长安大学岩体力学复习资料

1、岩石力学复习题一、 名词解释1、 地质体：由一定的岩石组成的和具有一定构造特征的，并占据地球上一定空间的实体。2、 岩石：地壳中由地质作用所形成的、由造岩元素构成的玻璃质或矿物的天然集合体，具有一定结构构造和变化规律的固体物质。3、 岩体：在地质历史过程中所形成的，已经遭受过变形和破坏，具有一定物质成分和结构并赋存于一定地质环境中的地质体，在岩体力学中作为力学研究对象时，称为岩体 。4、 工程岩体：在岩体内部或表面修建或构造的任何工程为岩体工程，岩体工程所涉及的岩体为工程岩体。5、 岩体结构：结构面和结构体在岩体内的排列组合形式，称为岩体结构。6、 结构面：岩体内的开裂的或易于开裂的界面（包括

2、物质分异面和不连续面）统称结构面。7、 岩体的不连续性：包括岩性不连续性和结构不连续性。岩性不连续性：指岩体内岩石性质沿一些界面发生突变；结构不连续性：指岩体中一系列宏观分离面，如断层、节理、劈理等。8、 岩体的非均质性：岩体的物理力学性质随所测点的空间位置不同而有差异的性质。9、 岩体的各向异性：岩体的物理力学性质随取向不同而具有明显方向性差异的性质。10、 岩体力学：研究岩石和岩体力学性态的理论和应用的科学,是力学的一个分支。11、 岩石的饱水率：即饱和吸水率，指岩石在高压（15MPa）或真空条件下吸入水的质量与岩石颗粒质量ms之百分比。12、 岩石的可溶性：岩石在水溶液中被溶解的性质。1

3、3、 岩石的崩解性：岩石与水相互作用时失去粘性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。14、 岩石的软化系数：岩石饱水状态的抗压强度与其干燥状态的抗压强度的比值。15、 强度损失率：饱水岩石在-2525条件下，反复冻结融化25次（视当地工程要求，有的要求冻融100200次或更多），冻融试验前后抗压强度之差与试验前的抗压强度的比值，以百分数表示。16、 残余碎胀系数：破碎后的岩石，经过一段时间压实后，其体积（Vh）与破碎前体积（Vo）之比。17、 结构面的产状:结构面在空间的分布状态。（对岩体稳定性和建筑物安危起重要作用）18、 岩石质量指标：即BQD，是一个钻孔中长度大于和等于10cm的单块岩心长

4、度总和与岩心进尺长度之比。19、 起伏角：由起伏差（a）与波长（L）计算：i=arctan(2a/L).20、 张开度：结构面两壁间的垂直距离，除水和空气之外，壁间无充填物。21、 软弱夹层：岩体中的在岩性上较上下相邻层显著减弱，厚度超过接触面的起伏差，但较相邻岩层明显较小的薄岩层或透镜体。22、 地应力：在漫长的地质年代里，地球经过各种动力运动过程（如板块边界受压、地幔热对流、地质构造运动、地球旋转作用、重力作用、岩浆侵入作用等），地壳物质产生各种内应力效应，称为地应力。23、 构造应力场：一定区域内具有成生联系的各种构造行迹在不同部位应力状态的总体。24、 岩爆：在地下硐室施工过程中，由于

5、高地应力的存在，岩体中积蓄的大量弹性应变能突然释放，岩体出现瞬时的脆性破坏，破坏时发出响声并抛出岩块和岩片。（大规模者称岩爆、小规模称岩射、缓慢脆性破坏称剥落）25、 力学性质：物体（材料）为抵抗外力而维持自身稳定和平衡所表现出来的性质。26、 峰值强度：岩石应力应变曲线上对应最大应力值。27、 残余强度：在峰值强度后，岩石并非完全丧失承载力，而仍然保持较小的承载力，此时所对应的强度称为岩石的残余强度。28、 长期强度：岩石的强度是随外荷载作用的时间的延长而降低的，通常把作用时间t的强度S称为岩石的长期强度。29、 弹性滞后：在弹性变形部分，其中大部分一经卸荷即很快恢复，但还有一部分需经过一段

6、时间才缓慢恢复，该现象称为弹性滞后效应。30、 回滞环：由于弹性滞后和塑性变形，使得应力应变曲线上的卸荷曲线与其本次的加荷曲线不重合且不能回到原点，而且重新加荷曲线也和上次卸荷曲线不重合，二者构成一个封闭的环，称之为回滞环。31、 应变强化：在峰值前，塑性变形总量不断增加，但每次循环中的增量却逐渐减小，而且循环次数越多，岩石越接近于弹性体，此现象称为岩石的应变强化。32、 应变弱化：在峰值后，岩石并没有完全丧失承载力，在某点卸荷，其中一部分变形也是可以恢复的，但曲线斜率随加荷次数而逐渐降低，且每一次加荷曲线均有一比峰值低的最高点，此现象称为岩石的应变弱化。33、 岩石的记忆：当荷载回升到开始卸

