，以百分率表示，即： B 吸水性定義：巖石在一定條件下吸收水份的性

3、能。影響因素：孔隙的數(shù)量、大小、開閉程度和分布情況等。表征巖石吸水性指標(biāo)吸水率、飽和吸水率、飽水系數(shù)。（1）吸水率是巖石在常壓下吸入水的質(zhì)量與其烘干質(zhì)量的比值，即式中，為烘干巖樣浸水48小時(shí)后的總質(zhì)量。（2）飽和吸水率是巖石在強(qiáng)制狀態(tài)下巖石吸入水的質(zhì)量與巖樣烘干質(zhì)量的比值，即式中，為巖石的飽和吸水率；為真空抽氣飽和或煮沸后之間的質(zhì)量（kg）。（3）飽水系數(shù)是指巖石吸水率與飽和吸水率的比值，即C 透水性透水性：巖石能被水透過的性能達(dá)西定律：當(dāng)?shù)叵滤刂鴰r石中的孔隙或裂隙流動(dòng)時(shí)，其水流速度與水力梯度成正比，即 D 軟化性定義：巖石浸水后強(qiáng)度降低的性能軟化系數(shù)：式中：為巖石的軟化系數(shù)為飽水巖樣的抗壓

4、強(qiáng)度(MPa)為自然風(fēng)干巖樣的抗壓強(qiáng)度(MPa)E 抗凍性定義：巖石抵抗凍融破壞的性能，巖石的抗凍性常用抗凍系數(shù)來表示。抗凍系數(shù)：式中，為巖石的抗凍系數(shù)，為巖石凍融的抗壓強(qiáng)度（kpa）。為巖樣凍融后的抗壓強(qiáng)度（kpa）?？障缎裕航M成巖石的數(shù)量不同、成因各異的孔隙裂隙，是巖石的重要結(jié)構(gòu)特征，用孔隙率n表示，即巖石內(nèi)部孔隙體積與巖石總體積之比。空隙率反映了孔隙裂隙在巖石中所占的百分率，孔隙率越大，表明巖石中的孔隙裂隙越多，巖石的力學(xué)性能越差。3.論述影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素A）水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響地下水包括結(jié)合水和重力水。對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響的5個(gè)方面：連接作用、潤滑作用、水楔作用、孔隙壓力作用

5、、溶蝕及潛蝕作用B）溫度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度也降低。C）加載速度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響加載速率越快，測得的彈性模量愈大，獲得的強(qiáng)度指標(biāo)值超高；反之越小。隨著加載速率的降低，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，峰值強(qiáng)度也降低。D）圍壓對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響隨著圍壓的增高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)增加，峰值強(qiáng)度也增加。E）風(fēng)化對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：降低巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度并產(chǎn)生新的裂隙進(jìn)一步破壞巖體的完整性，礦物成分發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生變化。F)巖石的各向異性等其它因素。影響巖體力學(xué)性質(zhì)的基本因素有：結(jié)構(gòu)體（巖石）力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)、巖

6、體結(jié)構(gòu)力學(xué)效應(yīng)（爬坡角效應(yīng)，尺寸效應(yīng)和名向異性）和環(huán)境因素特別是地下水和地應(yīng)力的作用。4.通過試驗(yàn)確定巖石試件強(qiáng)度指標(biāo)受如下因素影響：1）試件尺寸。一般情況下，試件尺寸越大，獲得的強(qiáng)度值越低。2）試件形狀。如正方體、長方體和圓柱體試件在同樣加載條件下獲得的強(qiáng)度指標(biāo)不同。3）試件三維尺寸。如單軸試驗(yàn)時(shí)，高徑比小的試件所測得的強(qiáng)度指標(biāo)比高徑比大的試件強(qiáng)度大。通常規(guī)定高徑比為2.53.4）加載速率。加載速率越大，獲得的強(qiáng)度指標(biāo)越高。5）溫度、濕度，加載路徑，荷載條件等也會(huì)影響巖石試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)。如飽和抗壓強(qiáng)度比干試件所測得的強(qiáng)度指標(biāo)小。5.巖體結(jié)構(gòu)分類方案：巖體的定義：由巖塊和結(jié)構(gòu)面組成的天然地質(zhì)體。

7、第一依據(jù)：結(jié)構(gòu)面類型（結(jié)構(gòu)級(jí)序）軟弱結(jié)構(gòu)面 I級(jí)巖體結(jié)構(gòu)（有充填物）堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面 II級(jí)巖體結(jié)構(gòu)（無充填物）第二依據(jù)：結(jié)構(gòu)面切割程度及結(jié)構(gòu)體類型（巖體結(jié)構(gòu)基本類型） I級(jí)巖體結(jié)構(gòu)：塊狀巖體結(jié)構(gòu)塊裂結(jié)構(gòu) 板狀巖體結(jié)構(gòu)板裂結(jié)構(gòu)II級(jí)巖體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)面貫通切割碎裂結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)面斷續(xù)切割斷續(xù)結(jié)構(gòu) 無顯結(jié)構(gòu)面切割完整結(jié)構(gòu)亞類劃分依據(jù)： 巖體的原生結(jié)構(gòu) 塊狀的 塊狀碎裂結(jié)構(gòu) 層狀的 層狀碎裂結(jié)構(gòu)完整結(jié)構(gòu)巖體：受結(jié)構(gòu)面切割程度很低，完整性較好的巖體。多半是碎裂結(jié)構(gòu)巖體中結(jié)構(gòu)面被后生壓力愈合和膠結(jié)愈合作用而成。塊裂結(jié)構(gòu)：該類巖體是由至少一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割及堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面參與切割成塊狀結(jié)構(gòu)體的高級(jí)序巖體結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體為層

8、狀原生結(jié)構(gòu)巖體，其軟弱結(jié)構(gòu)面主要為斷層、層間錯(cuò)動(dòng)等參與切割的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面一般延展較長，亦多數(shù)為錯(cuò)動(dòng)過的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面。 板裂結(jié)構(gòu)：主要發(fā)育于經(jīng)過褶皺作用的層狀巖體內(nèi)受一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割，結(jié)構(gòu)體呈板狀軟弱結(jié)構(gòu)面主要為層間錯(cuò)動(dòng)面或塊狀原生結(jié)構(gòu)巖體內(nèi)的似層間錯(cuò)動(dòng)面。結(jié)構(gòu)體多數(shù)為組合板狀結(jié)構(gòu)體，有的亦為完整板狀結(jié)構(gòu)體。碎裂結(jié)構(gòu)巖體：被結(jié)構(gòu)面切割成大小不等、形狀不一的碎塊?？煞譃閴K狀碎裂結(jié)構(gòu)巖體及層狀碎裂結(jié)構(gòu)巖體兩亞類，它們的共同點(diǎn)是切割巖體的結(jié)構(gòu)面是有規(guī)律的，即主要為原生結(jié)構(gòu)面及構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。塊狀碎裂結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)體塊度大，大多為1-2m，但塊度較均勻。層狀碎裂結(jié)構(gòu)巖體塊度小，其塊度與巖層厚度有關(guān)。斷續(xù)結(jié)構(gòu)巖體

