天津大学年《岩体力学》期末名词解释及简答题解析

1、岩石：构成地壳表层岩石圈的主体，由各种造岩矿物或岩层在地质作用下按一定规律，通过结晶联结或借助于胶结物粘结组合而成。岩体：在工程地质中，把工程作用范围内具有一定的岩石成分、结构特征及赋存于某种地质环境中的地质体称为岩体。岩石与岩体区别与联系：岩石是岩体的一部分；岩石强调的是其本身的岩性和物理、化学特征，而岩体强调的是在地质环境下岩石作为地质体的特征，如岩石性质、地质构造、强度、含水情况等等，包含的研究内容比岩石更广；它们的联系就是：岩体是由岩石构成的，不同的岩石构成的岩体其特点是不一样的。单轴抗压强度:岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度，或称为非限制性抗

2、压强度。5.试件在单轴压缩荷载作用下破坏时，在测件中科产生四种破坏形式：（1）.X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。（2）.单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。（3）.塑性流动变形，线应变10。（4）.拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生拉应力。这是泊松效应的结果。这种类型的破坏就是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。抗拉强度：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏是所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度，或简称为抗拉强度。抗剪切强度：岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度抗剪切强度分类：典型的非限制性剪切试验有四种(单面剪切试验，双面剪切试验，冲击

3、剪切试验和扭转剪切试验)巴西定理法:(-试件中心最大拉应力，p-试件破坏时压力D-直径，t-试件厚度)岩体的单轴和三轴压缩变形特征（1）岩体应力应变全过程曲线 在加载过程，结构面压密与闭合，应力应变曲线，呈上凹型。中途卸载有弹性后效现象和不可恢复残余变形。这是结构面闭合、滑移、错动造成的。完全卸载，再加载形成形式上的“开环型”曲线，这也是弹性后效造成的。峰值强度后，岩体开始破坏，应力下降较缓慢，仍有残余应力，这是岩体结构效应。（2）卸载时荷载不降至零时的应力应变曲线卸荷不降至零时的循环加载应力应变曲线呈“闭环型”。随着外荷加大、循环次数增多，闭环后效，这是结构面逐级被压密与啮合所致。闭环逐渐变

4、窄演变呈一条线，这是压密程度越来越高，弹性后效变小的原因。当卸荷至零并持续一定时间后，有较大回弹变形，这是弹性后效的表现。残余变形模量10.岩体剪切变形特征在屈服点前，变形曲线与抗压变形相似，上凹型。屈服点后，某个结构面或结构体首先剪坏，随之出现一次应力下降。峰值前可能发现多次应力升降。升降程度与结构面或结构体强度有关，岩体越破碎，应力降反而不明显。当应力增加到一定应力水平时，岩体剪切变形已积累到一定程度，没剪破的部位以瞬间破坏方式出现，并伴有一次大的应力降。随后产生稳定滑移11.影响岩石力学性质的主要因素有哪些？如何影响的？答：主要影响因素有：水、温度、加载速率、围压、风化程度等。水对岩石力

5、学性质影响：连接作用、润滑作用、水楔作用、空隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用等；温度对岩石力学性质影响：一般而言，随温度增高，岩石延性加大，屈服点降低，强度降低； 加载速率对岩石力学性质影响：单轴压缩实验时，荷载加载速率愈快，单位应变需用力愈大，反之愈小；围压对岩石力学性质影响：围压的存在使岩石的抗压强度显著增大；岩石的变形显著增大；岩石的弹性极限显著增大；岩石的应力-应变曲线形态发生明显变化；风化对岩石力学性质影响：风化过程中，原生矿物经物理、化学、生物作用而发生变化，产生次生矿物，引起岩体成分结构和构造的变化，降低了岩石的物理力学性质。12.岩石的质量指标（RQD）RQD=即将长度10cm的岩芯

6、累计长度/钻孔长度100；（RQD25,很差；25RQD50,差；50RQD75一般；75RQD90好；90RQD很好）13.简述地应力测量的重要性。答：地应力是引起地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力，是引起岩石开挖工程稳定性因素中最更本最重要的因素之一，进行地应力测量是确定工程岩体属性，进行围岩稳定性分析，实现岩石工程开挖设计和决策科学化的必要前提条件。14.地应力是如何形成的？控制某一工程区域地应力状态的主要因素是什么？答：地应力的形成主要与地球的各种运动过程有关，其中包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。其中，构造应力场和重

7、力应力场为现今地应力场的主要组成部分。控制工程区域地应状态的主要因素是构造应力场和重力应力场。15.简述地壳浅部地应力分布的基本规例。答：(1)三向不等压，应力分布是时间和空间的函数；（2）实测垂直应力基本等于上覆岩层重量（3）浅层地壳中，实测水平应力普遍大于垂直应力；（4）平均水平应力与垂直应力比值相当分散，随深度增加比值减小；（5）最大水平应力与最小水平应力比值随深度增加呈线性增长；（6）最大水平应力与最小水平应力比值相差较大，显示出很强的方向性；（7）地应力分布规例受地形和断层影响较大。16.地应力测量方法分哪两类？两类的主要区别在哪里？每类包括哪些测量技术？答：依据测量基本原理不同分为