7、荷点的值时，曲线并不按该重新加载曲线的斜率趋势上升，而是按初级加荷曲线上升，表明岩石受荷过程并没有改变岩石的力学性质，就像岩石具有记忆自己的固有性质的能力，把这种能力称为岩石的记忆。34、 疲劳强度：在循环荷载下，岩石会在比峰值低的应力水平下破环，这种现象称为岩石的疲劳破坏。35、 弹性模量：弹性范围内轴向应力与轴向应变之比。36、 泊松比：岩石在单向受压条件下，横向应变与纵向应变之比。37、 脆性破坏:结构、构件或岩、土体在破坏前无明显变形或其他预兆的突发性破坏类型。38、 延性破坏:结构或构件在破坏前有明显变形或其他预兆的破坏类型。39、 流变性：物质在外部条件不变的条件下，应力或应变随时

8、间而变化的性质。40、 松弛：物体变形保持一定，内部应力随时间增长而逐渐减小的现象。41、 蠕变：在大小和方向都保持不变的外力作用下，变形随时间不断增长的现象。42、 应力-应变全过程曲线:反映岩石在压缩条件下由变形到破坏的全过程关系曲线。分五阶段：压密阶段、弹性变形阶段、微裂隙发生和稳定发展阶段、微裂隙加速扩展阶段、破坏后阶段。43、 弹性变形：岩石在外力作用下产生变形，当外力取消后，岩石的变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称为弹性变形。44、 塑性变形：岩石在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后，岩石的变形不能恢复原状的一种物理现象。45、 单位法向

9、刚度: 反映结构面产生单位法向变形的法向应力梯度。不是常数，与应力水平有关。46、 常刚度变形：岩石的弹性模量并不因围压的增高而明显改变，而是基本保持常数，称为常刚度变形。（表现为剪切刚度系数保持为常数）47、 结构面稳滑：指沿剪切面不间断地相对缓慢地稳定滑动，在位移滑动过程中差应力保持不变，应变能得以连续释放而不积累。48、 结构面粘滑：在结构面剪切过程中，剪应力和剪位移并不总是稳定变化，剪应力时常出现断续的张弛，剪位移时常发生急跃的现象。49、 结构面爬坡：岩体受剪产生沿结构面的滑动，滑动面为波状或锯齿状的不平整平面，在法向应力较小时，会产生上部结构体剪切隆起的现象，叫做爬坡，若法向应力较

10、大，则结构面上的波状或锯齿状被剪断，叫做啃断（剪断）。50、 结构面剪断：岩体受剪产生沿结构面的滑动，滑动面为波状或锯齿状的不平整平面，若法向应力较大，则结构面上的波状或锯齿状被剪断，叫做啃断（剪断）。51、 剪胀：结构面滑移过程中，不仅产生切向位移，也有法向位移，从而使结构面总体张开，岩体体积膨胀，这种现象即为剪胀。52、 峰值剪胀角：剪胀角为剪切时的剪切位移之轨迹与水平轴之夹角。当剪应力达到峰值抗剪强度时的剪胀角为峰值剪胀角。53、 震源：地球内部发生地震的地方。54、 震中：震源在地球表面上的投影点。55、 震中距：地面上任何一个地方或地震观测台(站)到震中的直线距离。56、 震中区：震

11、中附近的地区。强烈地震时，破坏最严重的地区，称为极震区。57、 震源深度：从震源到地面的垂直距离。58、 体波：是通过地球体内传播的一种地震波，分为纵波和横波。59、 纵波：又称压缩波，质点的振动方向与波的传播方向一致，靠介质的扩张与收缩而传递，其传播速度约56kms，振动的摧毁力较小。60、 横波：又称剪切波，质点的振动方向垂直于波的传播方向，为各质点间发生的周期性的剪切振动，其传播速度34kms，振动摧毁力较强。61、 面波：沿地表面传播的地震波。面波的传播速度最小，每秒只有3km多，但振幅大，故对地面的破坏最大。面波又分为瑞利波(R)和勒夫波(Q)。62、 瑞利波：波的传播是质点在波的传

12、播方向和地表面法向组成的平面内作椭圆运动，与该平面垂直的水平方向没有振动，似在地面上滚动。63、 勒夫波：波传播时，质点在与传播方向相垂直的水平方向运动，即呈地面水平运动或者在地面上呈蛇形运动。64、 地震震级：它是地震震源释放出的能量大小的一种量度，可表示地震本身强度大小的等级。它的最初定义(里希特)是：距震100km处用标准地震仪(周期0.8s，阻尼系数0.8，放大倍数2 800)实测最大水平地动位移的对数来确定。例如：当测得的振幅10mm，即10 000m时，它的对数为4，地震定为4级。65、 地震烈度：地震烈度是对地震时地表和地表建筑物遭受影响和破坏的强烈程度的一种量度。66、 基本烈

13、度：指一个地区在今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度,即现行中国地震烈度区划图规定的地震烈度。67、 场地烈度：是指建筑物场地因地质、地貌、地形和水文地质条件等的不同而引起的地震基本烈度的降低或提高的烈度。一般比基本烈度提高或降低半度至一度。68、 设计烈度：根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及国民经济的条件，对不同建筑物将建筑场地烈度按国家批准权限审定加以调整后的抗震设防烈度。69、 振动液化：地基中较疏松的饱和砂土，在周期性的地震荷载作用下，孔隙水压力逐渐积累，甚至达到可以完全抵消有效应力时，使土粒便处于悬浮状态，而接近液体的特性。这种现象称为液化。70、 地震海啸：地

