北京科技大學(xué)考研巖石力學(xué)答案

1、【關(guān)鍵字】大學(xué)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(zhì)量與其烘干質(zhì)量的百分比。巖石飽和吸水率：巖石在強(qiáng)制狀態(tài)（高壓或真空、煮沸）下，巖石吸入水的質(zhì)量與巖樣烘干質(zhì)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(zhì)量Mw與巖石烘干質(zhì)量Mrd的比值。巖石的流變性：巖石的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，包括蠕變、松弛和彈性后效。巖石的蠕變：當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增長的現(xiàn)象。巖石的松弛：當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(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。巖石的各項(xiàng)異性：巖石的全部或部分物理力學(xué)性質(zhì)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(yīng)變速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)彈性：物體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性質(zhì)。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(fù)的性質(zhì)。巖石的擴(kuò)容：巖石在壓力作用下，產(chǎn)生非彈性體積變形，當(dāng)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(dǎo)致試件破壞。這種體積 明顯擴(kuò)大的現(xiàn)象稱為擴(kuò)容。巖石的長期強(qiáng)度：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。

3、 通常把作用時(shí)間趨于無窮大的強(qiáng)度（最低值） 稱 為巖石的長期強(qiáng)度。文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.巖石的質(zhì)量系數(shù)（RQD）：鉆探時(shí)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(jīng)凍融實(shí)驗(yàn)后，巖樣抗壓強(qiáng)度的下降值與凍融前的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度與自然風(fēng)干巖樣的抗壓強(qiáng)度之比。巖石的泊松比（）：巖石的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)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(yīng)力軸比：使巷道周邊應(yīng)力

4、的均勻分布時(shí)的橢圓長短軸之比。零應(yīng)力軸比：巷道設(shè)計(jì)時(shí)，不出現(xiàn)拉應(yīng)力的橢圓長短軸之比。地應(yīng)力：存在于地層中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力。（原巖應(yīng)力）次生應(yīng)力：巖體開挖擾動(dòng)后，應(yīng)力重新分布而產(chǎn)生的地壓。變形地壓：由于巖體變形，應(yīng)力重新分布而產(chǎn)生的地壓。膨脹地壓：粘性吸水礦物吸水后產(chǎn)生膨脹而對支架產(chǎn)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(xiǎn)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(jié)構(gòu)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(huì)產(chǎn)生/巖爆 （沖擊地壓）問答題單軸壓縮條件下巖石的全應(yīng)力一應(yīng)變曲線可將巖石的變形分成哪四個(gè)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(jìn)性破裂階段（CD段）破壞后階段（D點(diǎn)以后段）0A段：試件中原有張開性結(jié)構(gòu)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(yīng)力一應(yīng)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??；AC段：該階段的應(yīng)力一應(yīng)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(diǎn)為

6、屈服點(diǎn)，試件由體積壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)容，軸向應(yīng)變和體積應(yīng) 變速率迅速增大；D點(diǎn)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(yīng)力解除法測量地應(yīng)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(yīng)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(jié)）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(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除； 第五步:將巖芯與探頭一并取回，進(jìn)行圍壓率測定和溫度標(biāo)定試驗(yàn)； 第六步：數(shù)據(jù)修正和處理，計(jì)算地應(yīng)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(guān)？有何關(guān)系？答：莫爾強(qiáng)度理論的要點(diǎn)是什么？其理論優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答：理論要點(diǎn)：巖石的剪切破壞由剪應(yīng)力引起，但不是發(fā)生在最大剪應(yīng)力作用面；剪切強(qiáng)度取決于剪切面上的正應(yīng)力和巖石的性質(zhì)，是剪切面上正應(yīng) 力的函數(shù)；剪切強(qiáng)度與剪切面上正應(yīng)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(luò)線,它由試驗(yàn)擬合獲得；剪切面強(qiáng)度是關(guān)于應(yīng)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(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.莫爾圓的強(qiáng)度曲線相切或相割研究點(diǎn)破壞，否則不破壞；不考慮的影響。優(yōu)點(diǎn)：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(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度的特性；解釋了三向等拉時(shí)破壞，三向等壓時(shí)不破壞；簡單、方便，同時(shí)考慮拉、壓、剪，可判斷破壞方向。缺點(diǎn)：忽視了的作用誤差+10%;沒有考慮結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)和施工中如何合理利用和充分發(fā)揮巖體強(qiáng)度？答：1.把工程設(shè)計(jì)在巖石條件好的巖體中；避免巖石強(qiáng)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(diǎn)以前充分釋放彈 性能，從而有利于降低支護(hù)強(qiáng)度；加固巖體。如采用噴、錨、網(wǎng)技術(shù)對圍巖進(jìn)行支護(hù)。6.滑坡整治措施是什么？答：1. “避”避開滑坡的影響，將構(gòu)筑物建筑在滑坡或滑坡群以外 的地方；“排” 排水導(dǎo)

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(dòng)；“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(xué)加固，以土層固化改變滑動(dòng)帶的土石性質(zhì)，提高它的強(qiáng)度；“植” 植樹造林，穩(wěn)定滑坡。.如何通過巖石的三軸壓縮試驗(yàn)確定巖石的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力？答：要獲得內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力，首先要獲得巖石的莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線，須對該巖石的56個(gè)試件做三軸壓縮試驗(yàn)，每次試驗(yàn)的圍壓值不等，由小 到大，得出每件試件破壞時(shí)的應(yīng)力莫爾圓。通常

