北京科技大學考研巖石力學答案

1、【關鍵字】大學名詞解釋巖石飽水系數(shù)（kw）：指巖石吸水率與飽水率的比值。巖石吸水率：巖石在常溫下吸入水的質量與其烘干質量的百分比。巖石飽和吸水率：巖石在強制狀態(tài)（高壓或真空、煮沸）下，巖石吸入水的質量與巖樣烘干質量的比值。巖石的天然含水率（W）：天然狀態(tài)下，巖石中水的質量Mw與巖石烘干質量Mrd的比值。巖石的流變性：巖石的應力一應變關系與時間因素有關的性質，包括蠕變、松弛和彈性后效。巖石的蠕變：當應力不變時，變形隨時間增加而增長的現(xiàn)象。巖石的松弛：當應力不變時，變形隨時間增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載或卸載時，彈性應變滯后于應力的現(xiàn)象。巖石的各項異性：巖石的全部或部分物理力學性質隨方向不同而

2、表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象巖石的粘性：物體受力后變形不能在瞬間完成，且應變速率隨應力增加而增加的性質彈性：物體在受外力作用的瞬間即產生全部變形，而去除外力（卸載）后又能立即恢復其原有形狀和尺寸的性質。塑性：物體在受力后變形，在外力去除（卸載）后變形不能完全恢復的性質。巖石的擴容：巖石在壓力作用下，產生非彈性體積變形，當外力增加到一定程度，隨壓力增大巖石體積不是減小，而是大幅增 力口，且增長速率越來越大，最終導致試件破壞。這種體積 明顯擴大的現(xiàn)象稱為擴容。巖石的長期強度：在巖石承受荷載低于其瞬時強度的情況下，如持續(xù)作用較長時間，由于流變作用巖石也可能發(fā)生破壞， 因此巖石的強度是隨外載作用時間的延長而降低。

3、 通常把作用時間趨于無窮大的強度（最低值） 稱 為巖石的長期強度。文檔來源為:從網絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.巖石的質量系數(shù)（RQD）：鉆探時長度在10cm （含10cm）以上的巖芯累積長度占鉆孔總長的百分比。巖石的抗凍系數(shù)（cf）：經凍融實驗后，巖樣抗壓強度的下降值與凍融前的抗壓強度的比值巖石的裂隙度（K）：指沿取樣線方向單位長度上的節(jié)理數(shù)量。巖石的軟化系數(shù)（）：飽水巖樣的抗壓強度與自然風干巖樣的抗壓強度之比。巖石的泊松比（）：巖石的橫向應變與縱向應變的比值稱為泊松比龜裂系數(shù)（完整性系數(shù)）：彈性縱波在巖體中的傳播速度與在巖石中的傳播速度之比的平方。等應力軸比：使巷道周邊應力

4、的均勻分布時的橢圓長短軸之比。零應力軸比：巷道設計時，不出現(xiàn)拉應力的橢圓長短軸之比。地應力：存在于地層中的未受工程擾動的天然應力。（原巖應力）次生應力：巖體開挖擾動后，應力重新分布而產生的地壓。變形地壓：由于巖體變形，應力重新分布而產生的地壓。膨脹地壓：粘性吸水礦物吸水后產生膨脹而對支架產生的力。邊坡崩塌：邊坡表層巖體突然脫離母體，迅速下落且堆積子坡腳下，伴隨巖石的翻滾和破碎。邊坡穩(wěn)定系數(shù)（F）：沿最危險破壞面作用的最大抗滑力（或力矩）與下滑力（或力矩）的比值。即F=抗滑力/下滑力巖石的邊坡傾倒：有一組傾角很陡的結構面，將巖體切割成許多相互平行的塊體，而臨近坡面的陡立塊體緩慢地向坡外彎 曲和倒

5、塌。巖爆：巖石破壞后尚剩余一部分能量，這部分能量突然釋放就會產生/巖爆 （沖擊地壓）問答題單軸壓縮條件下巖石的全應力一應變曲線可將巖石的變形分成哪四個階 段？各階段的特征是什么？答：可分成孔隙裂隙壓密階段（0A段）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段（AC段）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段或稱累進性破裂階段（CD段）破壞后階段（D點以后段）0A段：試件中原有張開性結構面或微裂隙逐漸閉合，巖石被壓密，形 成早期的非線性變形，應力一應變曲線呈上凹型。此階段試件 橫向膨脹變小，試件體積隨荷載增大而減?。籄C段：該階段的應力一應變曲線成近似直線型。其中AB段為彈性變形 階段，BC段為微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段；CD段：C點為