14、震时海底的上下波动引起海洋水体的波动，以每小时数百公里的速度向四周传播。地震海波在海洋中的传播是非常隐蔽的，因为它的波辐通常不超过1米，而两波峰的间距可达100700公里。但地震海波到达浅海及岸边时便发生了变化，波速减慢(50km/h)、但涌浪加高(可达30m)， 形成海啸。71、 岩体质量：岩体的工程质量，即从工程角度来看岩体的优劣程度和对工程的适宜程度。72、 BQ: 以岩石坚硬程度和岩体完整程度来衡量岩体的基本质量的岩石质量分级体系。BQ=90+3RC+250KV.73、 RMR: 指岩体地质力学分类，RMR=A+B+C+D+E(+M)A代表岩石强度；B代表RQD；C代表结构面间距；D代

15、表结构面形态；E代表地下水状态；M代表其它因素。简答题1、 地质体和岩体在概念上有哪些区别？答：（1）岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。 （2）就具体问题研究而言，岩体即为地质体的一部分。 （3）岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。有时将土地作为一种特殊岩体对待。2、 岩体和岩石的各自特征是什么？两者有何区别和联系？答：特征：岩体：不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性；岩石：是一种地质材料，是组成岩体的固相基质，是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质； 区别联系：（1）岩体赋存于一定地质环境之中，地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实

16、验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。（2）岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造面，如不整合、褶皱、断层、节理，裂隙等而岩石相对完整。（3）一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。（4）岩体是地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。3、 岩体力学的一般工作程序（步骤）和主要研究方法？答：工作程序：岩体工程地质信息采集岩体工程地质力学模型岩体稳定性评价岩体工程设计岩体工程施工岩体性态监测；主要研究方法:工程地质法、测试试验法、理

17、论研究法、综合研究法4、 岩体的组成要素是什么？答：物质成分（岩石）、结构（结构体、结构面）、赋存环境（应力场、温度场、渗流场、其他物理场）5、 从工程地质研究的角度，简述岩石的主要造岩矿物及其基本性质？答：1、可溶性矿物，如岩盐、石膏、芒硝等，在适宜条件下可溶解于水，减少岩石的固相成分增加空隙比，使岩石结构变松、力学性能降低、渗透性提高。2、易风化矿物，其稳定性取决于矿物的化学成分迁移活动性、矿物结晶特征、矿物生成条件。3、粘土矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、绿帘石等，粘土岩在漫长的成岩作用后已失去胶体的活动性，但在水的长时间作用下活动性可以复苏。4、其它不稳定矿物，主要指黄铁矿硫化

18、物，它们极易氧化在氧化过程中生成硫酸。6、 岩石颗粒间的联结有哪几种？联结强度如何？ 答：按联结性质分类：结晶联结联结强度最强、胶结联结联结强度居中、水胶联结联结强度最弱。7、 岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？答：1、岩石的重力特征。指标：颗粒密度s=ms/Vs（ms为颗粒质量，Vs为颗粒体积）；岩石密度= m/V；干密度d= ms/V；容重=W/V=g。2、岩石的空隙率n=Vv/V*100。3、岩石的吸水性。指标：吸水率=mw1/ms*100（mw1为一般大气压下岩石吸入水的质量）；sat=mw2/ms*100（mw2为岩石在高压或真空状态下的吸水质量）；饱水系数Ksat=/sat

19、。4、岩石的透水性。指标：渗透系数K=v/grad(Z+p/w)（v渗流速度，Z位置高度，p水压力，w水的容重）。5、岩石的可溶性、膨胀性、崩解性无指标6、岩石的软化性。指标：软化系数KR=Rc/c（Rc为饱水状态下抗压强度，c为干燥状态下抗压强度）。7、岩石的抗冻性。指标：强度损失率RL=(c1-c2)/ c1（c1冻融前抗压强度，c2冻融后抗压强度）质量损失率Km=(md1-md2)/md1（md1冻融前干质量，md2冻融后干质量）8、岩石的碎胀性。指标：碎胀系数kp=Vh/Vo（Vo、Vh破碎前后体积）8、 结构面按其成因通常分为哪几种类型？各自有何特点？答：成因类型：（1）原生结构面在

20、成岩过程（建造过程）中形成的结构面。其特征与岩体成因紧密相关，它包括沉积结构面、火成结构面和变质结构面。（2）构造结构面岩体在改造过程中受构造应力作用产生的破裂面或破碎带，如劈裂、节理、层间错动及断层等。它是岩体中分布最广的一类结构面。结构面的产状空间分布取决于构造应力场与岩性条件，他们的力学成因、规模、发育历史及次生变化影响并制约着岩体的工程地质性质。（3）次生结构面次生结构面是指岩体在外营利（风力、卸荷、地下水、应力应变、人工爆破等）作用下形成的结构面。其特点是局限于岩体表层，规模小、数量多、多呈无序性，不平整和不连续状态。它们往往是受原生结构面和构造结构面控制的，或在此基础上发展起来的。