9、：特點(diǎn)是顯結(jié)構(gòu)面不連續(xù)，對(duì)巖體切而不斷，個(gè)別部分亦有連續(xù)貫通結(jié)構(gòu)但這種部位很少，多數(shù)為不連續(xù)切割，形不成結(jié)構(gòu)體。宏觀上具有連續(xù)介質(zhì)特點(diǎn)，微觀上多數(shù)不連續(xù)，應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯。散體結(jié)構(gòu)分兩亞類：碎屑狀散體結(jié)構(gòu)巖體糜棱化散體結(jié)構(gòu)巖體碎屑狀散體結(jié)構(gòu)巖體的特點(diǎn)是“雜亂無序”，即結(jié)構(gòu)面無序分布、結(jié)構(gòu)面中有軟弱的也有堅(jiān)硬的，結(jié)構(gòu)體主要為角礫，常充填?yuàn)A雜有泥質(zhì)成分。糜棱化散體結(jié)構(gòu)巖體主要指斷層泥而言。巖體結(jié)構(gòu)的相對(duì)性及工程巖體結(jié)構(gòu)的唯一性：對(duì)于工程巖體而言，由于工程規(guī)模和尺寸的變化，巖體結(jié)構(gòu)也發(fā)生相對(duì)變化。因此，巖體結(jié)構(gòu)具有相對(duì)性，只有在確定的地質(zhì)條件和工程尺寸條件下，工程巖體結(jié)構(gòu)才是唯一確定的。實(shí)際巖體是比

10、較復(fù)雜的，不是絕對(duì)的屬于哪一種結(jié)構(gòu)，多數(shù)是介于這種和那種之間，在實(shí)際巖體結(jié)構(gòu)劃分時(shí)，需要有一種模糊的觀點(diǎn)，只能擇其趨向而定。6.論述巖石流變特性以及巖石蠕變變形曲線的基本特征。1）a.流變性定義：巖石的流變性是指巖石材料的應(yīng)力-應(yīng)變與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，材料變形過程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象稱為流變現(xiàn)象。巖石的流變包括蠕變、松弛和彈性后效。b.蠕變、松弛與彈性后效蠕變：當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增長的現(xiàn)象。松弛：當(dāng)應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載或卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。c.流變方程包括本構(gòu)方程、蠕變方程和松弛方程。所有流變模型均可由三個(gè)基本元件組成，包括彈性元件

11、H，粘性元件N和塑性元件Y。2）蠕變變形曲線的基本特征當(dāng)巖石在某一較小的恒定荷載持續(xù)作用下，其變形量雖然隨時(shí)間增加有所增加，但蠕變變形的速率則隨時(shí)間而減少，最后變形趨于一個(gè)穩(wěn)定的極限值，這種蠕變稱為穩(wěn)定蠕變。穩(wěn)定蠕變一般不會(huì)導(dǎo)致巖體整體失穩(wěn)。當(dāng)荷載較大時(shí)，超過巖石的長期強(qiáng)度，蠕變不能穩(wěn)定于某一極限值，而是無限增長直到破壞，這種蠕變稱為不穩(wěn)定蠕變。不穩(wěn)定蠕變最終導(dǎo)致巖體整體失穩(wěn)破壞。典型的非穩(wěn)定型蠕變曲線可分為4個(gè)基本階段：(1)瞬時(shí)彈性變形階段（OA）：(2)第一蠕變階段（AB）：，應(yīng)變速率隨時(shí)間增加而減小，又稱減速蠕變階段。(3)第二蠕變階段（BC）：，應(yīng)變速率保持不變，又稱等速蠕變階段。(

12、4)第三蠕變階段（CPD）：應(yīng)變速率迅速增加直到巖石破壞。又稱加速蠕變階段。一種巖石既可發(fā)生穩(wěn)定蠕變也可發(fā)生不穩(wěn)定蠕變，這取決于巖石應(yīng)力的大小，超過某一臨界應(yīng)力時(shí)，蠕變向不穩(wěn)定蠕變發(fā)展，小于此臨界應(yīng)力時(shí)，蠕變按穩(wěn)定蠕變發(fā)展。蠕變變形總量：,式中：為瞬時(shí)彈性應(yīng)變，為與時(shí)間有關(guān)的一次蠕變、二次蠕變、三次蠕變。7.巖體的長期強(qiáng)度一般情況下，當(dāng)荷載達(dá)到巖石瞬時(shí)強(qiáng)度(通常指巖石單軸抗壓強(qiáng)度)時(shí)，巖石發(fā)生破壞。在巖石承受荷載低于其瞬時(shí)強(qiáng)度的情況下，如持續(xù)作用較長時(shí)間，由于流變作用，巖石也可能發(fā)生破壞。因此，巖石的強(qiáng)度是隨外載作用時(shí)間的延長而降低，通常把作用時(shí)間t的強(qiáng)度(最低值)稱之為巖石的長期強(qiáng)度。長期強(qiáng)

13、度曲線及其指數(shù)型經(jīng)驗(yàn)方程：確定巖石長期強(qiáng)度的方法一：通過不同應(yīng)力水平1> 2> 3>下的長期恒載實(shí)驗(yàn)繪制的蠕變曲線簇，確定其加速蠕變達(dá)到破壞前的應(yīng)力及其荷載作用所經(jīng)歷的時(shí)間t，并繪制破壞應(yīng)力與破壞時(shí)間之間的-t關(guān)系曲線，此曲線即為長期強(qiáng)度曲線，其水平漸近線在應(yīng)力軸上的截距即為所求之長期強(qiáng)度s。確定巖石長期強(qiáng)度的方法：通過不同應(yīng)力水平1>2>3>下的長期恒載實(shí)驗(yàn)繪制的蠕變曲線簇，確定荷載作用所經(jīng)歷的同一時(shí)間t時(shí)不同應(yīng)力下的蠕變，并繪制應(yīng)力與蠕變之間的關(guān)系曲線，其對(duì)應(yīng)于t的-曲線的水平漸近線在應(yīng)力軸上的截距即為所求之長期強(qiáng)度s。8. 巖石的物理性質(zhì)1) 巖石的容

