西南科大巖石力學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、6表示巖石物理性質(zhì)的主要指標(biāo)及其表示方式是什么？這些物理性質(zhì)的主要指標(biāo)影響是什么？答：指由巖石固有的物理組成和結(jié)構(gòu)特性所決定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本屬性。7.巖石破壞有幾種形式？對(duì)各種破壞的原因作出解釋。答：試件在單軸壓縮載荷作用破壞時(shí)，在試件中可產(chǎn)生三種破壞形式:(1)X狀共軛斜面剪切破壞，破壞面上的剪應(yīng)力超過了其剪切強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石破壞。(2)單斜面剪切破壞，破壞面上的剪應(yīng)力超過了其剪切強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石破壞。(3)拉伸破壞，破壞面上的拉應(yīng)力超過了該面的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石受拉伸破壞。8、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？繪制試件受力圖說明劈裂法試驗(yàn)的基本原理。

2、答：由彈性理論可得出在對(duì)徑壓縮方向上，圓盤中心線平面內(nèi)（y軸）的應(yīng)力狀態(tài)為:11.在三軸壓縮試驗(yàn)條件下，巖石的力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生哪些變化？答：三軸壓縮條件下，應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖1-31、1-32所示，圍壓對(duì)巖石變形的影響主要有：(1)隨著圍壓(2=3)的增大，巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增加；(2)隨著圍壓(2=3)的增大，巖石破壞時(shí)，巖石的變形顯著增加；(3)隨著圍壓(2=3)的增大，巖石的彈性極限顯著增加；(4)隨著圍壓(2=3)的增大，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯的改變，巖石的性質(zhì)發(fā)生了變 化，由彈脆性-彈塑性-應(yīng)變硬化。抗壓強(qiáng)度顯著增加；12.什么是莫爾強(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

3、？答：三軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)得出：對(duì)于同一種巖石的不同試件或不同實(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（Mohrsstrength 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。13.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圖加以說明。答：tg+c巖石的抗剪切強(qiáng)度S與正應(yīng)力成正比14.簡(jiǎn)述巖石在單軸壓縮條件下的變形特征。答：在單軸壓縮條件下，巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖。全應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分為四個(gè)階段：（

4、1）孔隙裂隙壓密階段（OA)：巖石試件中的孔隙裂隙被壓密，形成早期的非線形變形，-曲線呈上凹型。（2）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段(AC)：j階段應(yīng)力應(yīng)變曲線近似為直線。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。（3）非穩(wěn)定破壞發(fā)展階段(CD)：C點(diǎn)是巖石從彈性變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)，稱為屈服點(diǎn)。該點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)力為屈服應(yīng)力。該階段中，微裂隙的發(fā)展出現(xiàn)了質(zhì)的變化，破裂不斷發(fā)展，直至試件完全破壞。（4）破裂后階段(D點(diǎn)以后)：軸壓力達(dá)到試件的峰值強(qiáng)度后，試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，但試件基本保持整體狀。之后，裂隙快速發(fā)展，形成宏觀斷裂面，試件承載能力隨變形增大而迅速下降，但并不為零，說明破裂的巖

5、石仍具有一定的承載力。17.什么是巖石的擴(kuò)容？簡(jiǎn)述巖石擴(kuò)容的發(fā)生過程。答：巖石在荷載作用下，在其破壞之前產(chǎn)生的一種明顯的非彈性體積變形。對(duì)E和為常數(shù)的巖石，其體積應(yīng)變曲線可分為三個(gè)階段：（1）體積變形階段：體積應(yīng)變?cè)趶椥噪A段內(nèi)隨著應(yīng)力的增加而呈線形變化（體積減?。?，在此階段12+3（2）體積不變階段：在這一階段，隨應(yīng)力的增加，巖石體積應(yīng)變?cè)隽拷咏鼮榱?。巖石體積幾乎不變。（3）擴(kuò)容階段：外力繼續(xù)增加時(shí)，巖石的體積不是減小，而是增加，增加速率越來越大，最終巖石破壞。18.什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

6、部或部分物理、力學(xué)性質(zhì)（巖石的E,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。19.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)化程度及圍壓。(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其吸引力作用將礦物顆粒拉近、接緊，起連接作用。2