21、9、 简述结构面定量统计的内容？答：（1）产状（结构面的空间分布状态）；（2）组数（岩体中交叉分布的结构面组数）；（3）间距（同组结构面法线方向上该组结构面的平均距离）；（4）延展性（在一个暴露面上能看见的结构面迹线的长度）；（5）粗糙程度（结构面的固体表面相对与它的平均平面的凹凸不平程度）；（6）结构面壁的抗压强度（结构面两侧岩壁的等效抗压强度）；（7）张开度（结构面两壁间的垂直距离，除水和空气外壁间无填充物）；（8）充填特征 （硬性结构面、软弱结构面）；（9）渗流特征（结构面中是否存在渗流及渗流量）；（10）块体尺寸。10、 泥化夹层有何特性？答：结构上：由原岩的超固结、胶结式结构变成了泥

22、质散体结构或泥质定向结构；成分上：粘粒含量较原岩增多，可达70%，物理化学成分与原岩基本一致，高含量粘土矿物，含盐量低、游离氧化物增加；厚度上：泥化夹层发生在软硬相间的岩层组合和原生软弱夹层的条件下，通常被限制在相对坚硬岩层之间发育。产状上：大多数泥化夹层由原生软弱夹层发育而来，其分布受到原生软弱夹层的控制，故它们的产状完全一致；物理状态上：干密度较原岩小，天然含水率超过塑限介于塑限和液限制间，膨胀量和膨胀力大小与矿物类型及有机质含量有关；力学性质上：较原岩大大降低，仅与软弱或松软土相似。11、 试述自重应力场与构造应力场的区别和特点。答：自重应力场是岩体自重应力在空间的有规律分布；构造应力场

23、是一定区域内具有成生联系的各种构造形迹在不同部位应力状态的总称。两者都是天然应力场的组成部分，自重应力场是由上覆岩体的重量引起的，而构造应力是空间和时间的函数，是随构造形迹的发展而变化的非稳定应力场。12、 简述地壳浅部地应力分布的基本规律。答：地壳浅层岩体中绝大部分应力场是以水平应力为主的三向不等空间应力场，三个主应力的大小和方向是随空间位置而变化的。13、 简述高地应力区的标志。答：（1）饼状岩芯；（2）岩爆、剥落、锤击有哑声；（3）隧道（隧洞、巷道）大变形、钻孔缩径；（4）隧道变形破坏具有相同的方式或形式；（5）软弱夹层挤出；（6）岩体现场物理力学指标高于室内；（7）其它：不透水性。14

24、、 解释单轴压缩作用下，岩石变形全过程的特征及其内在本质。答：岩石单轴压缩全过程分以下几个阶段：压密阶段，此阶段岩石中原有空隙在荷载作用下逐渐被压缩而闭合，试件体积减小。弹性阶段，随荷载的加大岩石中裂隙进一步闭合，空隙被压缩无新的裂隙发展表现为弹性变形。微裂隙发生和稳定发展阶段，当应力超过弹性极限后，岩石中原有裂隙开始发展并产生新裂隙，表现为应变的增加速率大于应力的增加速率。微裂隙加速扩展阶段，应力超过屈服极限并逐渐增大的过程中，岩石内部裂隙加速扩展并局部出现宏观裂隙，当裂隙扩展为贯通的破裂面是，岩石即发生破坏。15、 循环加荷作用下岩石的力学性质？答：1、逐渐循环加载：、弹性滞后；、回滞环；

25、、峰值前应变强化；、峰值后应变弱化；、岩石的记忆2、反复循环加载：岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏，即疲劳破坏。疲劳强度非定值，与循环荷载持续时间有关。存在一个极限应力水平，当最大应力低于这一应力水平时，应变在达到一定值后不再增长，即不发生破坏16、 三向作用下岩石的力学性质？答：1、岩石在围压条件下的应力应变关系；2岩石在围压条件下的破坏方式及机制；3围压对岩石极限强度的影响；4岩石的莫尔包络线特征。（附说明：三向作用下岩石与单轴压缩条件的应力应变曲线类似有弹性变形阶段、塑性变形阶段、应力下降阶段、摩擦阶段。不同围压下变形特征不同：高强度坚硬致密岩石曲线斜率受围压影响小基本不变即弹性模量

26、不因围压增高而改变，表现为常刚度变形。对任何岩石当围压达到一定水平是，以塑性变形为主与之对应的破坏由脆性转为延性。随着围压的增大，岩石的三轴极限强度也增大，但其增大的速率依岩性的不同而不同，对脆性破坏的岩石其极限强度随围压的增长很快，而延性破坏时，极限强度随围压增长缓慢。）17、 岩体结构面粘滑的特征、机制和影响因素？答：粘滑特征：岩石表面突然向前滑动、锁住，然后又开始滑动，如此反复进行。粘滑机制：松弛振荡机制：最初是通过光滑结构面开始粘滑研究的。由于动摩擦小于静摩擦使得结构面突然向前滑动锁住，然后又开始滑动如此反复形成张弛、跳跃式的粘滑现象称为松弛振荡。脆性破坏机制：粘滑不仅仅出现在磨光面上