14、重（密度）定義：單位體積的巖石的質(zhì)量稱為巖石的密度，單位體積（包括空隙的體積）的巖石的重力稱為巖石的容重。影響因素分類礦物成分、孔隙發(fā)育程度、含水量測量方法量積法、水中稱重法、蠟封法2) 巖石的比重巖石的比重就是指巖石固體的重量與同體積水的重量之比。巖石固體體積，就是指不包括孔隙體積在內(nèi)的體積。巖石的比重可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定，其計(jì)算公式為：3) 巖石的孔隙性定義：即巖石中發(fā)育有裂隙和孔隙的性質(zhì)?？紫抖龋杭疵枋鰩r石的裂隙和孔隙發(fā)育的程度，其衡量指標(biāo)為孔隙率(n)或孔隙比(e)。閉型空隙：巖石中不與外界相通的空隙。開型空隙：巖石中與外界相通的空隙。4) 巖石的水理性天然含水率、吸水性、透水性、軟化性

15、、抗凍性5) 巖石的碎脹性定義：巖石破碎后的體積比原體積增大的性能。碎脹系數(shù)： 其中： V 和VP為巖石破碎前、后的體積。永久碎脹系數(shù)：巖石破碎后的體積將隨時(shí)間的變化而逐漸減小，并逐漸趨于穩(wěn)定，巖石體積不再發(fā)生變化是的碎脹系數(shù)即永久碎脹系數(shù)。9.巖石的變形特性a.巖石變形的定義所謂巖石的變形是指巖石在外界因素（通常指外力作用）的影響下，所產(chǎn)生的形態(tài)變化。b.巖石變形的表示方法在以應(yīng)力為縱軸、以應(yīng)變?yōu)闄M軸的直角坐標(biāo)系中繪制的各類應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線來表述。c 巖石變形的一般特征：1.巖石一般不遵從虎克定律，在加載過程中也不出現(xiàn)明顯的屈服極限點(diǎn)，其應(yīng)力應(yīng)變曲線也非嚴(yán)格的直線；2. 巖石一旦在外力作用下

16、產(chǎn)生了變形，不論該變形有多小，卸載后都或多或少地殘留有一定數(shù)量的永久變形（亦稱塑性變形），且該永久變形的大小將隨外力的增加而增大，該現(xiàn)象在結(jié)構(gòu)疏散或軟巖中更為突出；3.反復(fù)加、卸載過程中，每對(duì)加、卸載曲線都不互相重合，其間呈現(xiàn)所謂“塑性滯環(huán)”現(xiàn)象，這表明巖石在反復(fù)加、卸載過程中，其應(yīng)力應(yīng)變曲線具有明顯的非單值性。但若將加、卸載值固定，并反復(fù)進(jìn)行，則相應(yīng)的“塑性滯環(huán)”的面積將可能隨加、卸載循環(huán)次數(shù)的遞增而減少，且其卸載至零時(shí)的永久變形量也隨循環(huán)次數(shù)的遞增而降低；4.節(jié)理、裂隙較多的巖石，在受載初期在應(yīng)力應(yīng)變曲線上表現(xiàn)為彈塑性，而對(duì)于結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬的巖石，則在應(yīng)力應(yīng)變曲線上表現(xiàn)為彈脆性；5.描述巖石

17、的變形特性時(shí)，所采用的“線性”、“可逆”等等術(shù)語，都是簡化近似的概念，而像“彈性極限”、“彈性模量”、“泊松比”等材料參數(shù)也都是在一定條件下的近似值或平均值。d.巖石變形的三種基本類別1）彈性變形：在受外力作用的瞬間即產(chǎn)生全部變形，而去除外力(卸載)后又能立即恢復(fù)其原有形狀和尺寸的變形。2）塑性變形：受外力作用后產(chǎn)生變形，在外力去除(卸載)后變形不能完全恢復(fù)的變形。3）粘性變形：受外力作用后變形不能在瞬時(shí)完成，且其應(yīng)變率隨應(yīng)力增加而增加的變形。10.巖體的水力學(xué)性質(zhì)1) 巖體與土體滲流的區(qū)別土體的結(jié)構(gòu)疏松，以孔隙的為（除黃土具孔隙與裂隙雙重介質(zhì)特征外）。土體的滲流特點(diǎn)：土體滲透性大小取決于巖性

18、，土體中顆粒愈細(xì)，滲透性愈差；土體可以看作多孔連續(xù)介質(zhì)；土體的滲透性一般具有均質(zhì)（或非均質(zhì)）各向同性（黃土為各向異性）特點(diǎn)； 土體滲流符合達(dá)西定律。巖體以裂隙滲流為主，巖體的滲流特點(diǎn)：巖體滲透性大小取決于巖體中結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及巖塊的巖性；巖體滲流以裂隙導(dǎo)水，微裂隙和巖石孔隙儲(chǔ)水為其特色；巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流具有定向性；巖體一般看作非連續(xù)介質(zhì)（對(duì)密集裂隙可看作等效連續(xù)介質(zhì)）；巖體的滲流具有高度的非均質(zhì)性和各向異性；一般巖體中的滲流符合達(dá)西滲流定律（巖溶管道流一般屬紊流，不符合達(dá)西定律）；巖體滲流受應(yīng)力場影響明顯；復(fù)雜裂隙系統(tǒng)中的滲流，在裂隙交叉處，具有“偏流效應(yīng)”，即裂隙水流經(jīng)大小不等裂隙交叉處時(shí)，水

19、流偏向?qū)挻罅严兑粋?cè)流動(dòng)。11.巖體空隙的結(jié)構(gòu)類型按巖體空隙結(jié)構(gòu)分布：多孔連續(xù)介質(zhì)；裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)；狹義雙重介質(zhì)；廣義雙重介質(zhì)；巖溶管道網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)。按巖體空隙形成機(jī)理：原生空隙結(jié)構(gòu)；次生空隙結(jié)構(gòu)。按巖體空隙的表現(xiàn)形式：準(zhǔn)孔隙結(jié)構(gòu)；裂隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；孔隙裂隙雙重結(jié)構(gòu)；溶隙管道（或暗河）雙重結(jié)構(gòu)。按巖體結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性：連續(xù)介質(zhì)；等效連續(xù)介質(zhì)；非連續(xù)介質(zhì)。12.巖體的滲流問題巖體的滲透性：巖體允許透過流體的能力，用滲透率、滲透系數(shù)、滲透率張量和滲透系數(shù)張量描述。滲透率：表征巖體介質(zhì)特征的函數(shù)，描述了巖體介質(zhì)的一種平均性質(zhì)，表示巖體介質(zhì)傳導(dǎo)流體的能力。均質(zhì)各向同性多孔介質(zhì)：單裂隙介質(zhì)：裂隙系統(tǒng)，巖體的等效滲透率