7、） 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)兩個(gè)礦物顆粒靠得很近，有水分子補(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)孔隙水來不及排出，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

8、流動(dòng)過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。(2) 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)化過程中，礦物成分發(fā)生變化，巖體強(qiáng)度降低。9 結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些

9、因素有關(guān)？答：結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面粗糙性和法向力有關(guān)。10.結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？答：結(jié)構(gòu)面試塊長(zhǎng)度增加，平均峰值摩擦角降低，試塊面積增加，剪切應(yīng)力呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)。此外，還體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）隨著結(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；（2）試塊尺寸增加， 剪切破壞形式由脆性破壞向延伸破壞轉(zhuǎn)化；（3）尺寸增加，峰值剪脹角減小，結(jié)構(gòu)面粗糙度減小，尺寸效應(yīng)也減小。11. 巖體在多次循環(huán)荷載作用下巖體變形有什么特征？答： 巖體在加載過程中，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹型，中途卸載回彈變形有滯后現(xiàn)象，并出現(xiàn)不可恢復(fù)的殘余變形，不論每一級(jí)加載與卸載循環(huán)曲線都

10、是開環(huán)型。巖體在循環(huán)荷載作用下，而卸載時(shí)荷載又不降至零時(shí)，相應(yīng)的變形過程將出像閉環(huán)型式。12.具有單結(jié)構(gòu)面的巖體其強(qiáng)度如何確定？答：具有單結(jié)構(gòu)面的巖體強(qiáng)度為結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度與巖體強(qiáng)度二者之間的最低值。結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度為：14.簡(jiǎn)述Hoek-Brown 巖體強(qiáng)度估算方法。答：Hoek-Brown 根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)得出其巖體的抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)方程為：15.巖體中水滲流與土體中水滲流有什么區(qū)別？答：巖體的水力學(xué)性質(zhì)指巖體的滲透性能及在滲流作用下所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)。(1)巖體與土體滲流的區(qū)別:土體的滲流以孔隙為主。特點(diǎn)：(a)土體滲透性大小取決于巖性，土體中顆粒愈細(xì)，滲透性愈差；(b)土體可看作多孔連續(xù)介質(zhì)；(

11、c)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）；(d)土體滲流符合達(dá)西滲流定律。巖體的滲流以裂隙為主。特點(diǎn)：(a)巖體滲流大小取決于巖體中結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及巖塊的性質(zhì)；(b)巖體滲流以裂隙導(dǎo)水，微裂隙和孔隙儲(chǔ)水為其特征；(c)巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流具有定向性；(d)巖體一般看作非連續(xù)介質(zhì)（對(duì)于密集裂隙可看作等效連續(xù)介質(zhì)）；(e)巖體的滲流具有高度的非均質(zhì)性和各向異性；(f)一般巖體中的滲流符合達(dá)西定律（巖溶管道流一般為紊流，不符合達(dá)西定律）；(g)巖體滲流受應(yīng)力場(chǎng)影響明顯；(h)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)大小不同裂隙交叉時(shí)，水流偏向?qū)挻罅严兑粋?cè)

12、流動(dòng)。16. 地下水對(duì)巖體的物理、化學(xué)作用體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？答：地下水對(duì)巖體的影響分為：物理的、化學(xué)的和力學(xué)的影響。(1)巖體的物理作用：(a)潤(rùn)滑作用：在裂隙面上，水使裂隙面之間的摩擦系數(shù)減小。(b)軟化和泥化作用：結(jié)構(gòu)面內(nèi)某些物質(zhì)與水結(jié)合后變軟并成泥，減小了結(jié)構(gòu)面之間的粘聚力和摩擦力。(c)結(jié)合水的強(qiáng)化作用：在非飽和狀態(tài)下，巖體含水能增強(qiáng)巖體顆粒之間的聯(lián)系，從而增加巖體的強(qiáng)度。(2)對(duì)巖體的化學(xué)作用：(a)離子交換作用：富含Ca、Mg 離子的地下水在流經(jīng)富含Na離子的巖土?xí)r，Ca、Mg離子置換巖土中的Na離子，一方面，由水中Na離子富集使天然地下水軟化，另一方面，巖土中的Ca、Mg離子增加