27、，在粗糙的结构面上也较普遍的发生。由于表面存在大量的凸起体，且一般都呈嵌合接触，若剪切面上法向压力大到足以抑制上部块体升高并沿凸起体爬坡时，在剪切力作用下将凸起体剪断或使凸起体在相对面上犁刻凹槽。当凸起体一旦破坏阻抗立即下降。凸起体蠕动机制：由于蠕动凸起体嵌入到相对的结构面中，使接触面增加，当继续加力至滑动时随着滑动的开始，接触面减小导致摩擦阻力突然降低而产生粘滑。影响因素：矿物成分、应力状态、应变速率、填充物、孔隙率、温度、水及空隙压力。18、 石蠕变一般包括哪几个阶段？各阶段有何特点？答：瞬时变形阶段：加荷后立即发生变形。初始蠕变或阻尼蠕变阶段：应变在最初随时间增长较快，但其增长速率随时间

28、逐渐降低。等速蠕变阶段：应变随时间呈近似直线的增长。加速蠕变阶段;应变及应变速率均随时间增长而增长，表明变形加速直至破坏。19、 简述不同形态结构面剪切强度特征。答：1、平直型硬性结构面：平直型无填充的硬性结构面，其力学性质主要取决于两壁岩石性质、结构面粗糙度、粘聚状态、干湿程度、发向应力；2、波状结构面：在较小正应力作用下发生剪胀，在正应力较大时发生剪断；3、台阶状硬性结构面：阻止滑块的阻力有结构面段的抗剪强度与完整岩段沿层面方向的抗剪强度两部分组成。4、非贯通性结构面：发生剪切时，结构面与为贯通的“岩桥”都起抗剪作用。20、 岩体与岩石的变形有何异同？答：岩体的变形包括体积变形、形状变形、

29、位置变形，总体而言分为结构体变形（包括材料的弹性、塑性和粘性以及结构体的滚动和转动变形等）和结构面变形（包括压缩闭合或挤出变形、错动或滑动流动变形等），而岩石由于整体比较完整不存在结构面，故岩石的变形主要是结构体的变形而没有结构面的变形。21、 岩体压缩变形曲线可分几类？各类变形曲线有何特点？答：A直线型：反映岩体加压过程中变形随压力成正比增加，直线型又分两类，A-1型与A-2型。A-1型：曲线斜率陡，呈直线，岩体刚度大，退压后岩体变形几乎恢复到原点，以弹性变形为主。A-2型：曲柄斜率缓，呈直线，岩体刚度很低，退压后岩体变形只能部分恢复，有明显的不可恢复变形和回滞环，岩体变形不是弹性的。B上凹

30、型：B-1型：每次加压曲线的斜率随着加压退压循环次数增加逐渐变大，即岩体刚度增大，各退压曲线较缓且相互近于平行，变形系数随压力增加而减小，岩体弹性变形逐渐增大。B-2型：加压曲线斜率随压力增大而逐渐变大，即岩体刚度增大，各卸荷曲线很陡，在卸荷后，变形大部分不可恢复。C下凹型：每次加压曲线在应力较小时近于平行，而有应力较大时逐渐变缓，变形系数随压力增加而增加。D复合型：岩体受压时的力学行为复杂，同时岩体受压的边界条件又随压力的增大而改变。22、 简述岩体抗剪强度参数该如何选取。答：对岩体破坏机理加以分析，并结合工程建筑物的工作状态和要求，确定选值标准，通过数理统计而获得强度参数。选值标准（即抗剪

31、强度准则）主要有比例极限准则、屈服极限准则、极限强度准则、残余强度准则、剪胀准则、长期强度准则、最大允许位移准则、剪切变形速率准则等。23、 简述岩体力学性质的影响因素。答：岩体力学性质影响因素有两个方面：1、岩体的内在因素即岩石的成分、结构及岩性、岩体结构；2、外部条件即地下水、地应力、地热及作用力特点。24、 简述岩体力学性质法则。答：1、爬坡效应法则。切向变形过程中爬坡效应由结构面形态和粗糙度、岩石强度及围压大小共同决定；2、各向异性效应法则。与岩体结构密切相关、随围压的增加而减弱；3、尺寸效应法则。即力学性质随试件尺寸大小而变化。25、 简述岩体的工程地质分类与质量分级的区别和联系。答

32、：区别：根本区别在于服务对象。分类的服务对象：工程地质和岩体力学工作者，着重解决一般问题，一般不涉及具体工程；分级的服务对象：岩体工程的设计和施工人员，直接为具体岩体工程的设计和施工服务。 联系：岩体的工程地质分类必须以岩体质量为基础，是工程岩体质量分级的归宿；而岩体质量分级也是岩体工程地质分类的深化和发展，属于岩体工程地质分类范畴。26、 Q分类法和RMR分类法中各考虑了岩体的哪些因素？答：Q分类法:岩石质量指标、结构面组数、结构面粗造度系数、结构面蚀变程度系数、裂隙水折减系数、地应力折减系数。 RMR分类法：岩石强度、岩石质量指标、结构面间距、结构面形态、地下水状态。27、 岩体质量分级在