20、：為待定系數(shù)；與巖體裂隙粗糙度有關(guān)的系數(shù)，裂隙平直光滑無充填物時(shí)，=1/12，否則<1/12；b初始應(yīng)力狀態(tài)下單裂隙隙寬；d巖體顆粒的有效粒徑。滲透系數(shù)：也叫水力傳導(dǎo)系數(shù)（率），是巖體介質(zhì)特征和流體特征的函數(shù)。描述了巖體介質(zhì)和流體的一種平均性質(zhì)。表征地下水流經(jīng)空間內(nèi)任一點(diǎn)、某一區(qū)域或裂隙段上介質(zhì)的滲透性。巖體裂隙介質(zhì)，滲透系數(shù)：若考慮異常溫度：巖體的滲透率張量：描述巖體介質(zhì)各個(gè)方向上的不同滲透性能。巖體空間內(nèi)不同點(diǎn)上滲透率張量構(gòu)成了巖體系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的滲透率張量場。與裂隙幾何形狀（如裂隙寬、間距或密度、粗糙度等）有關(guān)；巖體的滲透系數(shù)張量：描述巖體介質(zhì)和介質(zhì)內(nèi)流動(dòng)的流體在空間同一點(diǎn)上不同方向上

21、的滲透性能的量。巖體空間上不同點(diǎn)或不同區(qū)域上平均滲透系數(shù)張量的集合。與裂隙幾何形狀和流體的性質(zhì)（容重和粘滯性等）。13.地下水滲流對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響物理作用：潤滑作用、軟化和泥化作用、結(jié)合水的強(qiáng)化作用化學(xué)作用：離子交換、溶解和溶蝕作用、水化作用、水解作用、氧化還原作用、沉淀作用及超滲透作用等。力學(xué)作用：空隙靜水壓力通過減小有效應(yīng)力降低巖土體的強(qiáng)度和使巖體裂隙擴(kuò)容變形，空隙動(dòng)水壓力以切向推力降低巖土體抗剪強(qiáng)度。未充滿空隙的地下水使巖土體中的有效應(yīng)力增加：充滿空隙的地下水使巖土體中的有效應(yīng)力減?。憾嗫走B續(xù)介質(zhì)巖土體中充滿流動(dòng)的地下水時(shí)有靜水壓力和動(dòng)水壓力，動(dòng)水壓力：（為容重，J為水力梯度）裂隙巖

22、體中充滿地下水時(shí)，地下水對(duì)裂隙壁面有垂直于裂隙壁面的靜水壓力和平行于裂隙壁面的動(dòng)水壓力。動(dòng)水壓力：b為裂隙寬度。14.巖體的質(zhì)量評(píng)價(jià)及分類巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及分類的意義：由于組成巖體的巖石性質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)不同，以及巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況差異，致使巖體力學(xué)性質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜。為了在工程設(shè)計(jì)與施工中能區(qū)分出巖體質(zhì)量的好壞和表現(xiàn)在穩(wěn)定性上的差別，需要對(duì)巖體做出合理分類，作為選擇工程結(jié)構(gòu)參數(shù)、科學(xué)管理生產(chǎn)以及評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益的依據(jù)之一，同時(shí)也是巖石力學(xué)與工程應(yīng)用方面的基礎(chǔ)性工作。分類方法：按目的，分為綜合性分類和專題性分類；按所涉及的因素多少，分為單因素分類與多因素分類。單一因素分類法：A 按巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類分

23、類很差差一般好很好RQD<25255050757590>90 B 按巖體結(jié)構(gòu)類型分類考慮各類結(jié)構(gòu)的地質(zhì)成因，突出巖體的工程地質(zhì)特性。首先把巖體結(jié)構(gòu)分為：整塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)，對(duì)前三類中每一類又分為23個(gè)亞類。此種分類方法對(duì)重大巖體工程地質(zhì)評(píng)價(jià)比較好。多因素綜合分類方法：A、乘積法與和差法：乘積法：根據(jù)各參數(shù)分級(jí)評(píng)分值的乗積值對(duì)巖體進(jìn)行分類。和差法：根據(jù)各參數(shù)分級(jí)評(píng)分值的代數(shù)和對(duì)巖體進(jìn)行分類。B、按巖體質(zhì)量分級(jí)分類：巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ：按BQ值和巖體質(zhì)量的定性特征將巖體劃分如下：>550550451450351350251<250地下工程BQ值還考慮

24、地下水影響修正系數(shù)、主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)、天然應(yīng)力影響修正系數(shù)進(jìn)行修正，修正后的BQ值：對(duì)于邊坡巖體和地基巖體分級(jí)的修正，未作嚴(yán)格規(guī)定。C、按巖體地質(zhì)力學(xué)分級(jí)分類（CSIR法）該分類指標(biāo)值RMR由巖塊強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件及地下水5種指標(biāo)組成。分類時(shí)，各種指標(biāo)的數(shù)值按一定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，求和得總分RMR值，再作適當(dāng)修正，從而求得所研究巖體的類別（5級(jí)）及相應(yīng)的無支護(hù)地下工程的自穩(wěn)時(shí)間和巖體強(qiáng)度指標(biāo)（c,）值。D、巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類（NGI法）節(jié)理組數(shù)；節(jié)理粗糙系數(shù)節(jié)理水折減系數(shù)；應(yīng)力折減 系數(shù)。該分類反映了巖石質(zhì)量的三個(gè)方面：為巖體的完整性；表示結(jié)構(gòu)面（節(jié)理）的形態(tài)、充填物

25、特征及其次生變化程度；表示水與其它應(yīng)力存在時(shí)對(duì)巖體質(zhì)量的影響。分類時(shí)，根據(jù)這6個(gè)參數(shù)的 實(shí)測資料，確定各自的數(shù)值，求得Q值把巖體分成9類。Q分類法考慮的地質(zhì)因素較全面，把定量評(píng)價(jià)與定性分析結(jié)合起來了，對(duì)軟、硬巖體均適用，在處理極軟弱巖體中，推薦采用此分類法。巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及其分類的發(fā)展趨勢：運(yùn)用多因素綜合指標(biāo)。力求充分考慮各種因素的影響和相互關(guān)系，把巖體的結(jié)構(gòu)和巖石質(zhì)量因素作為影響巖體質(zhì)量的主要因素和指標(biāo)。定性與定量的結(jié)合。盡量利用簡易巖體力學(xué)測試技術(shù)。如鉆孔巖芯，波速測試、點(diǎn)荷載試驗(yàn)等，減少昂貴的大型試驗(yàn)。重視新理論與新方法。如計(jì)算機(jī)、專家系統(tǒng)、模糊評(píng)價(jià)等。充分結(jié)合工程巖體處理方法和工程施工方