13、了孔隙度和滲透性能。(b)溶解作用和溶蝕作用：大氣降雨中的酸性物質(zhì)在地下水中對(duì)巖石中的石灰?guī)r、白云巖、石膏等產(chǎn)生溶蝕作用，使巖體產(chǎn)生裂隙和溶洞，增加了巖體的滲透性能。(c)水化作用：水滲透到巖體的礦物結(jié)晶格架中，使巖體的結(jié)構(gòu)發(fā)生微觀及宏觀的改變，減小了巖體的內(nèi)聚力，膨脹巖體與水結(jié)合，使起巖體內(nèi)部產(chǎn)生膨脹力。(d)水解作用：當(dāng)巖土體中的陽(yáng)離子與水作用，使地下水中的H+ （Mg+H2O=MgOH+H+）濃度增加，水的酸度增加，當(dāng)巖土體中的陰離子與水作用，使地下水中的OH- 濃度增加，水的堿度增加。水解作用一方面改變地下水的PH 值，另一方面，也使巖土體物質(zhì)發(fā)生改變，從而影響巖土體的力學(xué)性質(zhì)。(e)

14、氧化還原作用：巖土體與氧氣作用發(fā)生氧化反應(yīng)，巖土體的礦物組成發(fā)生改變，地下水的化學(xué)組成也發(fā)生改變（如硫化鐵氧化后生成氧化鐵和硫酸），從而影響巖土體的力學(xué)性質(zhì)。17.敘述地下水對(duì)巖土體的力學(xué)作用。答：對(duì)巖土體產(chǎn)生的力學(xué)作用：主要通過空隙靜水壓力和空隙動(dòng)水壓力作用對(duì)巖土的力學(xué)性質(zhì)施加影響。前者減小巖土體的有效應(yīng)力而降低巖土體的強(qiáng)度，在裂隙巖土體中的空隙靜水壓力可使裂隙產(chǎn)生擴(kuò)容變形；后者對(duì)巖土體產(chǎn)生切向的推力以降低巖土體的抗剪強(qiáng)度。18.巖體質(zhì)量分類有和意義？答：為了在工程設(shè)計(jì)與施工中能區(qū)分巖體質(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

15、益的依據(jù)之一，也是巖石力學(xué)與工程應(yīng)用方面的基礎(chǔ)性工作。19.如何通過巖體分級(jí)確定巖體的有關(guān)力學(xué)參數(shù)？20.CSIR 分類法和Q 分類法各考慮的是巖體的哪些因素？答: 巖體地質(zhì)力學(xué)分類是由巖體強(qiáng)度、RQD 值、節(jié)理間距、單位長(zhǎng)度的節(jié)理?xiàng)l數(shù)及地下水種指標(biāo)分別記分，然后累加各項(xiàng)指標(biāo)的記分，得出該巖體的總分來評(píng)價(jià)該巖體的質(zhì)量。平均峰值摩擦角：峰值剪脹角：1 簡(jiǎn)述地應(yīng)力測(cè)量的重要性。答：地應(yīng)力測(cè)量的重要性：(1)應(yīng)力測(cè)量為各種巖體工程進(jìn)行科學(xué)合理的開挖設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)；(2)地應(yīng)力狀態(tài)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、核廢料儲(chǔ)存、巖爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動(dòng)力學(xué)的研究也有重要的意

16、義。2 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)。3 簡(jiǎn)述地殼淺部地應(yīng)力分布的基本規(guī)律。答：地應(yīng)力分布的一些基本規(guī)律：(

17、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，(6)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。4 地應(yīng)力測(cè)量方法分哪幾類？它們的主要區(qū)別在哪里？每類包括那些主要測(cè)量技術(shù)？答：依據(jù)測(cè)量基本原理的不同，可將測(cè)量方法分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量發(fā)兩大類。直接測(cè)量法是由測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量和記錄各種應(yīng)力量，包括：扁千斤頂法、水力致裂法、剛性包體應(yīng)力

