巖石力學(xué)補充習(xí)題答案匯總(青島理工大學(xué))

1、.巖石力學(xué)課程補充習(xí)題答案第一部分 填空題 1、巖石力學(xué)定義 巖石力學(xué)是研究巖石的力學(xué)性態(tài)的理論和應(yīng)用的科學(xué)，是探討巖石對其周圍物理環(huán)境中力場的反應(yīng)的科學(xué)。識記（1分/空） 巖石力學(xué)是研究巖石在荷載作用下的應(yīng)力、變形、破壞規(guī)律以及工程穩(wěn)定性等問題。識記（1分/空） 2、巖石力學(xué)研究內(nèi)容 巖石力學(xué)研究的主要領(lǐng)域可概括為基本原理、實驗室和現(xiàn)場試驗、實際應(yīng)用。識記（1分/空） 3、巖石力學(xué)研究方法 巖石力學(xué)研究方法主要有工程地質(zhì)研究法、試驗法、數(shù)學(xué)力學(xué)、綜合分析法。理解（1分/空）4、巖石的常用物理指標(biāo) 在工程上常用到的物理指標(biāo)有：容量、比重、孔隙率、吸水率、膨脹性、崩解性等。識記（1分/空） 巖石

2、的容量是指巖石的單位體積（包括巖石孔隙體積）的重力，單位是，與巖石密度的關(guān)系為：。識記（1分/空） 巖石的密度是指巖石的單位體積的質(zhì)量（包括孔隙體積）單位是，與巖石容重的關(guān)系為：。識記（1分/空） 巖石的比重就是巖石的干的重力除以巖石的實際體積，再與4。0C時水的容重相比。計算公式是：。識記（1分/空） 孔隙率是指巖石試樣中孔隙體積與巖石試樣總體積的百分比，工程設(shè)計上所用的孔隙率常是利用計算出來。識記（1分/空） 孔隙率是反映巖石的密度和巖石質(zhì)量的重要參數(shù)?？紫堵视蟊硎編r石中的空隙和細(xì)微裂隙愈多，巖石的抗壓強度隨之是降低。理解（1分/空） 表示巖石吸水能力的物理指標(biāo)有吸水率和飽和吸水率，兩者

3、的比值被稱為飽水系數(shù)，它對于判別巖石的抗凍性具有重要意義。理解應(yīng)用（1分/空） 巖石的吸水能力大小，一般取決于巖石所含孔隙的多少以及孔隙和細(xì)裂隙的連通情況。巖石中包含的孔隙和細(xì)微裂隙愈多，連通情況愈好，則巖石吸入的水量就愈多。理解（1分/空） 巖石的抗凍性就是巖石抵抗凍融破壞的性能，一般用抗凍系數(shù)和重力損失率兩個物理指標(biāo)來表示。識記（3分/空） 5、巖石的滲透性及水對巖石的性狀影響 巖石的滲透性是指在水壓力的作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力。表示巖石滲透能力的物理指標(biāo)是滲透系數(shù)k。識記（1分/空） 滲透系數(shù)的物理意義是介質(zhì)對某種特定流體的滲透能力，它的大小取決于巖石的物理特性和結(jié)構(gòu)特征。理

4、解（1分/空） 水對巖石性狀的影響主要表現(xiàn)在巖石的抗凍性、膨脹性、崩解性、軟化性。 巖石的軟化是指巖石與水相互作用時降低強度的性質(zhì)，常用的物理指標(biāo)為軟化系數(shù)，即飽和抗壓強度與抗壓強度的比值。識記（1分/空） 巖石的膨脹性是指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。這種現(xiàn)象的發(fā)生必備條件是巖石中含有粘土礦物。表示巖石的膨脹性能的物理指標(biāo)是膨脹力和膨脹率。識記（1分/空） 巖石的軟化性是指巖石與水相互作用時降低強度的性質(zhì)。巖石軟化作用的機理是由于是水分子進(jìn)入巖石分子間間隙而削弱分子間連結(jié)能力造成。理解識記（2分/空） 6、巖體結(jié)構(gòu) 巖體是指在一定地質(zhì)條件下，會有諸如裂隙、書理、層理、斷層等地質(zhì)界面組成的現(xiàn)場巖石