26、法，進(jìn)行分類與參數(shù)估算的定量關(guān)系建立。15.地應(yīng)力測試的必要性定義：地應(yīng)力是存在于地層中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力，也稱巖體初始應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或原巖應(yīng)力。主要由構(gòu)造應(yīng)力也自重應(yīng)力構(gòu)成。成因：大陸板塊邊界受壓引起的地應(yīng)力場；地幔熱對(duì)流引起的地應(yīng)力場；由地心引力引起的地應(yīng)力場；巖漿侵入引起的地應(yīng)力場；地溫梯度引起的地應(yīng)力場；地表剝蝕引起的地應(yīng)力場。另外，地球旋轉(zhuǎn)、地球內(nèi)應(yīng)力、地殼非均勻擴(kuò)容、溫度不均、水壓梯度及其它物理化學(xué)變化等也會(huì)引起相應(yīng)地應(yīng)力場。a)它是引起各種地下或露天巖石開挖工程變形和破壞的根本作用力。是確定工程巖體力學(xué)屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析，實(shí)現(xiàn)巖石工程開挖設(shè)計(jì)和決策科學(xué)化的必要前提條件

27、。區(qū)別于結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)其他力學(xué)。b)傳統(tǒng)的巖石工程的開挖設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)類比法有局限性。小規(guī)模和地表的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類比的方法往往是有效的。大規(guī)模和深部的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類比法有不足。常造成各種傷亡事故。因而必須有地應(yīng)力作為依據(jù)科學(xué)依據(jù)進(jìn)行開挖設(shè)計(jì)。c)是巖石工程數(shù)值分析方法計(jì)算分析的必要前提條件。只有以地應(yīng)力依據(jù)的數(shù)值分析計(jì)算才具有實(shí)用性并且才是有價(jià)值的。d)地應(yīng)力應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。如對(duì)地震預(yù)報(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料的儲(chǔ)存、巖爆、煤與瓦斯突出的研究及地球動(dòng)力學(xué)的研究等也具有重要意義。e)為了對(duì)各種巖石工程進(jìn)行科學(xué)合理的開挖設(shè)計(jì)和施工，做出既經(jīng)濟(jì)又安全實(shí)用的工程設(shè)計(jì)。必須

28、找出影響工程開挖及工程穩(wěn)定性的各種因素，而地應(yīng)力是其中一個(gè)最重要最根本的因素之一。16.試論述巖體中的初始地應(yīng)力及分布規(guī)律a.定義：地應(yīng)力是存在于地層中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力，也稱巖體初始應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或原巖應(yīng)力。b.組成：自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、熱應(yīng)力、地震應(yīng)力、擾動(dòng)應(yīng)力c. 地應(yīng)力的成因大陸板塊邊界受壓、地幔熱對(duì)流、地心引力、巖漿侵入、地溫梯度、地表剝蝕等引起的地應(yīng)力場。d.地應(yīng)力分布的基本規(guī)律（歸納）地應(yīng)力是一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，它是時(shí)間和空間的函數(shù)；小范圍變化明顯，而就某個(gè)地區(qū)整體而言變化不大。實(shí)測垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量；平均容重。水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力；比值在0.

29、55.5之間，多數(shù)情況下大于2。平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小，并向1趨近，但在不同地區(qū)變化的速度不同；地殼深部有可能出現(xiàn)靜水壓力。最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力也隨深度呈線性增長關(guān)系；最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力之值一般相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性；，多數(shù)情況下為0.40.8.地應(yīng)力分布受地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度和地下水等因素的影響。特別是地形和斷層的擾動(dòng)影響最大。谷底是應(yīng)力集中的部位，斷層和結(jié)構(gòu)面附近，地應(yīng)力分布受擾動(dòng)明顯。17.按地應(yīng)力測試原理不同，測量方法分類按地應(yīng)力測試原理不同，測量方法分為直接測量和間接測量兩大類。直接測量：由測量儀器直

30、接測量和記錄各種應(yīng)力量，如補(bǔ)償應(yīng)力、恢復(fù)應(yīng)力、平衡應(yīng)力，并由這些應(yīng)力量和原巖應(yīng)力的相互關(guān)系，通過計(jì)算獲得原巖應(yīng)力值。在計(jì)算過程中并不涉及不同物理量的換算，不需要知道巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應(yīng)力計(jì)法和聲發(fā)射法均屬于直接測量法。其中水壓致裂法目前應(yīng)用最廣泛，聲發(fā)射法次之。間接測量法：此方法不是直接測量應(yīng)力量，而是借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的間接物理量的變化，如巖體中的變形和應(yīng)變，巖體的密度、滲透性、吸水性、電阻、電容的變化，彈性波傳播速度的變化等，然后由測得的間接物理量的變化，通過已知的公式計(jì)算巖體中的應(yīng)力值。在計(jì)算過程中，

31、首先必須確定巖體的某些物理力學(xué)性質(zhì)以及所測量物理量和應(yīng)力的相互關(guān)系。測量方法有套孔應(yīng)力解除法和其他應(yīng)力或應(yīng)變解除法以及地球物理方法等。其中套孔應(yīng)力解除法目前應(yīng)用最廣泛最成熟。18扁千斤頂法測量地應(yīng)力步驟：在準(zhǔn)備測量應(yīng)力的巖石表面，如地下巷道、硐室的表面，安裝兩個(gè)測量柱，并用微米表測量兩柱間距；在與兩測量柱對(duì)稱的中間位置用盤鋸向巖體內(nèi)開挖一個(gè)垂直于測量柱連線的扁槽（一般厚度為510mm，與扁千斤頂尺寸一致）；由于開挖造成局部應(yīng)力釋放并引起測量柱間距的變化，測量并記錄這一變化。將扁千斤頂完全塞入槽內(nèi)，必要時(shí)作膠結(jié)處理，然后用液壓泵給千斤頂加壓，使兩測量柱的間距恢復(fù)到開挖前大小，停止加壓，并記錄千斤

32、頂中的“平衡應(yīng)力”或“補(bǔ)償應(yīng)力”。此應(yīng)力即等于扁槽開挖前表面巖體中垂直于千斤頂方向也即平行于兩測量柱連線方向的應(yīng)力。值得注意的是，在試驗(yàn)前需對(duì)千斤頂進(jìn)行標(biāo)定。扁千斤頂法是基于巖體完全線彈性的假設(shè)的測量方法。測量的是一種一維應(yīng)力并且是一種受開挖擾動(dòng)的次生應(yīng)力場，而非原巖應(yīng)力場。19.剛性包體應(yīng)力計(jì)法測量原理：剛性包體應(yīng)力計(jì)主要組成部份是一個(gè)由鋼、銅合金或其他硬質(zhì)金屬材料制成的空心圓柱，在其中心部位有一個(gè)壓力傳感元件。理論表明：位于一個(gè)無限體中的剛性包體，當(dāng)周圍巖體中的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，在剛性包體中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)均勻分布的應(yīng)力場，該應(yīng)力場大小與巖體中應(yīng)力場變化存在一定比例關(guān)系。即當(dāng)剛性包體的彈性模量超過