18、計(jì)法和聲發(fā)射法。間接測(cè)量法是借助某些傳感器或某些介質(zhì)，測(cè)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，然后由計(jì)算公式求出原巖應(yīng)力值。包括：套孔應(yīng)力解除法和其他的應(yīng)力應(yīng)變解除法以及地球物理方法等。其中套孔應(yīng)力解除法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的一種方法。5 簡(jiǎn)述水壓致裂法的基本原理。答：(1)測(cè)量原理：由彈性理論可知，鉆孔位于無限巖體，受到二維應(yīng)力場(chǎng)（ 1， 2）的作用時(shí)，在鉆孔周圍的應(yīng)力為：在孔內(nèi)加入壓力Pi,當(dāng)Pi超過孔壁處的最小壓應(yīng)力和巖體的抗拉強(qiáng)度之和時(shí)，孔壁就會(huì)破裂，此時(shí)，在 =0的方向，即 1軸的方向會(huì)產(chǎn)生裂隙，即：Pi=32-1+T (3)如果繼續(xù)加壓，直到裂隙深度

19、達(dá)到3 倍孔徑時(shí)，此時(shí)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Ps,則由圖3-7 可見，Ps 與 2相平衡，即Ps =2 （4）只要測(cè)量出巖體的抗拉強(qiáng)度T 和記錄的Pi 和Ps 就可由（3），（4）式求出 1 和 2。這樣就可得出 1 和2的大小和方向。如果孔內(nèi)有裂隙水壓P0,則（3）式變?yōu)椋篜i=32-1+ T - P0 （5）在不測(cè)試巖體的抗拉強(qiáng)度條件下，通過增加一個(gè)環(huán)節(jié)，即可求出 1和 2。在初始裂隙產(chǎn)生后，將水壓卸除，使裂隙閉合，然后再重新向封隔段加壓，使裂隙重新打開，記錄裂隙重新開時(shí)的壓力Pr,則有：Pr=32-1 - P0 (6)由（5）和（6）式，可求出1和2

20、。6 簡(jiǎn)述水壓致裂法的主要測(cè)量步驟。答：(1)測(cè)量步驟(a)打鉆孔到準(zhǔn)備測(cè)量應(yīng)力的部位；并將鉆孔中待加壓段用封隔器密封起來；(b)向隔離段注入高壓水，記錄孔裂開時(shí)的壓力值Pi,繼續(xù)加壓，直到裂隙擴(kuò)張到孔徑的3 倍，關(guān)閉高壓水系統(tǒng)，保持水壓恒定，此時(shí)的應(yīng)力為關(guān)閉應(yīng)力，記為Ps ，最后卸壓，使裂隙閉合，此時(shí)孔內(nèi)壓力為P0 。(c)重新向密閉段注入高壓水，使裂隙重新打開，記錄裂隙重新打開時(shí)的壓力Pr,和隨后的恒定關(guān)閉壓力Ps,其孔內(nèi)壓力時(shí)間曲線如圖3-9。(d)將封隔器卸壓，從孔中取出，(e)用攝象機(jī)記錄孔內(nèi)的水壓致裂裂隙，天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小。7 對(duì)水壓致裂法的主要優(yōu)缺點(diǎn)做出評(píng)價(jià)。答：

21、水力致裂法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(a)能測(cè)量深部應(yīng)力（已知最深為5000 米）;(b)在沒有地下工程或硐室的條件下，對(duì)露天邊坡工程的地應(yīng)力進(jìn)行估算；缺點(diǎn)：(a)只能確定垂直鉆孔平面內(nèi)的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的大小和方向；(b)只適用與完整的脆性巖石中。9 簡(jiǎn)述套孔應(yīng)力解除法的基本測(cè)量原理和主要測(cè)試步驟。答：全應(yīng)力解除法（套孔應(yīng)力解除法）全應(yīng)力解除法即是測(cè)點(diǎn)巖體完全脫離地應(yīng)力的作用，測(cè)量其變形值，再根據(jù)巖體的物理力學(xué)性質(zhì)計(jì)算其原巖應(yīng)力。此種方法最為適用、可靠。操作步驟：(a)從巖體表面向巖體內(nèi)打大鉆孔，直徑一般為130150mm，(b)從大鉆孔內(nèi)再打小鉆孔，直徑一般為3638mm，(c)在小孔中央安裝