6、屈服點，試件由體積壓縮轉為擴容，軸向應變和體積應 變速率迅速增大；D點后：巖塊變形主要表現(xiàn)為沿宏觀斷裂面的塊體滑移。試件承載力隨 變形增大迅速下降，但不為零。套孔應力解除法測量地應力的具體步驟是什么？答：第一步：從巖體表面向巖體打大孔，直至需要測量巖體應力部位。大孔直徑為下一步小孔直徑的3倍以上；第二步：從大孔底打同心小孔，深度為孔徑10倍左右，沖洗干凈；第三步：用一套專用裝置將測量探頭安裝（固定或膠結）到小孔 中央位置；第四步：用薄壁鉆頭延伸大孔，使小孔周圍巖芯實現(xiàn)應力解除； 第五步:將巖芯與探頭一并取回，進行圍壓率測定和溫度標定試驗； 第六步：數(shù)據修正和處理，計算地應力值。軸對稱圓形斷面隧

7、道的塑性區(qū)半徑與哪些因素有關？有何關系？答：莫爾強度理論的要點是什么？其理論優(yōu)缺點是什么？答：理論要點：巖石的剪切破壞由剪應力引起，但不是發(fā)生在最大剪應力作用面；剪切強度取決于剪切面上的正應力和巖石的性質，是剪切面上正應 力的函數(shù)；剪切強度與剪切面上正應力的函數(shù)形式有多種：直線型、雙曲線型、 二次拋物線型等，是一系列極限莫爾圓的包絡線,它由試驗擬合獲得；剪切面強度是關于應力軸對稱的曲線，破壞面成對成簇的出現(xiàn)；文檔來源為:從網絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.莫爾圓的強度曲線相切或相割研究點破壞，否則不破壞；不考慮的影響。優(yōu)點：適用于塑性巖石，也適用于脆性巖石的剪切破壞；較好解釋了巖

8、石抗拉強度遠遠低于抗壓強度的特性；解釋了三向等拉時破壞，三向等壓時不破壞；簡單、方便，同時考慮拉、壓、剪，可判斷破壞方向。缺點：忽視了的作用誤差+10%;沒有考慮結構面的影響；不適用于拉斷破壞；不適用于膨脹、蠕變破壞。5 .在地下工程設計和施工中如何合理利用和充分發(fā)揮巖體強度？答：1.把工程設計在巖石條件好的巖體中；避免巖石強度的損壞，如采用光面爆破等措施；充分發(fā)揮圍巖的承載能力，讓圍巖在脫落點以前充分釋放彈 性能，從而有利于降低支護強度；加固巖體。如采用噴、錨、網技術對圍巖進行支護。6.滑坡整治措施是什么？答：1. “避”避開滑坡的影響，將構筑物建筑在滑坡或滑坡群以外 的地方；“排” 排水導

9、流，采用多種形式的截水溝、排水溝、急流槽來攔截和排引地表水，排除和疏干其中已有的水，增 加邊坡的穩(wěn)定性；“擋”修建各種多級擋墻，阻擋滑坡體的滑動；“減” 減重地壓，把滑坡體上部主滑和牽引地段的土石方挖去，填在滑坡體下部的抗滑地段，反壓阻滑，改善邊 坡，減小下滑力，增加抗滑力；“固” 利用物理化學加固，以土層固化改變滑動帶的土石性質，提高它的強度；“植” 植樹造林，穩(wěn)定滑坡。.如何通過巖石的三軸壓縮試驗確定巖石的內摩擦角和內聚力？答：要獲得內摩擦角和內聚力，首先要獲得巖石的莫爾強度包絡線，須對該巖石的56個試件做三軸壓縮試驗，每次試驗的圍壓值不等，由小 到大，得出每件試件破壞時的應力莫爾圓。通常