33、工程中如何应用？答：1、工程地质分类的基本依据之一；2、工程地质和岩体力学定量化的研究；3、岩体工程的设计和施工：如规划、勘察、加固、支护、地下工程等。二、 论述题1、 从岩石力学的角度分析岩质边坡病害的发生机理和研究方法。答：机理：崩塌：块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。其成因是由于风化等原因减弱了节理面的内聚力或也可能是由于气温变化、冻融松动岩石的结果，或是由于植物根系生长造成膨胀压力，以及地震、雷击等原因而引起；滑坡：岩体在重力作用下，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。其成因是由于岩体中存在有软弱结构面（层面、断层、裂隙），岩体在重力的作用下，克服了滑面底部与两侧的阻力而引起沿软弱面的滑动

34、。滑面的倾角必须大于滑面的内摩擦角，否则无论坡角和坡高大小如何，边坡都不会滑动。研究方法：极限平衡法、数值分析法、有限单元法等2、 岩石力学与土力学在研究对象、研究方法、物理性质、力学性质和渗透性等方面有何异同点？答：研究对象：岩石力学-岩石、岩体、岩体工程；土力学-土体。研究方法：岩石力学-工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法；土力学-实验室测定法、野外现地测定法、理论分析法、综合研究法。物理性质：岩石力学-岩石的重力特征、空隙性、吸水性、透水性、可溶性、膨胀性、崩解性、软化性、抗冻性、碎胀性、压实性、热（力）学性质等；土力学-碎散性、三相体系、自然变异性。力学性质:岩石力学-岩石

35、为抵抗外力而维持自身稳定和平衡所表现出来的性质，包括变形性质和破坏性质；土力学-土体的自重应力、自身以外的荷载引起的附加应力、土的压缩性、抗剪强度。渗透性：岩石力学-岩石透水性取决于岩石中空隙的大小、数量、方向和连通情况，完整岩体的透水性与其组成的岩石相近。岩体的渗透分为：孔隙型、裂隙型、岩溶管道型；土力学-水在土体孔隙中流动，土具有被水等液体透过的性质。3、 从基本特征、物理性质、力学性质、赋存环境等角度讨论岩体、岩石的区别。答：基本特征：岩体：不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性；岩石：是一种地质材料，是组成岩体的固相基质，是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质。物理性质：岩

36、体：结构面产状、结构面组数、结构面间距、延展性、粗糙程度、风化程度、张开度、充填特性、渗流、块体尺寸；岩石：重力特征、空隙性、吸水性、透水性、可溶性、膨胀性、崩解性、软化性、抗冻性、碎胀性、压实性、热（力）学性质等。力学性质：岩体：法向压缩变形、岩体抗拉强度、岩体的抗剪强度、岩体的剪切变形；岩石：为抵抗外力而维持自身稳定和平衡所表现出来的性质，包括变形性质和破坏性质。赋存环境：岩体：地应力场、温度场、渗流场、其它物理场；岩石：没有赋存环境4、 从岩石力学的角度分析3.11日本9级地震的成因机理和破坏特点？答：按照地震的成因可分为构造地震、火山地震、陷落地震和人工触发地震。3.11日本地震属于构

37、造地震，是由于地壳运动引起的，地壳运动使地壳岩层发生变形并产生应力集中，当应力积累超出岩体的强度时，地壳岩层的薄弱处瞬间发生断裂，积累的大量能量迅速释放，形成弹性振动传播至地面，形成地震。构造地震的特点是活动性频繁，延续时间较长，影响范围最广，破坏性最大。破坏特点：（1）大地抖动对建筑物产生的直接破坏。 （2）砂土液化导致地面沉陷变形，地基产生巨大沉降和建筑物严重倾斜。 （3）大地的错断和裂开，从而破坏各种输送管线、铁路、桥梁、大坝等。 （4）地震引起的重大滑坡破坏。 （5）土的震陷导致建筑物产生差异沉降而倾斜。 （6）引发海啸，这是严重地震灾害的主因。岩体力学复习资料一、 简答题（5

38、5;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，该表征指标称之为岩体质量指标（RQD）; RQD=Lp/L&

39、#215;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。7、岩爆？处于高地应力状态下的围岩，在地下洞室开挖过程中，由于洞室周围应力集中而引起岩体贮存大量的弹性应变能得到突然释放，致使围岩向着临空方向产生脆性爆裂以弹性迸发出声响的一种动力地质现象。8、岩石的松弛？是指应变保持不变时，应力随时间的增加而减小的现象。9、 新奥法？在岩体或土体中设置的以使地下洞室的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目

40、的地设计施工方程，利用围岩的自承作用支撑隧道。二、简答题（6×6）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

41、过程一般呈柔性特征，通常岩体完整性越差，岩体越破碎，盈利下降就越小，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超结构面的剪切曲线也各异。4、岩体边坡稳定性的影响因素。（1）边坡岩体中的结构面，岩体的破坏总是沿着相对阻力较

42、小的面发生，由于软弱结构面方向岩体抗剪强度最低，所以，软弱结构面就成为了影响边坡稳定性的控制因素；（2）边坡形态与几何特征的改变，开挖人工边坡时若切露了控制边坡稳定的主要软弱结构面，会导致边坡岩体的变形与破坏；（3）边坡岩体力学特性，各种地质作用会改变边坡岩体力学特性，往往使边坡岩体强度减小，大大降低了边坡岩体稳定性，使边坡变形与破坏；（4）边坡的作用力，区域构造力的变化、地震、爆破、地下静水压力与动水压力及施工荷载等，都使边坡直接受力，对边坡岩体的稳定性影响直接而迅速。5、岩石地基设置中要考虑的问题。（1）足够的地基岩体承载能力，以保证在外荷载作用下上部结构稳定与安全；（2）在外荷载的作用下

