巖石力學(xué)復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、巖石力學(xué)期中考試題-答案一、單項(xiàng)選擇題（5x4'）1按照格理菲斯強(qiáng)度理論，脆性巖體破壞主要原因是（ A）（A ）受拉破壞 （B ）受壓破壞（C）彎曲破壞（D）剪切破壞2、按照庫(kù)侖一莫爾強(qiáng)度理論，若巖石強(qiáng)度曲線是一條直線，則巖石破壞時(shí)破裂面與最大主 應(yīng)力作用面的夾角為（B ）。（A） 45°（ B） 45o /2（C） 45o/2（D） 60°3、 我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中巖石的堅(jiān)硬程序確定是按照（A）（A）巖石的單軸飽和抗壓強(qiáng)度（B ）巖石的抗拉強(qiáng)度（C）巖石的變形模量（D）巖石的粘結(jié)力4、沉積巖中的沉積間斷面屬于哪一種類型的結(jié)構(gòu)面（ A）（A ）原生結(jié)構(gòu)面（B）構(gòu)造

2、結(jié)構(gòu)面（C）次生結(jié)構(gòu)面5、 在我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)是由哪兩個(gè)指標(biāo)確定的（B）（A） RQD和節(jié)理密度（B ）巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度和巖體的完整性指數(shù)（C）地下水和 RQD（ D）節(jié)理密度和地下水二、填空題（10x4 '）1巖石的變形特性常用彈性模量E和泊松比兩個(gè)常數(shù)來(lái)表示。2、巖石的物理性質(zhì)指標(biāo)有容重、比重、孔隙率、吸水率、膨脹性、崩解性。3、巖石的容重愈大，其性質(zhì)愈好。4、巖石的水理性質(zhì)包括滲透性、膨脹性、崩解性、軟化性5、巖石的軟化性高低一般用軟化系數(shù)表示，其定義為巖石受水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與干 燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度的比值。6、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀三要素走向、傾向、傾角_7

3、、巖石質(zhì)量指標(biāo) RQD是采用修正的巖心采取率。8、 RMR巖體分類考慮了完整巖石的強(qiáng)度、RQD、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、地下水狀況等五 項(xiàng)要素。9、巖石破壞表現(xiàn)出脆性破壞、延性破壞、弱面剪切破壞等三種形式。10、巖體的強(qiáng)度決定于巖塊和結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度。三、問(wèn)答題（4x5 '）'1、結(jié)構(gòu)面的定義答：具有一定的延伸方向，長(zhǎng)度、厚度相對(duì)較小的地質(zhì)界面。2、結(jié)構(gòu)面的密集程度的雙重含義答：一是結(jié)構(gòu)面的組數(shù)，即不同產(chǎn)狀和性質(zhì)、不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)面數(shù)目；另一是單位面積（體 積或長(zhǎng)度）內(nèi)結(jié)構(gòu)面的數(shù)量。3、什么是莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線？如何根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線？答：三軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)得出： 對(duì)于同一種巖石的

4、不同試件或不同實(shí)驗(yàn)條件（不同的圍壓時(shí)的最大軸向壓力值）給出了幾乎恒定的強(qiáng)度指標(biāo)值 （直線性強(qiáng)度曲線時(shí)為巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩 擦角）。這一強(qiáng)度指標(biāo)以莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線（Mohr 'sstrength envelop ）的形式給出。在不同圍壓條件下，得出不同的抗壓強(qiáng)度，因而可以做出不同的莫爾應(yīng)力圓，這些莫爾應(yīng)力圓的包絡(luò)線就是莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線。4、巖體結(jié)構(gòu)劃分的主要依據(jù)是什么？答：巖體結(jié)構(gòu)單元有結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩種基本要素。因此，巖體結(jié)構(gòu)分類主要依據(jù)結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的類型進(jìn)行分類。四、計(jì)算題(2x10 ''1、某均質(zhì)巖石的強(qiáng)度曲線為t=(T tan© + c ,其中c=40Mp