8、直接测量法和间接测量法。直接测量法是由仪器直接测量和记录各种应力量；间接测量法借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的物理量的变化，以此通过有关公式计算岩体中的应力值。直接测量法测量技术包括：扁千斤顶法、水力致裂法、刚性包体应力计法和声发射法；间接测量方法包括：全应力解除法（套孔解除法）、局部应力解除法（平行钻孔法和中心钻孔法）、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法和地球物理探测法（声波观察法和超声波谱法）等，涉及测量技术包括：孔径变形测量技术、孔底变形测量技术、孔壁应变测量技术、空心包体应变测量技术、实心包体应变测量技术和环境温度的影响及其完全温度补偿技术。17.简述声发射的主

9、要测试原理。答：材料在受到外荷载作用时，其内部存储的应变能快速释放产生弹性波，发出声响，称为声发射；声发射测试的原理是基于凯泽效应的；凯泽效应是指多晶金属的应力从其历史最高水平释放后，在重新加载，当应力未达到先前最大应力值（凯泽点）时，很少发生声发射现象，当应力达到或超过先前最大应力值时，则产生大量的声发射现象。分析边坡失稳与破坏的基本类型及其力学成因？答：边坡变形发展到一定程度，就会发生边坡失稳破坏。按其破坏形式主要分为崩塌和滑坡两种；（1）崩塌：是指块状岩体与岩坡分离向前翻落而下。崩塌一般以边坡表面的破坏现象体现；（2）滑坡：是指岩体在自重力作用下，沿坡内软弱结构面的整体滑动，一般以深层破

10、坏体现出来。a.面剪切滑动：切块沿着平面滑移。常发生在有软弱夹层或裂隙的坡面。b.旋转剪切滑动：滑动面通常为弧形状，岩体沿此弧形状滑移，通常为均质泥岩或页岩等岩层。（3）滑塌：边坡松散岩土的坡面大于它的内摩察角时，因表层蠕动进一步发展，使它沿着剪切变形带顺坡滑移，翻滚与坐塌。从而达到稳定坡脚的斜坡破坏过程，称为滑塌。岩块流动：常发生在均质硬岩中，岩石在达到其峰值强度时，岩体发生破坏，而使岩体全面崩塌的情况。岩层曲折：当岩层成层状沿坡面分布时，由于岩层本省重力作用，或由于裂隙水的冰胀作用，增加了岩层之间的张拉应力，使坡面岩层曲折。分析影响边坡失稳的主要因素答；主要因素：（1）不连续面在边坡破坏中

11、的作用（2）改变斜坡变形，引起坡体应力分布的变化（3）改变斜坡岩体的力学性质，使坡体强度发生变化（4）斜坡直接受到各种力的作用。20.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

12、、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。21.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。22岩石边坡稳定性分析的极限平衡分析法有哪三个前提？它的分析计算步骤是什么？ 答：三个前提是：（1）滑动面上实际岩土提供的抗剪强度S与作用在滑面上的垂直应力满足关系式： s=c+?tan?或s=c+ ?u tan?式中c、c为滑动面的粘结力或有效粘结力；、为滑动面的内

13、摩擦角或有效内摩擦角；为滑动面上的有效应力；u为滑动面空隙水压。（2）稳定性系数F的定义为沿最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。即F=抗滑力/下滑力（3）二维（平面）极限分析的基本单元是单位宽度的分块滑体。计算步骤为：（1）在断面上绘制滑面形状；（根据坡体外形、坍塌情况、中段滑面深度）（2）推定滑坡后裂隙及塌陷带深度，计算或确定其产生的影响；（3）对滑块进行分块；（小条块、多数目）（4）计算滑动面上的空隙水压；（通过地下水监测）（5）采用合适的计算方法，计算稳定性系数。（采用两种或以上计算方法）23简述岩石的力学性质及影响岩石力学性质的主要因素。答：岩石的力学性质是指岩石在受到外力作用时表现出来的抗破坏能力及变形特征。由岩石的强度和岩石的变形性质来表述。（1）岩石的强度：岩石在各种荷载（单轴拉伸、单轴压缩、三轴压缩）作用下达到破坏时所能承受的最大应力。（2）岩石的变形：岩石在各种外力作用下几何特征及内部结构发生的变化。影响岩石力学性质的因素有：水、温度、风化程度、加载速率、围压大小、各向异性等。 水：结合水的连接作用、润滑作用、水楔作用和重力水的空隙水压力作用和溶蚀、潜蚀作用； 温度：一般说来，随着温度的增高，岩石的延性增大，屈服点降低，强度也降低；加载速率：对岩石试件进行加载试验，加载速率愈大，获得的强度指标愈（弹性模量）高