43、的岩石地基沉降值应满足建(构)筑物安全与正常使用的要求；（3）应确保外荷载作用下的较弱岩性岩石的地基不发生滑动破坏。6、岩体的结构类型，与之相对应的结构体的形式和结构面的发育特征。岩体结构类型级岩体结构块状结构体块裂结构-板状结构体板裂结构级岩体构造结构面贯通切割碎裂结构结构面断续切割断续结构无显结构面切割完整结构过渡型岩体结构：软硬结构面混杂、结构面无序状排列散体结构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。8、岩体强度确定方法：:(1)通过现场岩体力学试验侧定

44、,称为“岩体的试验强度”,(2)根据岩块的室内试验强度推断岩体强度,称为 “准岩体强度”,(3)通过所测定的岩块和结构面的力学参数,用图解和计算的方法求得岩体的强度,称为“岩体的计算强度”。9、岩石边坡常用的加固方法。 1)开挖和压脚: 上部开挖，下部压脚； 2)地面排水: 排水沟网； 3)地下排水: 排水孔、排水洞、排水垫层等；4)坡面支护: 喷混凝土、喷纤维混凝土、混凝土面板、沥青混凝土面板、锚杆和混凝土塞等；5)深层加固: 锚索(杆)、预应力锚索(杆)、锚固洞等；6)灌浆处理: 水泥灌浆和化学灌浆等

45、；  7)支挡措施: 各类挡土墙和防护网等。10、岩石地基沉降的来源。来源：一、由岩体本身的变形、结构面的闭合以及少量泥质夹层的压缩三个部分组合形成的地基沉降；二、由于岩体沿结构面剪切滑动产生地基沉降；三、与时间有关的地基沉降。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，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，P

46、r，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，以便安装量测探头；（3）利用专用装置在小孔中央部位安装好孔径变形计、孔壁应变计等测量探头；（4）用与大孔直径相同套芯钻头延深大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除。三

47、、分析题（2×10）（答案并不完全）1、结合课本172-173页分析图，弹性分析与弹塑性分析分别适用的情况？分析图主要从应力趋势，大小关系入手；弹性分析适用于：比较完整、强度高、连续性好的或地应力较小的裂隙岩体；弹塑性分析适用于：相对较破碎、强度低、连续性较差的。2、水坝坝基滑移面，坝基失稳的情况，解释公式中符号的含义。失稳情况：超过岩体的强度失稳，超过抗滑能力失稳。3、支护结构与围岩的相互作用（围岩位移及支护特性曲线）4、结合霍光-布朗准则阐述岩体地基承载力的确定方法。参考课本223页计算简图。四、论述题（2×12）1、工程岩体分类（3个以上）；论述它的分类依据。（1）岩

48、石质量指标（RQD）分类，分类依据：钻探取芯的岩芯采取率；（2）巴顿岩体质量（Q）分类，分类依据：岩体的完整性，结构面的形态、填充物特征及其次生变化程度，水与其他应力存在时对岩体质量的影响；（3）RMR分类，分类依据：完整岩石强度，岩石质量指标，节理间距，节理条件，地下水条件。2、岩石边坡稳定性计算极限平衡法有哪些（3个以上），与之相对应的因素分析。（1）平面破坏计算方法，主要适用于顺层岩质边坡以及沿基岩产生平面破坏的边坡稳定性分析计算，要求滑动体为整体刚体远动，对于滑动体内产生剪切破坏的岩质边坡稳定性分析计算误差相对较大；（2）楔形体破坏计算方法，主要适用于岩质边坡沿两结构面的交线滑动的楔形

49、体破坏的边坡稳定性分析计算，考虑张裂缝的水压影响，并允许两结构面有不同的强度参数和水压力以及边坡顶部地面倾斜的情况，还可用于锚固边坡的稳定性验算；（3）简化Bishop法，考虑了条块间作用力，适用于评价均质粘性及碎石堆土等斜坡形成的圆弧形或似圆弧形滑动滑坡。3、岩石边坡的破坏类型有哪些？岩石边坡稳定性分析的极限平衡法有哪些分别适用的破坏类型。(1)根据滑动面的形态特征，常见的破坏类型有：圆弧破坏、平面破坏、楔形体破坏及倾覆破坏；（2）岩石边坡稳定性分析的极限平衡法有：Fellenius法、Bishop法、Tayor法、Janbu法、Morgenstern-Price法、Spencer法、Sar

50、ma法、楔形体法、平面破坏计算法、传递系数法、Baker-Carber临界滑动面法；（3）平面破坏的滑坡可以选择平面破坏计算法；圆弧破坏的滑坡可选择Fellenius法或Bishop法；折线形破坏滑动面的滑坡可采用传递系数法、Janbu法；楔形四面体岩体滑坡可采用楔形体法；复合破坏滑动面的滑坡可采用Janbu法、Morgenstern-Price法、Spencer法；受岩体控制而产生的结构复杂的岩体滑坡可选择Sarma法。4、结合岩体力学的应用领域，论述基本研究内容和方法。1.岩石：是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。一般认为它是均质的和连续的。岩