5、a, $ =30°,試求在側(cè)壓為3 =20Mpa，的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度b1。并求出破壞面的方位。解答：(1)由公式：2ccos3(1 sin )1 sin1已知：320Mpa, c40Mpa,30o240c°s30° 20(1si n30o)11 sin30o求出：1198.56Mpaf45o 15o60o422、將一個(gè)巖石試件進(jìn)行單軸試驗(yàn)，當(dāng)其壓應(yīng)力達(dá)到27.6Mpa時(shí)，即發(fā)生破壞，破壞面與最大主應(yīng)力面的夾角為 60°。設(shè)抗剪強(qiáng)度隨正應(yīng)力呈線性變化，試計(jì)算：(1) 在正應(yīng)力等于零的那個(gè)面上的抗剪強(qiáng)度；(2) 在上述試驗(yàn)中與最大主應(yīng)力面的夾角為3

6、00的那個(gè)面上的抗剪強(qiáng)度；(3) 內(nèi)摩擦角；(4 )破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。解答已知：巖石進(jìn)行單軸壓縮，30，0127.6Mpa,60 ,由45°，得內(nèi)摩擦角 2 (600 -45°) 30°2127.6Mpa ,30時(shí)，巖石破壞由公式：12c cos3(1 sin )1 sin得 c 7.97Mpa(1)在正應(yīng)力為零的面上，即位于莫爾圓的圓點(diǎn)c tg7.9707.97Mpa(2)30o的面上：20.7Mpa,f c tgf 19.92Mpa(3)內(nèi)摩擦角3 cos227.6 0227.62cos60o(4)破壞面為60sin 227.9720.7 tg30o2

7、 (600 - 45o)30o133cos2226.9Mpa27.6 0213 sin 227.6 02cos120o27.620sin 120011.95Mpa1自然界中的巖石按地質(zhì)成因分類，可分為幾大類？ 答：根據(jù)地質(zhì)學(xué)的巖石成因分類可把巖石分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。2、劈裂法實(shí)驗(yàn)時(shí)，巖石承受對(duì)稱壓縮，為什么在破壞面上出現(xiàn)拉應(yīng)力？說(shuō)明劈裂法試驗(yàn)的基本原理。答：由彈性理論可得出在對(duì)徑壓縮方向上，圓在圓盤屮1心點(diǎn)f ri+r2 = D, ri =驗(yàn)=E/2則，ff z =d t = 2p/ CdTT t) f -口嚴(yán) 6p/ (dr t)盤中心線平面內(nèi)（y軸）的應(yīng)力狀態(tài)為 在對(duì)徑壓縮時(shí)圓盤中

8、心點(diǎn)的壓應(yīng)力值為拉應(yīng) 力值的3倍，而巖石的抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的 520倍。巖石在受壓破壞前就被抗拉應(yīng)力所 破壞。所以破壞面上出現(xiàn)拉應(yīng)力破壞。P試件劈裂破壞發(fā)生時(shí)的最大壓力值；D巖石圓盤試件的直徑；T巖石圓盤試件的厚 度。3、巖石的抗剪強(qiáng)度與剪切面所受正應(yīng)力有什么關(guān)系？試?yán)L圖加以說(shuō)明。4、什么是巖石的擴(kuò)容？5、什么是巖石的各向異性？什么是正交各向異性？什么是橫觀各向異性？寫出正交各向異 性和橫觀各向異性巖石的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式。答：巖石的全部或部分物理、力學(xué)性質(zhì)（巖石的E, u等）隨方向不同而表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象稱為巖石的各向異性。 如果在彈性體中存在著三個(gè)相互正交的彈性對(duì)稱面，在各個(gè)面兩邊的對(duì)稱方向

9、上，彈性相同，但在這個(gè)彈性主向上彈性并不相同，這種物體稱為正交各向異性體。巖石在某一平面內(nèi)的各方向彈性性質(zhì)相同，這個(gè)面稱為各向同性面，而垂直此面方向的力學(xué)性質(zhì)是不同的，具有這種性質(zhì)的物體稱為橫觀各向同性體。6、影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素有哪些，如何影響的？答：影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素有水、溫度、加載速度、風(fēng)化程度和圍壓。（1）水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。1）連結(jié)作用：束縛在礦物表面的水分子通過(guò)其吸引力作用將礦物顆粒拉近、接緊，起連接 作用。2）潤(rùn)滑作用：由可溶鹽、膠體礦物連接的巖石，當(dāng)有水入侵時(shí)，可溶鹽溶解，膠體 水解，導(dǎo)致礦物顆粒間連接力減弱，摩擦力減低，從而降低巖石的強(qiáng)度。3）水楔作用：當(dāng)兩

