岩石力学复习资料..

1、岩体力学基础习题、岩块和岩体的地质基础一、解释下例名词术语4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对 较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内 外一些文献中又称为不连续面或节理。7、节理粗糙度系数 JRC:用纵刻面仪测出用以表征结构面粗糙程度的参数；13、 岩体完整性系数Kv :其是指岩体纵波速度和岩块纵波速度之比的平方，用公式表示：K(VmP2Kv =(v)rp14、岩石质量指标 RQD :大于10cm的岩心累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。二、简答题(8)按岩体力学的观点，岩体具有什么样的力学特

2、征？答：非均质、非连续、各向异性和非线弹性；三、岩石的物理、水理与热学性质一、 解释下例名词术语1时的17、岩石的渗透系数：渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，其在数值上等于水力梯度为 渗透流速。四、岩石的强度特征、解释下例名词术语1、岩石的强度：岩石在达到破坏前所能承受的最大应力；5、岩石的抗拉强度：岩石试件在单向拉伸时能承受的最大拉应力；6、岩石的抗剪强度：在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力；7、巴西试验：为了测定岩石抗拉强度而进行的劈裂试验；16、端部效应：试件试验时端面条件对岩块强度的影响，其产生原因一般认为是由于试件端面与压力机板间的磨擦作用，改变了试件内部的应力分布和破

3、坏方式，进而影响岩块的强度；17、直剪试验：将试件放在直剪仪上，试验时，先在试件上施加法向压力，然后在水平方向逐级施 加水平剪力，直到试件破坏从而求得试件抗剪强度的试验方法；二、简答题在岩石的单轴压缩试验中，试件的高径比、尺寸、加载速率怎样影响岩石的强度？ 答：一般说来，高径比越大，岩石的强度越低；试件尺寸越大，岩石强度越低；加荷速率越大，岩 石的强度越大；(7)某岩石的单轴抗压强度为164.5MPa , $ =35.2,如果在侧压力 &=40.8MPa下作三轴试验，请估计破坏时的轴向荷载是多少？解：已知如图所示：40.8 C164.510 )18837555074093014121913破坏

4、-6c( 0 )63100175240300350550破坏解：由公式：=电-2 c则初始模量:G 16i= ；i188=0.085切线模量:Et=三1= 77 62 =更=0.079；2 - ,930 -740190割线模量:Es=P50 =；5077=0.083930得：&=250、175、200、260、330、712、713泊松比:c = _3=-0.32 -a - - 990.39六、岩石的强度理论一、解释下例名词术语2、破坏判据（强度准则）：用以表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，称为破 坏判据；3、脆性破坏：即岩石在荷载作用下没有显著觉察的变化就突然破坏的破坏形

5、式；4、塑性破坏：岩石在破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形，流 动或挤出，这种破坏称为塑性破坏；5、张性破坏：岩石在拉应力的作用下，内部连接被破坏，出现了与荷载方向平行的断裂；6、剪切破坏：岩石在荷载作用下，当剪应力大于该面上的抗剪强度时，岩石发生的破坏称为剪切 破坏；&莫尔强度理论：指材料在极限状态下，剪切面上的剪应力就达到了随法向应力和材料性质而定 的极限值；二、计算题（3）对岩石试样作卸载试验，已知C=12kPa, $ =36o当6=200MPa时，按莫尔 澤伦判据，卸载达到破坏的最大围压 c是多少？2ccos申 + be（1 + sin 申）解：按莫尔 释论

6、判据： j 型3S ，由C=12kPa, $ =36o 5=200MPa。代入上1 -sin 式得 昭=51.91MPa。计算题(1)如图a,在岩石试样中存在一结构面，a.试证明按莫尔-库伦强度准则导出的强度判据为：sin(2P 十) +sin+ 2Ccos1 sin(2R+) _sin sin(2+) _sin 式中C、$为结构面参数。crd解：解：a. 由图b知，o o =32sin_ sin 180 - 2 川孑T（G -6）/2 c ctg 一 G 6 /2sin2c ctg : ；3 sin 二 sin（2 _:）（g匕）化简即可得:sin （2卩：）si n2C cos证毕;C3