33、巖體的彈性模量的5倍后，在巖體中任一方位的應(yīng)力變化會(huì)在包體中相同方位引起1.5倍的應(yīng)力。因此只要測量出剛性包體中的應(yīng)力變化就可知道巖體中的應(yīng)力變化。測量步驟：首先在測點(diǎn)打一鉆孔，然后將該圓柱擠壓進(jìn)鉆孔中，使圓柱與鉆孔壁緊密接觸。當(dāng)鉆孔周圍壓力發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)力計(jì)中壓力變化通過相應(yīng)電阻應(yīng)變片輸出，通過記錄此壓力變化，就可知道巖體中應(yīng)力變化。剛性包體應(yīng)變計(jì)有很高的穩(wěn)定性，因而可用于對(duì)現(xiàn)場巖體應(yīng)力變化的長期監(jiān)測，通常只能測出垂直于鉆孔平面的單向或雙向應(yīng)力變化，而不能用于測量原巖應(yīng)力。其中鋼弦應(yīng)力計(jì)靈敏度最高。20.水壓致裂法測量步驟：原理：當(dāng)一個(gè)位于無限體中的鉆孔受到無窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力場的作用時(shí)，離開鉆

34、孔端部一定距離的部位處于平面應(yīng)變狀態(tài)。在這些部位，鉆孔周邊的應(yīng)力：，其中、分別為鉆孔周邊的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力；為周邊一點(diǎn)與軸的夾角。當(dāng)時(shí)，取得最小值，此時(shí)。用水壓致裂系統(tǒng)將鉆孔某段封隔起來，并向該段鉆孔注入高壓水，當(dāng)水壓超過和巖石抗拉強(qiáng)度T之和后，在處，也即所在方位將發(fā)生孔壁開裂。開裂水壓：。如果繼續(xù)向封隔段注水使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，當(dāng)裂隙深度達(dá)到3倍鉆孔直徑時(shí)，此處已接近原巖應(yīng)力狀態(tài)，停止加壓，保持壓力恒定，將該恒定壓力記為。則應(yīng)和原巖應(yīng)力平衡，即。只要測出巖石的抗拉強(qiáng)度T即可由和求出和。當(dāng)初始裂隙產(chǎn)生后，卸除水壓使裂隙閉合，然后再向封隔段加壓使裂隙重新打開，記錄重開壓力，則，這樣求和就不用求抗

35、拉強(qiáng)度T了。測量步驟：1）打鉆孔到準(zhǔn)備測量應(yīng)力的部位，并將鉆孔中待加壓段用封隔器封隔。2）向隔離段加入高壓水，直到孔壁開裂，記錄開裂壓力。繼續(xù)加壓擴(kuò)張裂隙，當(dāng)裂隙擴(kuò)張到三倍直徑深度時(shí)，保持水壓恒定，記錄此關(guān)閉，最后卸壓使裂隙閉合。同時(shí)記錄壓力-時(shí)間曲線圖和流量-時(shí)間曲線圖。3）重新向密封段注入高壓水使裂隙重新打開，記錄裂隙重開壓力和恒定關(guān)閉壓力。重復(fù)這樣的加-卸壓過程23次，提高測量精度。4）將封隔段完全卸壓，將種設(shè)備取出。5)測量水壓致裂裂隙和鉆孔試驗(yàn)段的天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小。優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍：a)水壓致裂測量結(jié)果只能確定垂直于鉆孔平面內(nèi)的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的大小和方向，是一

36、種二維應(yīng)力測量方法。b)水壓致裂法認(rèn)為初始開裂發(fā)生在鉆孔壁切向應(yīng)力最小的部位，亦即平行于最大最應(yīng)為的方向，這是基于巖石連續(xù)、均質(zhì)和我各向同性的假設(shè)。因此，水壓致裂較為適用于完整的脆性巖石中。c)水壓致裂的突出優(yōu)點(diǎn)是能測量深部應(yīng)力。最大測深已達(dá)5000m.并且也是深部應(yīng)力測量最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的測量方法。21.聲發(fā)射法測量原理材料受到外荷載作用時(shí)，其內(nèi)部貯存的應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波，發(fā)生聲響，稱為聲發(fā)射。巖石材料的應(yīng)力從其歷史最高水平釋放后，再重新加載，當(dāng)應(yīng)力未達(dá)到先前最大應(yīng)力值時(shí)，很少有聲發(fā)射產(chǎn)生，而當(dāng)應(yīng)力達(dá)到和超過歷史最高水平后，則大量產(chǎn)生聲發(fā)射，這一現(xiàn)象叫凱澤效應(yīng)。從很少有聲發(fā)射到大量產(chǎn)生聲發(fā)射

37、的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為凱澤點(diǎn)。凱澤點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為材料先前受到的最大應(yīng)力。通過對(duì)巖石試件不同方向進(jìn)行加載聲發(fā)射試驗(yàn)測定巖石材料的凱澤點(diǎn)，可以確定巖石試件以前所受的最大應(yīng)力，并進(jìn)而求出取樣點(diǎn)的原始三維應(yīng)力狀態(tài)。由于聲發(fā)射與彈性波傳播有關(guān)，所以高強(qiáng)度的脆性巖石有較明顯的聲發(fā)射凱澤效應(yīng)出現(xiàn)，而多孔隙低強(qiáng)度及塑性巖體的凱澤效應(yīng)不明顯，所以不能用聲發(fā)射法測定比較軟弱疏松巖體中的應(yīng)力。測量步驟：1）試件制備。從現(xiàn)場鉆孔提取巖石試樣，試樣在原環(huán)境狀態(tài)下的方向必須確定，將試樣加工成高徑比為23的圓柱體試件，為了確定測點(diǎn)三維應(yīng)力狀態(tài)，必須在該點(diǎn)的巖樣中沿六個(gè)不同方向制備試件。每個(gè)方向的試件為1525塊。2）聲發(fā)射測試。將