22、探頭，(d)再用大鉆頭打大孔，解除探頭上的壓應(yīng)力，記錄巖體的變形值，(e)取出巖芯，測(cè)量巖芯的E， 等物理力學(xué)參數(shù)，(f)根據(jù)理論公式計(jì)算原巖應(yīng)力值。套孔應(yīng)力解除法又分為：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)心包體應(yīng)變法五種。1.巖石力學(xué)彈性平面問題的基本方程有幾個(gè)？每一類基本方程是從什么方面考慮的？答: 巖石力學(xué)彈性平面問題的基本方程有三組共8 個(gè)方程:第一組: 平衡微分方程，它考慮微元體的力學(xué)平衡。第二組:平面問題的幾何方程，它考慮物體受理后的幾何尺寸改變關(guān)系，即位移與應(yīng)變的關(guān)系。第三組:平面應(yīng)變本構(gòu)方程，它考慮了巖石在應(yīng)力作用下，應(yīng)力或應(yīng)力速率與應(yīng)變或應(yīng)變速率的關(guān)系。2

23、.什么叫巖石的本構(gòu)關(guān)系？巖石的本構(gòu)關(guān)系一般有幾種類型？巖石的本構(gòu)關(guān)系是指巖石的應(yīng)力或應(yīng)力速率與其應(yīng)變或應(yīng)變速率的關(guān)系。巖石的本構(gòu)關(guān)系一般分為：彈性本構(gòu)關(guān)系、彈塑性本構(gòu)關(guān)系和流變本構(gòu)關(guān)系。4.對(duì)彈性平面問題，（1）應(yīng)力狀態(tài)有哪兩種？其本構(gòu)方程有什么關(guān)系？（2）如果體力為常量，其應(yīng)力分布是否與應(yīng)力狀態(tài)和材料性質(zhì)有關(guān)？為什么？答：彈性平面問題的應(yīng)力狀態(tài)有平面應(yīng)力狀態(tài)和平面應(yīng)變狀態(tài)。關(guān)系：將平面應(yīng)力問題本構(gòu)方程中的E 換成就可得到平面應(yīng)變問題的本構(gòu)方程。如果體力為常量，其應(yīng)力分布是否與應(yīng)力狀態(tài)和材料性質(zhì)無關(guān)。當(dāng)體積力為常數(shù)時(shí)，平面問題的相容方程和決定應(yīng)力分量的公式及邊界條件式都不含任何彈性常數(shù)。因此應(yīng)

24、力分布與材料性質(zhì)無關(guān)。5.平面問題中，已知一點(diǎn)M 處的應(yīng)力分量x,y, xy =yx，如圖4-5。試求經(jīng)過該點(diǎn)的平行于Z 軸，而傾斜于x 軸和y 軸的任一斜面上的應(yīng)力。答：圖為平面應(yīng)變問題。經(jīng)過該點(diǎn)的平行于Z 軸，而傾斜于x 軸和y 軸的任一斜面上的應(yīng)力。為 ，20.何為巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則？為什么要提出強(qiáng)度準(zhǔn)則？答：巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則（破壞判據(jù)），它表征巖石在極限應(yīng)力狀態(tài)下（破壞條件）的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強(qiáng)度參數(shù)之間的關(guān)系，一般可表示為極限應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力間的關(guān)系方程。 1 =f( 2 , 3) 或 =f( )各種巖石的破壞方式機(jī)理，因此提出了不同的強(qiáng)度準(zhǔn)則。提出強(qiáng)度準(zhǔn)則是為了更好地了解巖石在何種應(yīng)力條件下