5、。識記（2分/空） 巖石是由液相、固相、氣相三相組成的天然礦物集合體。識記（1分/空） 巖體結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體，從數(shù)量上表示裂隙的發(fā)育程度的常用指標(biāo)有裂隙頻率和裂隙度。識記（2分/空） 巖體結(jié)構(gòu)面按成因可分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及次生結(jié)構(gòu)面三種。識記（1分/空） 裂隙頻率（K）是指巖體內(nèi)單位長度直線所穿過裂隙的條數(shù)。識記（2分/空）裂隙度有二向裂隙度和三向裂隙度之分。二向裂隙度是指巖體內(nèi)一個平行于裂隙的截面口，裂隙的面積與整個巖石截面積比值，三向裂隙度是指某一組裂隙在巖體中所占總面積與總體積之比。識記（1分/空）巖體的力學(xué)性質(zhì)不同于一般固體介質(zhì)，它具有顯著的不連續(xù)性、不均勻性和各向異性。

6、理解（1分/空）描述巖體內(nèi)裂隙發(fā)育程度的指標(biāo)有：裂隙頻率（K）、裂隙度其中裂隙度有二向裂隙度和三向裂隙度之分。識記（1分/空） 7、巖體工程分類 米勒（Miller）和迪爾提出巖石分類方法考慮了單軸抗壓強度和巖石的彈性模量二個力學(xué)指標(biāo)，根據(jù)巖石的單軸干抗壓強度把巖石化分為五級又根據(jù)模量比把巖石劃分為H、M、L三級，兩者相結(jié)合把每類巖石劃分了十五個等級。識記（1分/空） RMR分類即比尼奧斯基巖體工程分類，考慮了巖塊強度、地下水、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、RQD值等五項因素，進(jìn)行評分。再根據(jù)節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀變化對RMR初值加以修正。識記（1分/空）8、巖石的破壞 巖石的破壞形式：脆性破壞、延性破壞、弱面

7、剪切破壞。 巖石的脆性破壞：巖石在達(dá)到破壞時，沒有顯著變形。 巖石的延性破壞：巖石在達(dá)到破壞時，變形量很大，沒有明顯的破壞應(yīng)力。 9、巖石力學(xué)強度的定義 巖石的力學(xué)強度是工程設(shè)計中最重要的力學(xué)指標(biāo)，分別是單軸抗壓強度，抗拉強度、抗剪強度。 同一巖石其各種強度中最大的是單軸抗壓強度，中間的是抗剪強度，最小的是單軸抗拉強度。 巖石的抗壓強度就是巖石試件在單軸壓力（無圍壓）作用下，抗壓破壞的極限能力。它在數(shù)值上等于破壞時的最大壓應(yīng)力。 巖石的抗拉強度就是巖石試件在單軸拉力作用下，抗拉破壞的極限能力，在數(shù)值上等破壞時的最大拉應(yīng)力。 影響巖石抗壓強度的主要因素一般有：礦物成份、結(jié)晶程度和顆粒大小、膠結(jié)情

8、況、生成條件、風(fēng)化作用、密度、水的作用、試件形狀和尺寸、加荷速度等。 常用來測定巖石抗拉強度的試驗方法有直接抗接試驗，是在拉力機上進(jìn)行；間接的巴西試驗法（或稱為劈裂法）是在壓力機上進(jìn)行。 巖體的強度不僅與組成巖體的巖石的性質(zhì)有關(guān)，而且與巖體內(nèi)的結(jié)構(gòu)面有關(guān)，此外，還與其所受的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。 巖石的抗剪強度就是指巖石抵抗剪切破壞（滑力）的能力，用凝聚力C和內(nèi)摩擦角來表示。 常用來測定巖石抗剪強度的室內(nèi)方法有：直接剪切試驗、楔形剪切試驗、三軸壓縮試驗。 巖體的抗剪強度常用現(xiàn)場強度試驗來測定，具體方法有：現(xiàn)場直接剪切試驗，現(xiàn)場三軸壓縮試驗。在整理直剪試驗資料時，作出試驗破壞全過程曲線，該曲線上，代表裂