7、十sin（2I：，J -sinsin（2 1：）sin(2)地下岩体中有一结构面，其倾角为40o=当在地下200m深处开挖一洞室，如果利用上题的公式，仅考虑岩体自重应力，问该结构面在该洞室处会否滑动？(已知丫 =26 kN/m 3,卩=0.17结构面C=0.4MPa , $ =28o)解：已知：-1衍，3= 7h , 丫 =26 kN/m 卩=0.17C=0.4MPa , $ =28o, 3 =40o,h=200m所以由公式:sin（2,） sin _2C cos=03sin（2l： ：） sinsin（2 I： ：） sin0 17得：5= 26 200=5200 二3 二 26 200 =

8、 1065.061-0.173sin（24028 ） sin280.1720.4 10 cos28:士:疋26 疋 200 十sin（24028 ）sin281-0.17sin（24028 ）-sin28=4608.33852004608.34，故其不会滑动;九、岩体中的天然应力一、解释下例名词术语1、天然应力：人类工程活动之前存在于岩体中的应力，称为天然应力或地应力；2、重分布应力：地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀 变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力，这种应力称为重分布应力；二、简答题b、钻孔套芯应力解除法;主要地应力测试方法。答：a水压致

9、裂法;十、地下洞室围岩稳定性分析一、解释下例名词术语1、围岩：在岩体中开挖洞室，引起洞室围岩体中应力的重分布，应力重分布范围内的岩体叫做围岩;2、重分布应力：地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀 变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力，这种应力称为重分布应力；5、塑性圈（松动圈）：如重分布应力超过围岩强度极限或屈服极限，造成洞室周边的非弹性位移，这 种现象从周边向岩体深处扩展到某一范围，在此范围内的岩体称为塑性圈（松动圈）。二、简答题1、在静水压力状态下，围岩应力的分布有何特征？答：天然应力为静水压力状态时，围岩内重分布应力与B角无关，仅与 Ro和有

10、关，由于t=0 ,则为主应力，且 折、硏均为主应力，且 叽恒为最大主应力，of恒为最小主应力，其分布特征如图所示：CTCT 0OR2CT4、方形及矩形洞室的围岩应力分布有何特征?答：矩形状洞室的角点或急拐弯处应力集中最大；长方形短边中点应力集中大于长边中点，而角点处应力大，围岩最易失稳；当岩体中天然应力霜、闪相差较大时，则应尽量使洞室长轴平行于最大天然应力的作用方向。三、计算题(2) 圆形洞室的直径为 5m,洞中心埋深 610m,岩层密度27kN/m 3，泊松比0.25，试求：洞壁上 各点的应力值并绘成曲线 (0 = Oo 10o 20o、900。(公式7-25)解：w=rh=610 17/1

11、000=16.47MPa ,入=/-卩)=1/3= h/ 0 , ch= ov/3=5.49洞壁上各点的应力；r =0 , y = 0，厂丁 - ；. h (1-2cos2v)亠 “(I 2cos2v)。j -16.47(1 -2cos2R/3 16.47(1 2cos2R =21.96 1 cos2二。601020304050607080900043.9242.6038.7832.9425.7718.1510.985.141.320洞壁上各点的应力值力应(4)已知 H = 100m , a = 3m, c = 0.3MPa , $ = 30o 丫 = 27kN/n3，试求: 力; b.允许塑

12、性圈厚度为 2m时的围岩压力。(公式7-37)a.不出现塑性区时的围岩压解：由题意得： 6二h = 2700kN/m2a.当不出现塑性区时，即R=a时:-a1 - si(6ctg2sin30-.1 - si n30 (2700 0.3 103 ctg30 )(a)1in30 -0.3 103 ctg30 a= 3428.46 Pab.当允许塑性圈厚度为2m时，即R = 2 3=5m时，2 sin：c ctg)W)5-c ctg2sin30 -.d - si n30 (2700 0.3 103 ctg30 )(|)1in30 - 0.3 103 ctg30= 901.69Pa岩体力学复习资料一、