25、發(fā)生破壞，從而避免該種應(yīng)力狀態(tài)的發(fā)生保護(hù)巖石，或促使該種應(yīng)力狀態(tài)的發(fā)生破壞巖石，達(dá)到其工程目的。21.試論述Coulomb,Mohr,Griffith 三準(zhǔn)則的基本原理、主要的區(qū)別及其它們之間的關(guān)系。答：庫(kù)侖準(zhǔn)則（Coulomb）:巖石的破壞主要是剪切破壞，巖石的強(qiáng)度，既抗摩擦強(qiáng)度等于巖石本身抗剪切摩擦的粘結(jié)力和剪切面上的法向力產(chǎn)生的摩擦力。莫爾把庫(kù)侖準(zhǔn)則推廣到三向應(yīng)力狀態(tài)。實(shí)質(zhì)：巖石到達(dá)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，即 =f( )。對(duì)應(yīng)于各種應(yīng)力狀態(tài)（單軸、雙軸和三軸壓縮）下的破壞的巖石的莫爾應(yīng)力圓的包絡(luò)線，稱為莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線。如果巖石的應(yīng)力圓位于莫爾

26、強(qiáng)度包絡(luò)線內(nèi)，則巖石不會(huì)產(chǎn)生破壞，如果巖石的應(yīng)力圓與莫爾包絡(luò)線相切或相交，則巖石會(huì)產(chǎn)生破壞。莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線的曲線型式有幾種：斜直線型，二次拋物線型， 雙曲線型等。格里菲斯（Griffith）理論：在脆性材料中，其材料斷裂的起因是分布在材料中的微小裂紋尖端有拉應(yīng)力（這種裂紋稱為Grifith 裂紋）所致。區(qū)別：格里菲斯（Griffith）理論中巖石的破壞機(jī)理是巖石受到拉應(yīng)力破壞所致。庫(kù)侖準(zhǔn)則和莫爾強(qiáng)度理論則認(rèn)為巖石破壞是巖體內(nèi)的某個(gè)面上的剪切應(yīng)力超過了剪切強(qiáng)度值。莫爾強(qiáng)度理論的包絡(luò)線包括了庫(kù)侖準(zhǔn)則的直線型，還包括拋物線型和雙曲線型強(qiáng)度準(zhǔn)則，因此，應(yīng)用更廣。某均質(zhì)巖石的強(qiáng)度曲線為 = tg + C

27、 ,其中C=40Mpa, =30度, 試求在側(cè)壓為Mpa，的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度。并求出破壞面的方位。23.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度。 設(shè)抗剪強(qiáng)度隨正應(yīng)力呈線形變化，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30度 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。(1) 莫爾圓上任意一點(diǎn)的正應(yīng)力為 剪應(yīng)力為由庫(kù)侖準(zhǔn)則可知，當(dāng)=0 時(shí),即在莫爾圓上的園點(diǎn)， = 2 * Arabic * MERGEFORMAT 2=180度 即和 = 90

28、度 ，所以, 剪切強(qiáng)度S：與最大主應(yīng)力面的夾角為30度時(shí)，即=30度該面上為正應(yīng)力，剪應(yīng)力為，剪切強(qiáng)度S.2邊坡的分類有哪些？答：按成因分類：自然邊坡和人工邊坡。按組成物質(zhì)分類：土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡。3分析邊坡失穩(wěn)與破壞的基本類型及其力學(xué)成因。答：邊坡變形發(fā)展到一定程度，就會(huì)發(fā)生邊坡失穩(wěn)破壞。按其破壞方式主要分為崩塌和滑坡兩種。（1） 崩塌：是指塊狀巖體與巖坡分離向前翻落而下。崩塌一般以邊坡表面的破壞現(xiàn)象體現(xiàn)。（2） 滑坡：是指巖體在自重力作用下，沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的整體滑動(dòng)。一般以深層破壞體現(xiàn)出來。(a)面剪切滑動(dòng)：塊體沿著平面滑移。常發(fā)生在由軟弱夾層或裂隙的坡面。(b)旋轉(zhuǎn)剪切滑動(dòng)：滑動(dòng)面