10、也將單軸壓縮試驗和 拉伸試驗破壞時的應力莫爾圓用于繪制應力莫爾強度包絡線。包絡線 與 軸的截距為內聚力C。包絡線與 軸相交點的包絡線外切線與軸的夾角為內摩擦角.水壓致裂法測量地應力的基本原理和步驟是什么？答：步驟：1.鉆孔（地質勘探）選段（完整）封隔（氣或液）加液壓將氣壁壓裂與重開卸壓提設備測定開裂方位，然后根據測得的壓裂過程中 泵壓表的讀書，計算地應力。.加載速度和圍壓分別對巖石力學性質有何影響？答：1.加載速率越快，測得的彈性模量越大；加載速率越慢，彈性模量越 小。加載速率越大，獲得的強度指標值越高；圍壓較大時，巖石的破壞表現(xiàn)為塑性破壞。相反，圍壓較小時，巖 石的破壞表現(xiàn)為脆性破壞。在圍壓

11、存在的情況下，巖石的變形強度和 彈性極限都有顯著增大。W.深埋軸對稱（=1）圓形截面隧道彈塑性圍巖二次應力分布狀態(tài)是什么？ 答：如圖所示：彈塑性區(qū)圍巖應力分布狀態(tài)： 松動區(qū)：巖體被切割、強度明顯降低，應力低于原巖應力；塑性強化區(qū)：巖體呈塑性狀態(tài)，處于塑性強化階段，應力高于原巖應力；彈性承載區(qū)：巖體處于彈性變形階段，應力高于原巖應力；原巖應力區(qū)：未受開挖影響，處于原巖狀態(tài)。.圍巖與支護的共同作用原理是什么？答：1.圍巖周邊位移和支護反力成反比關系；支架的支護力與支架變形成正比關系；圍巖特征曲線與支架特性曲線的交點，是圍巖與支架的工作點，構 成共同作用關系，二者共同承載；在一定變形范圍內，圍巖變形

12、越大所需支護力越小。文檔來源為:從網絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.邊坡穩(wěn)定性分析中的極限平衡分析法的三個假設前提是什么？答：1.滑動面上實際巖上提供的抗剪強度S與作用在滑面上的垂直應力 存在如下關系：式中：C、C分別為滑動面的粘結力和有效粘接力；分別為滑動面的內摩擦角和有效內摩擦角；為滑動面上的有效應力；為滑動面孔隙水壓力。穩(wěn)定系數(shù)下（安全系數(shù)）的定義為沿最危險破壞面作用的最大抗滑力 （或力矩）與下滑力（或力矩）的比值即F=抗滑力/下滑力二維（平面）極限分析的基本單元是單位寬度的分塊滑體。.淺部地殼應力分布有哪些基本規(guī)律？答：1.地應力場是一個相對穩(wěn)定的非穩(wěn)定應力場，它是時間和

13、空間的函數(shù);垂直應力基本接近上覆巖體的自重；水平應力普遍大于垂直應力；平均水平應力與垂直應力的比值隨深度增加而減??；最大水平主應力和最小水平主應力隨深度增加呈線性增長關系；最大水平主應力和最小水平主應力相差較大；地應力分布規(guī)律還受地形、地溫、巖體結構等其它相關因素影響。.錨桿的結構類型和作用機理是什么？答：結構類型：早期：機械式金屬或木錨桿；后來：粘結式鋼筋或鋼絲繩錨桿、竹錨桿、管縫式錨桿;近期：膨脹水泥砂漿、水泥藥卷、樹脂藥卷等粘結材料, 使錨桿的效能顯著提高。作用機理：懸吊作用、減跨作用、組合梁作用、組合拱作用、加固 作用，對抑制節(jié)理面間的剪切變形和提高巖體的整體強 度方面也有重要作用。邊

14、坡穩(wěn)定性的影響因素有哪些？并舉例說明？答：1.不連續(xù)面在邊坡破壞中的作用：改變斜坡外形，引起坡體應力分布的變化；3改變斜坡巖土體的力學性質，使坡體強度發(fā)生變化；斜坡直接受各種力的作用維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則是什么？答：1.合理利用和充分發(fā)揮巖體強度：選擇良好工程地質條件、施工要避 免巖石強度損壞，充分發(fā)揮圍巖自承能力，加固巖體；改善圍巖的應力條件：選擇合理斷面尺寸和形狀、隧道軸向、卸壓避免應力集中；合理支護：選擇合理的支護形式、支護剛度、支護時間等；強調監(jiān)測和信息反饋：注重現(xiàn)場監(jiān)測信息反饋，指導修改設計和施工；注意涌水處理：堵水、疏水。在不斷增大循環(huán)荷載的條件下彈性塑性巖石的變形特征是什