9、隙發(fā)展強度（或極限強度）、代表峰值強度、代表剩余強度。11巖石的剪切試驗可分為抗剪斷試驗、抗剪試驗(或稱摩擦試驗)以及抗切試驗(在剪切面上不加法向荷載的情況下剪切)三種。 10、巖石的破壞準(zhǔn)則 已學(xué)過的巖石強度破壞準(zhǔn)則有最大正應(yīng)力、最大正應(yīng)變，最大剪應(yīng)力，八面體剪應(yīng)力，莫爾理論及莫爾庫侖準(zhǔn)則，格里菲斯理論，修正的格里菲斯理論，倫特堡理論，經(jīng)驗準(zhǔn)則等。 下面四個公式對應(yīng)的破壞準(zhǔn)則是： （最大正應(yīng)力理論） （最大八面體剪應(yīng)力理論） （最大正應(yīng)變理論） （最大剪應(yīng)力理論） 下面四種破壞準(zhǔn)則的計算公式是： 最大正應(yīng)力理論：最大正應(yīng)變理論： 最大剪應(yīng)力理論： 八面體剪應(yīng)力理論： 莫爾理論的關(guān)系式是 ：莫

10、爾庫侖準(zhǔn)則的關(guān)系式是： 。 兩者的關(guān)系是：莫爾庫侖理論是莫爾理論在低應(yīng)力狀態(tài)下，莫爾包絡(luò)線為直線的一種形式。 巖石的性質(zhì)不同莫爾包絡(luò)線的形式不同。對于脆性材料莫爾包絡(luò)線是擺線或雙曲線形式。對于塑性材料莫爾包絡(luò)線是拋物線形式。 巖石的性質(zhì)不同莫爾包絡(luò)線的形式不同。對于脆性材料莫爾包絡(luò)線是擺線或雙曲線形式。對于塑性材料莫爾包絡(luò)線是拋物線形式。 格里菲斯理論把巖石看作為有細(xì)小裂隙的不均質(zhì)材料，巖石之所以破壞是由于在裂隙邊壁上拉應(yīng)力集中引起細(xì)小裂隙的發(fā)生發(fā)展所致。修正的格里菲斯理論則認(rèn)為巖石破壞除拉應(yīng)力集中所致外，還可以是壓應(yīng)力集中引起裂隙沿裂隙長軸方向發(fā)生剪切破壞。 格里菲斯理論把巖石看作有細(xì)小裂隙

11、的不均質(zhì)材料，這種理論適合于“判斷”脆性材料的破壞。不能用于判斷脆性巖石破壞的強度準(zhǔn)則有：最大剪應(yīng)力理論、八面體剪應(yīng)力理論。 不能用于判斷塑性巖石破壞的強度準(zhǔn)則有：最大正應(yīng)力理論，最大正應(yīng)變理論。 已知巖塊的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力，則巖塊的抗壓強度：，理論上的抗拉強度：。 在公式中，代表巖石的單軸抗壓強度。 11、巖體強度和結(jié)構(gòu)面對巖體強度的影響 均質(zhì)巖石破壞面與主應(yīng)力面總成一定的關(guān)系，當(dāng)抗壓破壞時，破裂面與最大主應(yīng)力成角，當(dāng)拉斷時，破裂面就是最大主應(yīng)力面。 試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)結(jié)構(gòu)面處于某種方位時（用傾角表示）在某些應(yīng)力條件下，破壞不沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生，而是仍在巖石材料內(nèi)發(fā)生。只有當(dāng)?shù)臈l件下，才可能沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生

12、破壞，若圍巖保持不變 ，當(dāng) 結(jié)構(gòu)面傾角的情況下，巖體最易沿結(jié)構(gòu)而破壞。 節(jié)理巖體地下洞室邊墻在結(jié)構(gòu)面傾角情況下，邊墻巖體有處于不穩(wěn)定狀態(tài)的可能。 均質(zhì)巖體內(nèi)某點的應(yīng)力狀態(tài)滿足 時，該點處于穩(wěn)定狀態(tài)。（同莫爾庫侖準(zhǔn)則） 12、巖石中水對強度的影響 一般來說，某些巖石受水影響而性質(zhì)變壞主要是由于膠結(jié)物的破壞所致。然而，在大多數(shù)情況中，對巖石強度最有影響的是孔隙和裂隙中的水壓力。 在三軸試驗中隨著孔隙水壓力的減少同種材料從脆性性狀，向延性性狀進(jìn)行變化。即孔隙水壓力的作用是增加材料的脆性性質(zhì)。第二部分 單選1、巖石的常用物理指標(biāo)。 識記（2分/題） A. ） B. ） C. ） D. ）a. ( )