51、体：是地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的具有一定结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。（区别是岩体包含若干不连续面。）结构面：岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面，它是在地质发展历史中，尤其是在地质构造变形过程中形成的。结构体：被结构面分割而形成的岩块，四周均被结构面所包围，这种由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体成为结构体。2.岩体结构分为六类：块状结构、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构3.风化作用：岩石长期暴露在地表之后，经受太阳辐射热、大气、水及生物等作用，使岩石结构逐渐破碎、疏松，或矿物成分发生次生变

52、化，称为风化。衡量岩石（块）风化程度的指标：（1）定性指标：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。（2）定量指标：风化空隙率指标Iw、波速比指标kv和风化系数kf等。岩石风化分级：未 微 中等 强 全4.相对密度Gs：岩石的干重量Ws（KN）除以岩石的实体积Vs（m3）（不包括岩石中孔隙体积）所得的量与1个大气压下4时纯水的重度（w）的比值。Gs=Ws / (Vsw)。相对相对密度是一个无量纲量，其值可用比重瓶法测定，试验时先将岩石研磨成粉末并烘干；然后用量杯量取相同体积的纯水和岩石粉末并分别称重，其比值即为岩石的相对密度。岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度，岩石中重矿物含

53、量越多其相对密度越大，大部分岩石的相对密度介于2.502.80之间。5.孔隙率n：岩石试样中孔隙体积Vv与岩样总体积V之比。孔隙比e：指孔隙的体积VV与固体的体积Vs的比值。6. 含水率w：天然状态下岩石中水的重量Ww与岩石 烘干重量Ws的百分比。w=WW / Ws ×100% 吸水率Wa：指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量Ww与岩样干重量Ws的百分率。wa=WW / Ws=（Wo-Ws）/ Ws ×100%7.渗透性：指在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。渗透系数的量纲与速度的量纲相同。（渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特性流体的物理化学

54、特性）8.膨胀性：指岩石浸水后体积增大的性质。岩石膨胀性一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示。 膨胀力Pe：指原状岩（土）样在体积不变时，由浸水膨胀而 产生的最大内应力。（常用平衡加压法测定）。膨胀率ep（）：在一定压力下，试样浸水膨胀后的高度增量与原高度之比，用百分数表示。9.崩解性：是指岩石与水作用时失去黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。这种现象是由于水化作用削弱了岩石内部的结构联结而造成的。10.软化性：指岩石与水相互作用时强度降低的特性。影响因素：矿物成分（亲水性可溶性）、粒间联结方式（结晶联结胶结联结）、孔隙率、微裂隙发育程度等。岩石的软化性一般用软化系数表示，软化系数是岩样饱水

55、状态下的抗压强度Rcw与干燥状态的抗压强度Rc的比值。c=Rcw/Rc ，软化系数总是小于1的。11.岩石的抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的性能。抗冻系数Cf：指岩样在±25的温度区间内，经多次“降温、冻结、升温、融解”循环后，岩样抗压强度下降量与冻融前的抗压强度的比值，用百分率表示。岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因：一是构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时由于矿物的胀缩不均而导致岩石结构的破坏；二是当温度降低到0°C以下时，岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。12.岩石强度：指岩石在荷载作用下破坏时所承受

56、的最大荷载应力。有抗压强度（单轴、三轴）、抗剪强度、抗拉强度。影响因素：岩石特性（矿物组成、结构特征、风化程度各向异性）环境条件（水、温度）试验条件（围岩大小、端部效应、试件形状和尺寸、加载速率）13.端部效应：加压板与试件端部存在摩擦力，约束试件端部的侧向变形，导致端部应力状态不是非限制性的而出现复杂应力状态。减小“端部效应”：将试件端部磨平，并抹上润滑剂，或加橡胶垫层等。使试件长度达到规定要求，以保证在试件中部出现均匀应力状态。5、 高径比h/D22.5为宜。6、 加载速率影响：加载速率增加，强度和弹性模量增加，峰值应力越明显。7、 围压影响：岩石抗压强度随围压增加而提高。通常岩石类脆性材

57、料随围压的增加而具有延性。8、 确定岩石抗剪强度的方法：直接剪切试验楔形剪切试验三轴压缩试验9、 库仑准则：若用和代表受力单元体某一平面上的正应力和剪应力，则当达到如下大小时，该单元就会沿此平面发生剪切破坏，即 式中：c黏聚力；f内摩擦系数。引入内摩擦角，并定义f=tan，这个准则在平面上是一条直线。若将和用主应力1和3表示（这里1> 3），则： 式中：剪切面法线方向与最大主应力1的夹角。 （库仑准则不适合3<0和高围压的情况。）10、 岩石典型应力-应变曲线：OA段：曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩石中初始的微裂隙受压闭合；AB段：接近于直线，近似于线弹性工作阶段；BC段：曲线向下弯曲，属于非弹性阶段，主要是在平行于荷载方向开始逐渐生成新的微裂隙以及裂隙的不稳定，B点是岩石从弹性转变为非弹性的转折点；CD段：为破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压强度RC。11、 弹性变形：能恢复的变形。塑性变形：不可