38、試件放在單軸壓縮試驗(yàn)機(jī)上加壓，并同時(shí)監(jiān)測加壓過程中從試件中產(chǎn)生的聲發(fā)射現(xiàn)象。凱澤效應(yīng)一般發(fā)生在加載的初期，故加載系統(tǒng)應(yīng)選用小噸位應(yīng)力控制系統(tǒng)，并保持加載速率。并繪制應(yīng)力-聲發(fā)射事件數(shù)（速率）曲線確定每次試驗(yàn)的凱澤點(diǎn)。3）計(jì)算地應(yīng)力。根據(jù)獲得的凱澤點(diǎn)，就可以確定試件軸線方向先前受到的最大應(yīng)力值。25個(gè)試件獲得一個(gè)方向的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，六個(gè)方向的應(yīng)力值即可確定取樣點(diǎn)的歷史最大三維應(yīng)力狀態(tài)。22.套孔應(yīng)力解除法測量步驟：1）從巖體表面，一般是從地下巷道、隧道、峒室或其他開挖體的表面向巖體內(nèi)部打大孔（直徑130150mm深度約為相應(yīng)峒室跨度的2.5倍以上），直到需要測量巖體應(yīng)力的部位。2）從大孔底上揚(yáng)13度

39、打同心小孔（直徑3638mm深度為孔徑的10倍左右），清理干凈。3）用一套專用裝置將測量探頭如孔徑變形計(jì)、孔壁應(yīng)變計(jì)等安裝（固定或膠結(jié)）到小孔中央部位。4）用第一步打大孔用的薄壁鉆頭繼續(xù)延深大孔，從而使小孔周圍巖芯實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除。由于應(yīng)力解除引起的小孔變形或應(yīng)變由包括測試探頭在內(nèi)的量測系統(tǒng)測定并通過記錄儀器記錄下來。根據(jù)測得的小孔變形或應(yīng)變通過有關(guān)公式即可求出小孔周圍的原巖應(yīng)力狀態(tài)。套孔應(yīng)力解除法可分為孔徑變形法、孔底應(yīng)變法、孔壁應(yīng)變法、空心包體應(yīng)變法和實(shí)心包體變形法五種。23.試論述庫侖準(zhǔn)則的基本內(nèi)容并簡單說明對(duì)其研究的工程實(shí)際意義。a.基本觀點(diǎn)：庫侖認(rèn)為，巖石的破壞主要是剪切破壞，巖石的強(qiáng)度

40、等于巖石本身抗剪切摩擦的粘結(jié)力和剪切面上法向力產(chǎn)生的摩擦力，即平面中的剪切強(qiáng)度。b.用正應(yīng)力和剪應(yīng)力表述的庫侖準(zhǔn)則：庫侖準(zhǔn)則可用莫爾極限應(yīng)力圓直觀的圖解表示。即為：或式中，為剪切面上的剪應(yīng)力；為剪切面上的正應(yīng)力；c為粘結(jié)力；為內(nèi)摩擦角。圖中直線AL表示方程所確定的準(zhǔn)則，斜率為,c為截距，平面上應(yīng)力和有主應(yīng)力1和3的應(yīng)力圓決定。如果應(yīng)力圓上的點(diǎn)在AL之下，材料不發(fā)生破壞，點(diǎn)在AL之上，材料破壞，點(diǎn)在線上，材料處于極限平衡狀態(tài)。c.用主應(yīng)力表述的庫侖準(zhǔn)則：基于庫倫準(zhǔn)則和實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)分析，有下圖給出的簡單而有用的準(zhǔn)則表示，表達(dá)式： ( ) ( ) 坐標(biāo)系中的庫侖準(zhǔn)則完整強(qiáng)度曲線：從圖中可以看到巖石可能發(fā)

41、生以下四種破壞：當(dāng)0<11/2c （3 = -t）時(shí)，巖石屬單軸拉伸破斷。當(dāng)1/2c<1<c（-1<3<0 ）時(shí)，巖石屬雙軸拉伸破斷。當(dāng)1=c（3 =0）巖石屬單軸拉伸破斷。當(dāng)1>c（3 >0）時(shí)，巖石屬雙軸拉伸破斷。直線AP的傾角為：由此看來，在主應(yīng)力1，3坐標(biāo)平面的庫倫準(zhǔn)則可以利用單軸抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來確定。其研究的工程實(shí)際意義在研究實(shí)驗(yàn)中，用壓力機(jī)、直剪儀、扭轉(zhuǎn)儀及三軸儀，現(xiàn)場做直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)，以確定強(qiáng)度參數(shù)；在工程實(shí)踐中，用于解決地表開挖的巖石工程問題，如水庫邊坡、高壩岸坡、渠道、運(yùn)河、路塹、露天開采坑等天然和人工邊坡的穩(wěn)定、變形及加固問

42、題。24.莫爾強(qiáng)度理論基本觀點(diǎn)：莫爾認(rèn)為，到極限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)平面上的剪應(yīng)力達(dá)到一個(gè)取決于正應(yīng)力與材料性質(zhì)的最大值。并可用下列函數(shù)關(guān)系表示：，在坐標(biāo)系中為一條對(duì)稱于軸的曲線，它可以通過試驗(yàn)求得，即由各種應(yīng)力狀態(tài)（單軸拉伸、單軸壓縮及三軸壓縮）下的破壞莫爾應(yīng)力圓包絡(luò)線求得。包絡(luò)線具體表達(dá)式可根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合求得，各破壞莫爾圓的外公切線，就是莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線。利用這條曲線可判斷巖石中一點(diǎn)是否會(huì)發(fā)生剪切破壞。在事先給出的莫爾包絡(luò)線上，疊加上反映實(shí)際試件應(yīng)力狀態(tài)的莫爾應(yīng)力圓。如果應(yīng)力圓與包絡(luò)線相切或相割，則研究點(diǎn)將產(chǎn)生破壞；如果應(yīng)力圓位于包絡(luò)線下方，則不會(huì)發(fā)生破壞，曲線類型：斜直線型、二次拋物線型、雙曲線

43、型，其中斜直線型與庫侖準(zhǔn)則基本一致，可以認(rèn)為是莫爾準(zhǔn)則的特例。通常為拋物線型。優(yōu)點(diǎn)及適用范圍：莫爾強(qiáng)度理論實(shí)質(zhì)上是一種剪應(yīng)力強(qiáng)度理論。該理論比較全面反映巖石的強(qiáng)度特征，既適用于塑性巖石也適用于脆性巖石的剪切破壞。同時(shí)也反映了巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度這一特性，并能解釋巖石三向等拉時(shí)會(huì)破壞，而三向等壓時(shí)不會(huì)破壞。莫爾理論目前應(yīng)用廣泛。莫爾判據(jù)忽略了中間主應(yīng)力的影響，與試驗(yàn)結(jié)果有一定出入，另外，該判據(jù)只適用于剪破壞，受拉區(qū)的適用性有待研究，并且不適用于膨脹或蠕變破壞。25結(jié)構(gòu)面及其性質(zhì) 結(jié)構(gòu)面：巖體內(nèi)存在的各種地質(zhì)界面，包括物質(zhì)分異面和不連續(xù)面，如假整合、不整合、褶皺、斷層、層面、節(jié)理和片理等。這