15、么？并畫 出其應力一應變曲線答：1.增荷載循環(huán)加載：如果多次反復加載、卸載循環(huán)，每次施加的最大 荷載比前一次循環(huán)的最大荷載都大；塑性滯回環(huán)：每次加卸載曲線都形成一個塑性滯回環(huán)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，塑性滯回環(huán)的面積也有所增大，卸載曲線 的斜率(它代表巖石的彈性模量)也逐次略有增加， 表明卸載應力下的巖石材料彈性有所增加；巖石的記憶性：每次卸載后再加載，在荷載超過上一循環(huán)的最大荷載以后，變形曲線仍沿著原來的單調加載曲線上升(圖中0C段)，好像不曾受到反復加載的影響似的， 這種現(xiàn)象稱為巖石的記憶性。什么叫地應力？地應力的成因有哪些？答：地應力是存在于地層中的未受工程擾動的天然應力成因：1.大陸板塊邊

16、界受壓引起的應力場；地幔熱對流引起的應力場；由地心引力引起的應力場；巖漿侵入引起的應力場；地溫梯度引起的應力場；地表剝蝕產生的應力場。巖體地質力學分類(CSIR)與巴頓巖體質量分類(Q)分別考慮巖體的 文檔來源為:從網絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.哪些因素？二者有何聯(lián)系？ CSIR分類是如何進行巖體分類的？答：（1） CSIR考慮因素：巖石抗壓強度、RQD、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、地下水狀態(tài)和節(jié)理方向對工程的影響修正；Q考慮因素：RQD、節(jié)理組數(shù)、節(jié)理粗糙系數(shù)、節(jié)理蝕變系數(shù)、節(jié)理水折減系數(shù)、應力折減系數(shù)；（RQD為巖石質量指標）（2）分類時按各種指標的數(shù)值按規(guī)定的標準評分，求得總分

17、RMR值， 然后按規(guī)定對總分做適應的修正，最后修正的總分對照表格按規(guī) 定求得所研究巖體的類別以及相應的無支護地下工程的自穩(wěn)時間 和巖體強度指指標。20.敘述巖體邊坡破壞的主要類型和滑坡防治的主要措施？答：主要類型：崩塌、滑坡、滑塌、傾倒、巖塊流動、巖層曲折。第二問10年已考。21 .簡述彈塑性巖石在反復加載與卸載條件下的變性特征？答：有兩種情況：等荷載循環(huán)加載和增荷載循環(huán)加載。前者：1.等荷載循環(huán)加載：如果多次反復加載與卸載，且每次施加的最大 荷載與第一次施加的最大荷載一樣；塑性滯回環(huán)：每次加卸載曲線都形成一個塑性滯回環(huán)，這些塑性滯回環(huán)隨加卸載的次數(shù)增加而越來越窄，并且彼此越 來越近，巖石越來越接近彈性變形，一直到某次循環(huán) 沒有塑性變形為止，如圖中的HH環(huán)；臨街應力：當循環(huán)應力峰值小于某一數(shù)值時，即使循環(huán)次數(shù)很多，也不會導致試件破壞。而超過這一數(shù)值后，巖石將在 某次循環(huán)中發(fā)生破壞（疲勞破壞），這一數(shù)值稱為臨界 應力。增荷載循環(huán)加載08年已考。22.巖石的蠕變曲線有幾種類型？典型蠕變曲線分為幾個階段，各階段的 應變速率有什么特征？答：蠕變曲線有兩種類型：穩(wěn)定蠕變和不穩(wěn)定蠕變。典型的蠕變曲線可分為三個階段：第一蠕變階段：應變速率隨時間增加而減小，故又稱為減速蠕變階段或初始蠕變階段；第二蠕變階段：應變速率保持不變，故又稱為等速蠕變階段；第三蠕變階