10、個(gè)礦物顆?？康煤芙兴肿友a(bǔ)充到礦物表面時(shí)，礦物顆粒利用其表面吸附力將水分子 拉倒自己周圍，在兩個(gè)顆粒接觸處由于吸著力作用使水分子向兩個(gè)礦物顆粒之間的縫隙內(nèi)擠 入，這種現(xiàn)象稱水楔作用。（a）使巖石體積膨脹，產(chǎn)生膨脹壓力（b）水膠連接代替膠體連接產(chǎn)生潤(rùn)滑作用，降低巖石強(qiáng)度。4）孔隙壓力作用：巖石受壓時(shí)，巖石內(nèi)孔隙水來(lái)不和排出， 在孔隙內(nèi)產(chǎn)生很高的孔隙壓力，降低了巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，減小了巖石的抗剪強(qiáng)度。5）溶蝕-潛蝕作用：巖石中滲透水在流動(dòng)過(guò)程中可將巖石中可溶物質(zhì)溶解帶走，從而使巖 石強(qiáng)度大為減低。溫度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響：如圖1-39所示。隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度

11、也降低。（3）加載速度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響：加載速率越快，測(cè)得的彈性模量越大，獲得的強(qiáng)度指標(biāo)越高。ISRM （國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)）建議的加載速率為0.51Mpa/s。（4）圍壓對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響：巖石在三軸壓縮條件下，巖石的強(qiáng)度和彈性極限都有顯著 增加。（5）風(fēng)化對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響 a）降低巖體結(jié)構(gòu)面的粗糙程度并產(chǎn)生新的裂隙；b）巖石在化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中，礦物成分發(fā)生變化，巖體強(qiáng)度降低。7、巖體結(jié)構(gòu)劃分的主要依據(jù)是什么？答：巖體結(jié)構(gòu)單元有結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩種基本要素。因此，巖體結(jié)構(gòu)分類主要依據(jù)結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的類型進(jìn)行分類。8、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀三要素9、地應(yīng)力是如何形成的？控制某一工程區(qū)域地應(yīng)力狀態(tài)的主要

12、因素是什么？答：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，也稱巖體初應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或原巖應(yīng)力。地應(yīng)力主要與地球的各種動(dòng)力運(yùn)動(dòng)過(guò)程有關(guān)，包括板塊邊界受壓、地幔熱對(duì)流、地球內(nèi)應(yīng)力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、巖漿入侵和地殼非均勻擴(kuò)容等?？刂颇骋还こ虆^(qū)域地應(yīng)力狀 態(tài)的主要因素是構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和重力應(yīng)力場(chǎng)。1)大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場(chǎng)。 2)地幔熱對(duì)流引起的應(yīng)力場(chǎng)。 3)由地心引力引起的 應(yīng)力場(chǎng)。4)巖漿入侵引起的應(yīng)力場(chǎng)。 5)地溫梯度引起的應(yīng)力場(chǎng)。 6)地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力 場(chǎng)。10、簡(jiǎn)述地殼淺部地應(yīng)力分布的基本規(guī)律。(1)地應(yīng)力是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的應(yīng)力場(chǎng)，它是時(shí)間和空間的函數(shù);(2) 實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量;(3) 水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力；(4)平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度的增加而減小，100 0.3H15000.5H(5)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。地應(yīng)力的 上述分布規(guī)律還會(huì)受到地形、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、地下 水等因素的影響。11、巖體應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)方法水壓致裂法(常用)、應(yīng)力解除法、應(yīng)力恢復(fù)法。12、什么叫蠕變、松弛、彈性后效和流變？答：蠕變：當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增加的現(xiàn)象。松弛：當(dāng)應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載和卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。巖