44、些不同成因、不同特性的地質(zhì)界面統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)面（弱面）。基本屬性：具有一定厚度的面的幾何屬性。變形機(jī)理：上、下盤巖體的閉合或滑移。按結(jié)構(gòu)面成因分類：1）原生結(jié)構(gòu)面（沉積結(jié)構(gòu)面、火成結(jié)構(gòu)面、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面）；2）構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（如劈理、節(jié)理、斷層、層間錯(cuò)動(dòng)面等）；3）次生結(jié)構(gòu)面（卸荷裂隙、爆破裂隙、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾層及泥化夾層）。按結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度和規(guī)模分類：級(jí)結(jié)構(gòu)面。一般泛指對(duì)區(qū)域構(gòu)造起控制作用的斷裂帶，延伸數(shù)十公里，深度可切穿一個(gè)構(gòu)造層，破碎帶寬度在數(shù)米至數(shù)十米以上。實(shí)測結(jié)構(gòu)面。級(jí)結(jié)構(gòu)面。主要包括不整合面、假整合面、原生軟弱夾層、層間錯(cuò)動(dòng)帶、斷層侵入接觸帶、風(fēng)化夾層等。延伸數(shù)百米至數(shù)公里，破碎帶寬度比較窄

45、，幾厘米至數(shù)米。實(shí)測結(jié)構(gòu)面。級(jí)結(jié)構(gòu)面。各種類型的斷層、原生軟弱夾層、層間錯(cuò)動(dòng)帶等。實(shí)測結(jié)構(gòu)面。級(jí)結(jié)構(gòu)面。節(jié)理、劈理、片理、層理、卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙等。延展數(shù)米，未錯(cuò)動(dòng)，不夾泥，有的呈弱結(jié)合狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)面。級(jí)結(jié)構(gòu)面。微小節(jié)理，隱微裂隙和線理等。連續(xù)性極差，剛性接觸的細(xì)小或隱微小裂面，統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)面。按結(jié)構(gòu)面慣通情況分類：非慣通性結(jié)構(gòu)面、半慣通性結(jié)構(gòu)面、慣通性結(jié)構(gòu)面。結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)對(duì)巖體工程性質(zhì)的影響：結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、形態(tài)、延展尺度、充填物、發(fā)育程度和密集程度對(duì)巖體強(qiáng)度和工程穩(wěn)定性的影響。其中結(jié)構(gòu)面密集程度：包括巖體裂隙度K（沿取樣線方向單位長度上的節(jié)理數(shù)量)和切割度（巖體被切割的程度，節(jié)理面面積與該斷

46、面面積之比）實(shí)際切割度：即巖體被某組結(jié)構(gòu)面切割的程度，其大小為該巖體的裂隙度與其切割度的乘積：結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)：法向變形：在法向荷載作用下，巖石粗糙結(jié)構(gòu)面的接觸面積和接觸點(diǎn)數(shù)隨荷載增大而增加，結(jié)構(gòu)面間隙呈非線性減小，應(yīng)力與法向變形之間呈指數(shù)關(guān)系。當(dāng)荷載去除時(shí)，將引起明顯的后滯和非彈性效應(yīng)。剪切變形：結(jié)構(gòu)面在法向應(yīng)力作用下，a)對(duì)非充填粗糙結(jié)構(gòu)面，隨剪切變形發(fā)生，剪切應(yīng)力相對(duì)上升較快，當(dāng)達(dá)到剪應(yīng)力峰值后，結(jié)構(gòu)面抗剪能力出現(xiàn)較大的下降，并產(chǎn)生不規(guī)則的峰后變形或滯滑現(xiàn)象； b)對(duì)于平坦（或有充填物）的結(jié)構(gòu)面，初始階段的剪切變形曲線呈下凹型，隨著剪切變形的持續(xù)發(fā)展，剪切應(yīng)力逐漸升高但沒有明顯的峰值出現(xiàn)

47、，最終達(dá)到恒定值，有時(shí)也出現(xiàn)剪切硬化。剪脹：剪切過程中產(chǎn)生的法向移動(dòng)分量稱為剪切。結(jié)構(gòu)面的剪切變形與巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面粗糙度（凸臺(tái)角i）和法向力密切有關(guān)。c)結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度一般用庫侖準(zhǔn)則表述。低法向應(yīng)力時(shí)的剪切，結(jié)構(gòu)面有剪切位移和剪脹；高法向應(yīng)力時(shí)，凸臺(tái)被剪斷，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度最終變成殘余抗剪強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)：1）當(dāng)結(jié)構(gòu)面試塊長度從56cm增加到3640cm時(shí)，平均峰值摩擦角降低812度。2）隨試塊面積增加，平均峰值剪切應(yīng)力呈減少趨勢。3）隨結(jié)構(gòu)面尺寸的增大，達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)的位移量增大；4)由于尺寸的增大，剪切破壞形式由脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)化； 5）尺寸加大，峰值剪脹角減小；6）隨結(jié)構(gòu)面粗

48、糙度減小，尺寸效應(yīng)也在減小。結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度與峰值剪脹角是引起尺寸效應(yīng)的基本因素。當(dāng)法向應(yīng)力增大時(shí)，結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)將隨之減小。結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度效應(yīng)：巖石力學(xué)基本概念：結(jié)構(gòu)體：被各種結(jié)構(gòu)面切割成的巖石塊體。巖石力學(xué)性質(zhì)：巖體抵抗外力作用的能力，包括巖體的穩(wěn)定性特征、強(qiáng)度特征和變形特征?；拘螤睿簤K狀、柱狀、板狀、菱形、楔形、錐形巖石的碎脹性：巖石破碎后的體積比原體積大的性能。巖體結(jié)構(gòu)：不同類型的巖體結(jié)構(gòu)單元在巖體內(nèi)的組合、排列形式。巖體結(jié)構(gòu)要素：包括結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面。巖石的強(qiáng)度：巖石在各種荷載作用下達(dá)到破壞時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。體積力：分布在物體體積內(nèi)的力，如重力和慣性力。表面力：分布在物體表面的力，如流體壓力和接觸力。巖石的本構(gòu)關(guān)系：巖石的應(yīng)力或應(yīng)力速率與其應(yīng)變或應(yīng)變速率的關(guān)系。彈性：物體加載時(shí)產(chǎn)生變形，卸載后變形可完全恢復(fù)的性質(zhì)。塑性：卸載后變形不能完全恢復(fù)的性質(zhì)。流變性：外界條件不