2023年岩石力学习题库及详细答案

练习题一、名词解释：1、各向异性：岩石的所有或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。２、软化系数:饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。３、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。4、岩体裂隙度K:取样线上单位长度上的节理数。５、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。６、平面应力问题：某一方向应力为０。(受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等）1.平面应变问题：受力体呈等截面柱体,受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。2．给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。3.长时强度:作用时间为无限大时的强度（最低值）。4.扩容现象:岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移,导致体积扩大的现象5．支承压力:回采空间周边煤岩体内应力增高区的切向应力。1．平面应力问题:受力体呈等厚薄板状,所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。2．给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。3．准岩体强度：考虑裂隙发育限度,通过修正后的岩石强度称为准岩体强度。4.剪胀现象:岩石受力破坏后,内部断裂岩块之间互相错动增长内部空间在宏观上表现体积增大现象。5．滞环:岩石属滞弹性体,加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表达因内摩擦等因素消耗的能量。１、岩石的视密度：单位体积岩石(涉及空隙）的质量。2、扩容现象:岩石破坏前,因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。3、岩体切割度Ｘe:岩体被裂隙割裂分离的限度:4、弹性后效:停止加、卸载,应变需经一段时间达成应有值的现象。5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性,变形可缓慢恢复。６、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。1.砂土液化:饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下,受到强烈振动而丧失抗剪强度,使砂粒处在悬浮状态,致使地基失效的作用或现象。２.混合溶蚀效应:不同成分或不同温度的水混合后,其溶蚀能力有所增强的效应。３．卓越周期：地震波在地层中传播时,通过各种不同性质的界面时,由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波,而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显,这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。4.工程地质问题:工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。５.工程地质条件:与工程建筑有关的地质要素的综合，涉及:地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建筑材料六个方面。6．滑坡：斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面（带）产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。7.振动液化:饱水砂、粉砂土在振动力的作用下,抗剪强度丧失的现象。８.卓越周期：岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，这种周期即为该岩土体的卓越周期。卓越周期的实质是波的共振。９.混合溶蚀效应:不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀性有所增强,这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效应。1０.基本烈度:指在此后一定期间（一般按12023考虑)和一定地区范围内一般场地条件下也许碰到的最大烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的,对一个地区地震危险性作出的概略估计,作为工程抗震的一般依据。11.活断层：是指目前正在活动着的断层,或是近期曾有过活动而不久的将来也许会重新活动的断层。１2.水库诱发地震:是指由于人类修建水库工程,水库蓄水所引起的地震活动,称为水库诱发地震。1３.崩塌：斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体,忽然脱离母体并以垂直运动为主,翻滚跳跃而下，这种现象或运动称为崩塌。二、填空题:1、矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。2、已知岩石的孔隙率为5%，则其孔隙比为0.0５3。3、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足抗剪强度>抗拉强度。4、岩石形成各向异性的因素是岩石物质成分、结构具有方向性，节理、结构面、层面具有方向性。