13、b. ( ) c. ( ) d. ( ) a.（ ） b. （ ）c. （ ） d. （ ） a.（ ） b. （ ） c. （ ） d. （ ）a.( ) b. ( ) c. ( ) d. ( ) 2、巖體工程分類模量比是指： 識記（2分/題）a. 巖石的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（ ）b. 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（ ）c. 巖體的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（）d. 巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（） 巖石點荷載強度指數(shù)與單抗干抗壓強度之間關(guān)系：應(yīng)用（2分/題） a.25倍的點荷載指數(shù)約等于單軸抗干抗壓強度。（）b.點荷載指數(shù)約等于25倍的單軸抗干

14、抗壓強度。（）c.5倍的點荷載指數(shù)約等于單軸抗干抗壓強度 .() d.點荷載指數(shù)約等于5倍的單軸抗干抗壓強度.() 節(jié)理裂隙產(chǎn)狀變化對隧道穩(wěn)定最有利的狀態(tài)是下列那種情況。 應(yīng)用（2/題） a、節(jié)理走向垂直于隧道軸線，且順傾向開挖。（） b、節(jié)理走向垂直于隧道軸線，且逆傾向開挖傾向。（） C、節(jié)理走向平行于隧道軸線。（）3、巖石的破壞形式： 巖石內(nèi)結(jié)晶晶格錯位的結(jié)果，引起巖石的 a、脆性破壞 b、塑性破壞 c、弱面剪切破壞 巖石中細(xì)微裂隙的發(fā)生和發(fā)展結(jié)果引起巖石的 a、脆性破壞 b、塑性破壞 c、弱面剪切破壞 2、巖石的強度及其試驗 室內(nèi)靜荷載單軸抗壓強度試驗要求加荷速度：a.0.5_0.8MP

15、a/s b. 0.5_1.0MPa/s c. 0.3_0.5MPa/s d. 0.3_0.8MPa/s a. b. c. d. 巖石的單軸抗壓強度一般與單軸抗拉強度間成下列哪種關(guān)系：a.Rc=(1-4)Rtb. Rc=(4-10)Rt c. Rt=(1-4)Rc d. Rt=(1-4)Rc 在直剪試驗中，施加一垂直荷載之后，逐漸施加水平荷載，直至試件發(fā)生剪切破壞，試件的體積最終會 a、始終不變 b、減小 c、增大三軸壓縮試驗試件的破裂面與大主應(yīng)力之間夾角為：a. 45o-2 b. 45o2 c. 45o d. 90o 同一種巖石其單軸抗壓強度Rt，單軸抗拉強度Rc，抗剪強度f之間一般存在下列哪

16、種關(guān)系 a、Rt <Rc<f b、Rc <Rt<f c、Rt<f <Rc巖石試件中有一結(jié)構(gòu)面，試件在單軸壓縮情況下，若沿結(jié)構(gòu)面破壞，要求荷載與該結(jié)構(gòu)面法線夾角應(yīng)a.0o 附近 b.30o 附近c. 60o 附近d. 90o 附近 4、巖石的破壞準(zhǔn)則 a. b. c. d. 下面巖體的那種應(yīng)力狀態(tài)是穩(wěn)定狀態(tài)a.<sin b. >sinc. =sin a. =sin b. =sinc. =sin d. =sina. b. c. d. a. b. c. d. a. b. c. d. 第三部分 判斷 1、巖石的物理性質(zhì) 巖石是由液相、固相、氣相三相組成的

17、天然礦物集合體。（） 巖體是指在一定地質(zhì)條件下，會有諸如裂隙、書理、層理、斷層等地質(zhì)界面組成的現(xiàn)場巖石。（）巖石的軟化性是指巖石與水相互作用時降低強度的性質(zhì)。巖石軟化作用的機理是由于是水分子進(jìn)入巖石分子間間隙而削弱分子間連結(jié)能力造成。（） 巖石的孔隙愈高，表明空隙和細(xì)裂隙愈多，巖石的強度隨之降低。（） 巖石的飽水系數(shù)越高，其越凍性能越好。（×） 巖石的比重取決于組成巖石的礦物比重，大部分比重介于2.50至2.80之間，一般情況下的酸性巖石的比重要比基性超基性巖石的比重高。（×） 2、巖體工程分類 巖石質(zhì)量指標(biāo)ROD值即為巖芯采取率。（×） RMR分類法考慮了巖石強

