岩体力学思考题含答案.doc

16 岩体力学思考题-辅导讲解15个知识点一.判断题 (2x10=20分) 1、影响岩石蠕变的主要因素有岩性.应力.温度和湿度等。（ ）。(一)蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。岩石蠕变的类型分为稳定蠕变和不稳定蠕变两种。影响岩石蠕变的因素很多:岩性,荷载,围压,湿度,温度等都对岩石蠕变有影响。岩石蠕变特性大量试验表明：岩石变形瞬弹变形+蠕变（与时间有关）1.岩性针对不同岩石，弹性变形与蠕变对比存在差异2.应力水平影响蠕变量大小，蠕变速率3.蠕变试验得到典型蠕变曲线分为三段：AB初期蠕变， 蠕变速率递减 卸载（ ） 瞬弹PQ+粘弹QR（全部恢复）BC恒速蠕变， 恒定，（单位时间增加相同） 瞬弹 +粘弹UV+不可恢复uv 随时间延续 变形破坏CD加速蠕变 不断增大 变形破坏2、在岩石真三轴试验过程中，中间主应力与最小主应力二者相等 （ ）。(二)实验室测定岩石力学性质时,先取岩芯,按标准5x10cm圆柱或5x5x10cm棱柱体，置于高压釜内水平方向加围压，竖向加载。于是有两种三轴压缩试验: 1常規三轴压缩实验，实验时 12=3 2 真三轴压缩实验，实验时 123 3 13 、岩块的变形模量和泊松比受岩石矿物组成.结构构造.风化程度.空隙性.含水率.微结构面及其与荷载方向的关系等多种因素的影响。（ ）。(三)岩石变形指多种地质力学环境因素（如河谷下切、地应力释放、工程开挖等）和工程荷载（如水库蓄水、隧洞充水的水荷载）共同作用岩石形状与大小发生变化。主要变形指标是变形模量和泊松比,由于岩石是非连续,非均勻，各向异性的弹塑性体,变形指标不是常量,因矿物组分.结构与构造.围压,孔隙度.含水量,产地等不同，变形模量和泊松比也各有差异。4、莫尔强度理论实质上是一种拉应力强度理论,不适用于塑性岩石。（ ）。(四)莫尔认为无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏。 格里菲斯认为不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。l 分析库仑、莫尔、格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价。答： 库仑认为：岩石破坏为剪切破坏；岩石抵抗剪切破坏的能力由两部分组成：内聚力、内摩擦力。库仑强度理论是莫尔强度理论的直线形式。 莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏；破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与作用在剪切面上的正应力有关。 格里菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。 评价： v 莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。v 格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都是由于拉伸引起破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。 莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于拉断破坏。格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。5、 岩块的抗拉強度一般远大于其抗压強度。（ ）常识。混凝土抗拉強度只是抗压強度的1/101/18。 6、岩块的单轴抗拉强度是选择建筑石材不可缺少的参数。（ ） 7、在相同条件下，圆形截面岩块试件的抗压强度一般要高于多边形截面试件的抗压強度。（ ） 8、在相同条件下，岩块试件的尺寸越大，岩块的抗压強度越大。（ ） (五) 尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。 形状效应：在岩石试验中，由于岩石试件形状的不同，得到的岩石强度指标也就有所差异。这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。试件的大小、形状是如何影响岩石的力学性质的？原因是什么？答：试件的形状和尺寸大小对强度的影响主要表现在高径比或高宽比和横断面积上。试件太长、高径比太大，会由于弹性不稳定提前发生破坏，降低岩石的强度。试件太短，又会由于试件端面与承压板之间出现的摩擦力会阻碍试件的横向变形，使试件内部产生约束效应，以致增大岩石的试验强度。试件横断面积减小，会相应地增大端部约束效应，因而强度也会有所提高。我国压縮实验试件取5x10cm或5x5x10cm。高宽比22.5在岩石的室内单轴压缩试验中，对同一岩石试样所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试样强度最高的是（ A ）A）圆柱形试件 B）六角菱柱形试件C）四角菱柱形试件 D）三角菱柱形试件9.岩石的含水量越高，其抗压強度越高。（ ） (六)对岩石强度而言，含水量加大.孔隙度加大或孔隙压力加大时，均使岩石强度降低。含水量越高则会使岩石强度降低越多。 10、在相同的条件下，正六边形截面岩块试件的抗压強度高于圆形截面试件的抗压強 度。( ) 二 填空题 (2x10=20分)1、 岩体结构面分析 主要研究岩石的切割和破碎理论以及岩体的动力特性。2、岩体在 作用下表现出来的性质，称为水理性质。(七)岩石遇水后会引起某些物理、化学和力学性质的改变，岩石的这种性质称为岩石的水理性。3、 在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力隨时间而变化的现象为 。流变性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。4. 岩体的动力变形参数可通过 激振器如超声波 确定。5、 是由拉应力形成的，如羽毛状张裂面.纵张及横张破裂面，岩漿岩中的冷凝节理等。(八)结构面：指在地质历史发展过程中岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。在较低围压下，岩体的破坏方式有剪切破坏和张拉破坏两种基本类型。按结构面力学成因，可将其分为剪性结构面和张性结构面两类。张性结构面由拉应力形成的；剪性结构面是剪应力形成的，破裂面两侧岩体产生相对滑移，其剪切刚度量值决定于结构面本身的起伏粗糙程度和強度，以及法向应力大小，法向刚度主要取决于结构张开状态和岩体的风化程度。6.由于工程活动改变了岩体中的应力称为 。(九)初始地应力：岩体中存在的未受到工程扰动的原始应力状态下的应力。静水应力状态：在岩石力学中，地下深部岩体在自重作用下，岩体中的水平应力和垂直应力相等的应力状态。深层岩体天然应力状态近于静水应力状态，即1 =2=3 ；表层岩体水平应力大于垂直应力即 1v =10.8MPa，则该洞室处于稳定状态。 。 (十五)简述由弹性理论确定岩体中自重应力的基本方法，以及海姆假说的基本内容。答：对于没有经受构造作用、产状较为平缓的岩层，它们的应力状态接近由弹性理论所确定的应力状态。对于做表面xy为表面，z轴垂直向下的半无限体，在深度z处的垂直应力sz=gz(g为岩体容重)，半无限体中任意微分单元体上的正应力sz,sx,sy都是主应力；并且水平向应力和应变彼此相等。由弹性理论可以证明:sx=sy=(m/1-m)sz=K0sz。K0=(m/1-m)为靜止侧压力系数 ，m为泊松比。当静止侧压力系数K0=1时，就出现了侧向水平应力与垂直应力相等的所谓静水压力情况。海姆假说：在岩体深处的初始垂直应力与其上覆岩体的重量成正比，而水平应力大致与垂直应力相等。 (十六)摩尔-库仑强度理论的要点是什么？答：根据不同大小主应力比例求得材料的强度资料，在ts曲线上绘制一系列的莫尔应力圆，每一个应力圆都表示一种极限破坏应力状态，一系列的极限应力圆的包络线代表材料的破坏条件或强度条件，包络线上各点都反映材料破坏时的剪应力tf与正应力s的关系。 其普遍形式：根据该理论，在判断材料内某点处于复杂应力状态下是否材料内某一点的破坏主要决定于它的最大和最小主应力，即s1、s3，而与中间主应力破坏时，tf=f(s)。只要在ts平面