29、通常為弧形狀，巖體沿此弧形狀滑移。通常為均質(zhì)泥巖或頁(yè)巖等巖層。（3） 滑塌：邊坡松散巖土的坡角大于它的內(nèi)摩擦角時(shí)，因表層蠕動(dòng)進(jìn)一步發(fā)展，使它沿著剪切變形帶順坡滑移、滾動(dòng)與坐塌，從而達(dá)到穩(wěn)定坡腳的斜坡破壞過程，稱為滑塌。巖塊流動(dòng)：常發(fā)生在均質(zhì)硬巖中，巖石在達(dá)到其峰值強(qiáng)度時(shí)，巖體發(fā)生破壞。而使巖體全面崩塌的情況。（5） 巖層曲折：當(dāng)巖層成層狀沿坡面分布時(shí)，由于巖層本身的重力作用，或由于裂隙水的冰脹作用，增加了巖層之間的張拉應(yīng)力，使坡面巖層曲折。4 分析影響邊坡失穩(wěn)的主要因素。答：主要因素：1）不連續(xù)面在邊坡破壞中的作用：2）改變斜坡外形，引起坡體應(yīng)力分布的變化3）改變斜坡巖體的力學(xué)性質(zhì)，使坡體強(qiáng)度

30、發(fā)生變化4）斜坡直接受到各種力的作用。巖石力學(xué):是一門認(rèn)識(shí)和控制巖石系統(tǒng)的力學(xué)行為和工程功能的科學(xué)。巖石：由多種礦物成分組成的固體物質(zhì)巖體：由巖石結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面組成的地質(zhì)體關(guān)鍵術(shù)語(yǔ): 密度；容重；巖石的孔隙性；孔隙率；孔隙比；巖石的水理性；吸水率；飽水率；飽水系數(shù)；巖石的透水性；滲透系數(shù)；巖石的碎脹性；碎脹系數(shù)；巖石的軟化性；軟化系數(shù)；脆性、塑性、延性、粘性（流變性）；蠕變；松弛；彈性后效；擴(kuò)容；巖石的強(qiáng)度；抗壓強(qiáng)度；抗拉強(qiáng)度；抗剪強(qiáng)度；峰值強(qiáng)度；長(zhǎng)期強(qiáng)度；殘余強(qiáng)度；巖石的變形；全應(yīng)力應(yīng)變曲線；剛性壓力機(jī)；強(qiáng)度理論彈性：指物體在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后變形能夠恢復(fù)的性質(zhì)。塑性：指物體在

31、外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后變形不能恢復(fù)的性質(zhì)。脆性：物體在外力作用下變形很小時(shí)就發(fā)生破壞的性質(zhì)延性：物體能夠承受較大的塑性變形而不喪失其承載能力的性質(zhì)。粘性（流變性）：物體受力后變形不能在瞬間完成，且應(yīng)變速度（d/dt）隨應(yīng)力大小而變化的性質(zhì)。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；單軸抗壓強(qiáng)度：在單軸壓縮荷載作用下所能承受的最大壓應(yīng)力； 單軸抗拉強(qiáng)度：在單軸拉伸荷載作用下所能承受的最大拉應(yīng)力； 非限制性剪切強(qiáng)度：在純剪力作用下所能承受的最大剪應(yīng)力。巖石的抗剪切強(qiáng)度：巖石在剪切荷載作用下達(dá)到破壞前所能承受的最大剪應(yīng)力蠕變：應(yīng)力不變時(shí)，變形隨著時(shí)間的增加而增加長(zhǎng)期強(qiáng)度的概念：巖石的強(qiáng)度隨著外載作用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，通常把t時(shí)的強(qiáng)度 泊松比:橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值極端各向異性體：任意兩個(gè)不同的方向，力學(xué)性能都不同彈性對(duì)稱面：彈性體內(nèi)存在這樣的面，任何關(guān)于該面對(duì)稱的方向，彈性性能相同彈性主向：與彈性對(duì)稱面垂直的方向。正交各向異性體：彈性體內(nèi)存在互相正交的三組彈性主面。橫觀各向同性體：材料內(nèi)部存在這樣一個(gè)面，平行這個(gè)面的方向力學(xué)性能都相同，而垂直于這個(gè)面的方向力學(xué)性能與之不同。巖石的結(jié)構(gòu):巖石中晶?；驇r石顆粒大小、形狀及結(jié)合方式。巖體的力學(xué)性質(zhì)：巖體抵抗外力作用的的能力。包括巖體的穩(wěn)定性特征、強(qiáng)度特征和變形特征。剪切變形:在一定的法向應(yīng)力作用下