10、也將單軸壓縮試驗(yàn)和 拉伸試驗(yàn)破壞時(shí)的應(yīng)力莫爾圓用于繪制應(yīng)力莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線。包絡(luò)線 與 軸的截距為內(nèi)聚力C。包絡(luò)線與 軸相交點(diǎn)的包絡(luò)線外切線與軸的夾角為內(nèi)摩擦角.水壓致裂法測量地應(yīng)力的基本原理和步驟是什么？答：步驟：1.鉆孔（地質(zhì)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(shè)備測定開裂方位，然后根據(jù)測得的壓裂過程中 泵壓表的讀書，計(jì)算地應(yīng)力。.加載速度和圍壓分別對巖石力學(xué)性質(zhì)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(qiáng)度指標(biāo)值越高；圍壓較大時(shí)，巖石的破壞表現(xiàn)為塑性破壞。相反，圍壓較小時(shí)，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(qiáng)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(yīng)力分布狀態(tài)是什么？ 答：如圖所示：彈塑性區(qū)圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)： 松動(dòng)區(qū)：巖體被切割、強(qiáng)度明顯降低，應(yīng)力低于原巖應(yīng)力；塑性強(qiáng)化區(qū)：巖體呈塑性狀態(tài)，處于塑性強(qiáng)化階段，應(yīng)力高于原巖應(yīng)力；彈性承載區(qū)：巖體處于彈性變形階段，應(yīng)力高于原巖應(yīng)力；原巖應(yīng)力區(qū)：未受開挖影響，處于原巖狀態(tài)。.圍巖與支護(hù)的共同作用原理是什么？答：1.圍巖周邊位移和支護(hù)反力成反比關(guān)系；支架的支護(hù)力與支架變形成正比關(guān)系；圍巖特征曲線與支架特性曲線的交點(diǎn)，是圍巖與支架的工作點(diǎn)，構(gòu) 成共同作用關(guān)系，二者共同承載；在一定變形范圍內(nèi)，圍巖變形

12、越大所需支護(hù)力越小。文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)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(gè)假設(shè)前提是什么？答：1.滑動(dòng)面上實(shí)際巖上提供的抗剪強(qiáng)度S與作用在滑面上的垂直應(yīng)力 存在如下關(guān)系：式中：C、C分別為滑動(dòng)面的粘結(jié)力和有效粘接力；分別為滑動(dòng)面的內(nèi)摩擦角和有效內(nèi)摩擦角；為滑動(dòng)面上的有效應(yīng)力；為滑動(dòng)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(xiǎn)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(yīng)力分布有哪些基本規(guī)律？答：1.地應(yīng)力場是一個(gè)相對穩(wěn)定的非穩(wěn)定應(yīng)力場，它是時(shí)間和

13、空間的函數(shù);垂直應(yīng)力基本接近上覆巖體的自重；水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力；平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減??；最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力隨深度增加呈線性增長關(guān)系；最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力相差較大；地應(yīng)力分布規(guī)律還受地形、地溫、巖體結(jié)構(gòu)等其它相關(guān)因素影響。.錨桿的結(jié)構(gòu)類型和作用機(jī)理是什么？答：結(jié)構(gòu)類型：早期：機(jī)械式金屬或木錨桿；后來：粘結(jié)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(jié)材料, 使錨桿的效能顯著提高。作用機(jī)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(qiáng) 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(yīng)力分布的變化；3改變斜坡巖土體的力學(xué)性質(zhì)，使坡體強(qiáng)度發(fā)生變化；斜坡直接受各種力的作用維護(hù)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(qiáng)度：選擇良好工程地質(zhì)條件、施工要避 免巖石強(qiáng)度損壞，充分發(fā)揮圍巖自承能力，加固巖體；改善圍巖的應(yīng)力條件：選擇合理斷面尺寸和形狀、隧道軸向、卸壓避免應(yīng)力集中；合理支護(hù)：選擇合理的支護(hù)形式、支護(hù)剛度、支護(hù)時(shí)間等；強(qiáng)調(diào)監(jiān)測和信息反饋：注重現(xiàn)場監(jiān)測信息反饋，指導(dǎo)修改設(shè)計(jì)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(yīng)力一應(yīng)變曲線答：1.增荷載循環(huán)加載：如果多次反復(fù)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(gè)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(yīng)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(diào)加載曲線上升(圖中0C段)，好像不曾受到反復(fù)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(yīng)力？地應(yīng)力的成因有哪些？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)力成因：1.大陸板塊邊

16、界受壓引起的應(yīng)力場；地幔熱對流引起的應(yīng)力場；由地心引力引起的應(yīng)力場；巖漿侵入引起的應(yīng)力場；地溫梯度引起的應(yīng)力場；地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場。巖體地質(zhì)力學(xué)分類(CSIR)與巴頓巖體質(zhì)量分類(Q)分別考慮巖體的 文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行巖體分類的？答：（1） CSIR考慮因素：巖石抗壓強(qiáng)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?qū)こ痰挠绊懶拚?；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(yīng)力折減系數(shù)；（RQD為巖石質(zhì)量指標(biāo)）（2）分類時(shí)按各種指標(biāo)的數(shù)值按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)評分，求得總分

17、RMR值， 然后按規(guī)定對總分做適應(yīng)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(yīng)的無支護(hù)地下工程的自穩(wěn)時(shí)間 和巖體強(qiáng)度指指標(biāo)。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(dòng)、巖層曲折。第二問10年已考。21 .簡述彈塑性巖石在反復(fù)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(fù)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(gè)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(yīng)力：當(dāng)循環(huán)應(yīng)力峰值小于某一數(shù)值時(shí)，即使循環(huán)次數(shù)很多，也不會(huì)導(dǎo)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(yīng)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(gè)階段，各階段的 應(yīng)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(gè)階段：第一蠕變階段：應(yīng)變速率隨時(shí)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(yīng)變速率保持不變，故又稱為等速蠕變階段；第三蠕變階