13、简答题（5X 4）1、 什么是岩石的全应力应变曲线？ 岩石在单周压缩荷载作用下，应变随应力变化的关系曲线，包括（1）空隙裂隙压密阶段；（ 2）弹性变形阶段； （ 3）微弹性裂隙稳定发展阶段； （ 4）非稳定破裂发展阶段； （ 5）破坏 后阶段。2、岩石的蠕变？ 岩石的应力保持不变，应变随时间增加而增长的现象。3、岩体的结构面？ 是指地质过程中在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带， 又称为不连续面或带。4、RQD 法？取值方法？钻探取芯的岩芯完整程度与岩体的原始裂隙、 硬度、 均质性等状态相关， 钻探取芯的岩芯复 原率 （岩芯采 取率）可表征 掩体质量 ，该表征指标

14、称之为岩 体质量指标（ RQD ） RQD=Lp/L X 100%（Lp:大于10cm的岩芯累计长度；L :岩芯取芯进尺总长度。5、地应力？ 地应力是指存在于地层中未受扰动的天然应力，也称原岩应力、岩体初始应力或绝对应力。6、岩石的渗透性？岩石在一定的水力梯度（I ）或压力差作用下，水渗透或穿透岩石的能力。 二、简答题（ 6X 6）1、岩石与岩体的区别与联系。岩石是由矿物 +岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成德自然物体，岩体是由岩石、地质部 连续面和不连续面内填充物组合成的天然地质体， 岩体由于结构面的存在强度远低于岩石的 强度。2、 岩石的强度有哪几种类型；由那几个实验确定其特征值? 岩石的

15、强度有:单轴抗压强度（单轴压缩实验） 、抗拉强度 （直接拉伸试验法，劈裂试验法， 点载荷试验法，抗弯法试验 ）、抗剪强度（抗剪断试验） 、三轴抗压强度（真三轴加载实验， 常规三轴加载实验） 。3、岩体的变形曲线可以分成哪几种类型；各有什么特点？（1 ）岩体压缩变形曲线，特点:岩体的破坏过程一般呈柔性特征，通常岩体完整性越差， 岩体越破碎， 应力下降就越小， 岩体脆性越差； （ 2）岩体剪切变形曲线， 特点: 屈服点以后， 岩体内某个结构体或面可能先被剪坏， 出现应力降， 未达到峰值是甚至有多次应力降， 当应 力降达到一定值时未剪坏部分瞬间破坏， ，并伴有大的应力降，随后产生稳定滑移；（ 3）岩

16、体法向变形曲线，特点:法向变形的曲线各异，按 P-W 曲线和变形特征大致可分为:直线 型、上凹形、上凸形、复合形。 （ 4）岩体剪切变形曲线，特点:沿结构面剪切和剪断岩体的 剪切曲线明显不同，同时，沿平直光滑结构面和粗糙结构面的剪切曲线也各异。7、围岩分类及考虑的因素。围岩分类分为：把围岩分为 IV类；考虑的因素有：岩石结构面及组合状态、岩体特性、 地下水状态、岩体结构、岩石强度指标、岩体声波指标、岩心质量指标RQD 。11 、水压致裂法基本测量原理。在竖直钻孔内封隔一段，向其中注入高压水；压力达到最大值Pb后岩壁破裂压力下降，最终保持恒定以维持裂隙张开；关闭注液泵，压力因液体流失而迅速下降，

17、裂隙闭合，压力降 低变缓，其临界值为瞬时关闭压力P。；完全卸压后再重新注液，得到裂隙的重张压力Pr以及瞬时关压力P。：最后通过印模器或钻孔电视纪录裂缝的方向，由Pb, Pr, P。就可以确 定水平应力和岩体的抗拉强度。12、什么叫套孔应力解除法，基本原理和实验步骤？ 套孔应力解除法即全应力解除法，其基本原理是在钻孔孔底部位安装位移和应变测量元件， 利用套芯钻头实现套孔岩芯的完全应力解除， 通过测量套孔岩芯应力解除前后钻孔孔径的变 化、孔底应变变化或孔壁表面应变变化值来确定地应力值及其方向；实验步骤：（1）选定测量岩体表面，并采用大孔径钻头钻孔至测量岩体一定深度部位；（2）在大孔径孔底钻与选用探头直径匹配的同心小孔，