18、度、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)及地下水狀態(tài)和RQD值等綜合因素對巖體質(zhì)量進(jìn)行評判。（×） 3、巖石的破壞特征 巖體在荷載作用下能承受的最大壓應(yīng)力值叫做單軸抗壓強度（×） 巖石的脆性破壞是由于巖石中裂隙的發(fā)生和發(fā)展的結(jié)果所致（） 巖石的脆性破壞是指巖石在荷載作用下，沒有顯著的變形便突然破壞（） 巖石在破壞之前的變形很大，且沒有明顯的破壞荷載，這種巖石材料具有脆性特征（×） 巖石的塑性破壞是由于巖石內(nèi)結(jié)晶品格錯位的結(jié)果所致（） 4、巖石的強度 巖石的抗壓強度可由單軸壓縮試驗和三軸壓縮試驗獲得（） 一般情況下，巖塊在三向應(yīng)力狀態(tài)下抵抗破壞的能力要比單向受力條件下要高。（） 一般

19、而言，結(jié)晶巖石比非結(jié)晶巖的強度高，粗粒結(jié)晶的巖石比細(xì)粒結(jié)晶的巖石強度高。（） 對沉積巖來說，膠結(jié)情況和膠結(jié)物的物質(zhì)組成對強度的影響很大，一般而言，鈣質(zhì)膠結(jié)比泥質(zhì)膠結(jié)和硅膠結(jié)的巖石強度要偏低（×） 把巖塊的各種強度值進(jìn)行對比，一般是抗壓強度>抗剪強度>抗拉強度（） 一般情況下，巖體的強度可由巖塊強度來代表。（×） 5、巖石的破壞準(zhǔn)則 最大正應(yīng)力理論是用來判斷塑性巖石破壞的理論。（×） 最大正應(yīng)變理論是用來判斷脆性巖石破壞的理論。（） 最大剪應(yīng)力理論是用來判斷塑性巖石破壞的理論。（） 最大剪應(yīng)力理論是用來判斷脆性巖石破壞的理論。（×） 格里菲里理

20、論把材料看作非均質(zhì)的含有許多細(xì)微裂隙的介質(zhì)，其認(rèn)為巖石之所以破壞是由于在孔隙周邊壓應(yīng)力集中引起。 根據(jù)莫爾理論可推測巖石的剪切峰值強度只要應(yīng)力組合適合可以無限增大（） 根據(jù)莫爾一庫倫準(zhǔn)則可證明均質(zhì)巖石的破壞面法線與大應(yīng)力方向間夾角為（） 6、巖石中水對強度的影響結(jié)構(gòu)面特性對強度的影響，結(jié)構(gòu)面特征對強度的影響。 巖石中孔隙壓力的作用是可以影響巖石材料的塑性性質(zhì)。（×） 巖石中孔隙水壓力的作用是可以影響巖石材料的脆性性質(zhì)。（×） 巖體受空間應(yīng)力的作用，表示垂直應(yīng)力，表示水平應(yīng)力，當(dāng)巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面的傾角滿足的條件時，才可能沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞。（） 在低應(yīng)力狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)面的粗糙程度對結(jié)

21、構(gòu)面的抗剪強度有影響。即結(jié)構(gòu)面粗糙度超高，抗剪強度越大。（） 在剪切破壞過程中，試件體積的變化是逐漸減小。（×） 巖體中存在一組相互平等結(jié)構(gòu)面、垂直結(jié)構(gòu)面和平行結(jié)構(gòu)面作抗壓單軸試驗時，在其它條件不多的情況下兩者所對應(yīng)的峰值強度大小相差很大。（×） 巖體的強度不僅與組成巖體的巖石性質(zhì)有關(guān)，而且與巖體內(nèi)的結(jié)構(gòu)面有關(guān)，此外，還與其所受的應(yīng)力狀態(tài)及地下水有關(guān)。（）第四部分 簡答題1、巖石力學(xué)的定義 巖石力學(xué)它是研究巖石的力學(xué)性態(tài)的理論和應(yīng)用的科學(xué)，是探討巖石對其周圍物理環(huán)境中力場反應(yīng)的學(xué)科，具體而言，研究巖石荷載作用下的應(yīng)力、變形和破壞規(guī)律以及工程穩(wěn)定性等問題。 2、巖石力學(xué)研究內(nèi)容 巖石力學(xué)的主要領(lǐng)域： a、基本原理，包括巖石的破壞、斷裂、蠕變以及巖石內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)變理論等的研究。 b、實驗室試驗和現(xiàn)場（原位）試驗，包括各種靜力和動力方法，以測定巖