5、岩石蠕变的类型分为稳定蠕变和不稳定蠕变两种。6、马克斯维尔（M）体描述具有瞬时弹性变形、等速蠕变和松弛性质的不稳定蠕变,其结构组成为M=H—Ｎ(或元件图）。７、岩石抗冻系数为岩样在正负25℃之间反复冻融,其抗压强度减少值与未冻融前抗压强度的比例。8、塑性区围岩具有弹塑性位移,位移仅与应力偏量有关,与静水压力无关。9、目前维护井下巷道围岩稳定,重要从两个方面入手:增强围岩强度、减少围岩应力。1０、从支护原理上分析，普通支护为被动支护,锚喷支护为积极支护。11、锚杆支护设计时一般先拟定锚固力，然后拟定拉断力，再拟定锚杆杆径。1.开尔文（Ｋ）体描述有弹性后效的稳定蠕变,其结构组成为K＝H|Ｎ(或元件图)。２.莫尔认为无论岩石处在何种应力状态，破坏均为剪切破坏。3．依据回采空间是否移动,分为移动支承压力、固定支承压力。4.一般讲，岩体强度介于岩石强度与结构面（弱面）强度之间。5.ＩSRM建议:加载速率为0．5—１.0ＭＰa/s;破坏时间一般为5—１0分钟。６.岩石破坏后所具有的残余强度是指破裂岩块之间因互相错动摩擦产生的摩擦阻力。７.一般以高于(低于)原岩应力５%为界,划分集中应力影响范围。１．描述不稳定蠕变的马克斯维尔（M)体结构组成为M＝H—N（或元件图）。2．矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。3.岩体由岩块、结构面组成。4.格里菲斯认为不管岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。5.锚杆的作用原理有悬吊、组合梁、挤压拱、抗剪切等不同解释。6.岩石塑性变形有真塑性和假塑性之说,其中假塑性变形是指岩石内部存在的节理裂隙被压闭合在宏观表现上的变形。7.当侧压系数为１／3时，圆形巷道周边恰恰不产生拉应力。1、已知岩石的孔隙比为０.053,则其孔隙率为５%。2、岩石在不同的应力作用下,其极限强度的大小满足三向抗压强度>单轴抗压强度。3、结构面密集限度由裂隙度K与切割度Xe表征。4、岩石的破坏类型分为断裂破坏(劈裂)、流动破坏(剪切)两种。5、典型蠕变曲线分为初始蠕变、定常蠕变、加速蠕变三阶段。6、开尔文(K）体描述有弹性后效的稳定蠕变,其结构组成为Ｋ＝H|N(或元件图）。7、巷道围岩受地压作用产生的三区分别为塑性区、弹性区、原始应力区。８、弹性区围岩具有弹性或粘弹性位移,位移与岩石弹性性质有关。９、大量实验表白，塑性变形与静水应力无关,只与应力偏量有关，与剪应力有关。10、锚杆施工时要注意两点足够、可靠的锚固力；稳定、完整的岩帮。三、简答题:１、什么是全应力应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力应变曲线?答：在单轴压缩下,记录岩石试件被压破坏前后变形过程的应力应变曲线。普通材料实验机整体刚度相对较小，对试件施加载荷产生的反作用力将使实验机构件产生较大变形（弹性能储存），当岩石试件被压坏时，试件抗压能力急剧下降,致使实验机弹性变形迅速恢复(弹性能释放）摧毁岩石试件,而得不到岩石破坏后的应力应变曲线。刚性实验机在施加载荷时,自身变形极小，储存的弹性能局限性以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线。２、简述岩石在三轴压缩下的变形特性。答：E、μ与单轴压缩基本相同；随围压增长——三向抗压强度增长；峰值变形增长；弹性极限增长；岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。3、按结构面成因,结构面通常分为几种类型?答：按成因分类有三种类型：①原生结构面——成岩阶段形成的结构面;②构造结构面——在构造运动作用下形成的结构面;③次生结构面——由于风化、人为因素影响形成的结构面。4、在巷道围岩控制中，可采用哪些措施以改善围岩应力条件?答:选择合理的巷道断面参数（形状、尺寸)，避免拉应力区产生（无拉力轴比）；巷道轴线方向与最大主应力方向一致；将巷道布置在减压区(沿空、跨采、卸压)。5、地应力测量方法分哪两类？两类的重要区别在哪里？每类涉及哪些重要测量技术?答：分为直接测量法和间接测量法。直接测量法是用测量仪器直接测量和记录各种应力量。间接测量法,不直接测量应力量,而是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，通过其与应力之间存在的相应关系求解应力。直接测量法涉及：扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法等。间接测量法涉及：套孔应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物理探测法。１.岩石的塑性和流变性有什么不同?答：塑性指岩石在高应力(超过屈服极限）作用时，产生不可恢复变形的性质。流变性指岩石在任何应力作用下，随时间增长而产生的不可恢复的变形。相同点：均为不可恢复变形;不同点:变形产生的因素、机理不同。２.试叙述构造应力对原岩应力场的影响及其特点。答:影响：加大了水平应力和应力不均衡分布。构造应力特点:1)分布不均,在构造区域附近最大；２）水平应力为主,浅部尤为明显;３）具有明显的方向性;4)坚硬岩层中明显,软岩中不明显;５）3．简述围压对岩石力学性质的影响。围压可改变岩石的力学性状。围压增大体使塑性增大、峰值强度增高、破坏前变形加大。实验时加载速率大，导致弹性摸量大、强度指标高。４．影响巷道围岩稳定的重要因素有哪些？围岩强度、应力集中限度、原始应力大小、巷道支架的支撑力5．采用锚杆支护时如何选择锚杆的杆径?锚杆杆径拟定:一般先拟定锚固力,然后由拉断力≥锚固力拟定拉断力，再拟定杆径。１．岩石受载时会产生哪些类型的变形?岩石受载可发生弹性变形、塑性变形和粘性变形。一般岩石呈现粘弹性性质（滞弹性)，即应变的产生和恢复滞后于应力变化。2.程岩体比尼奥斯基分类法依据哪些指标对岩体进行分类?依据岩块强度、ＲＱD、节理间距、节理条件、地下水条件五个指标进行分类。3.岩体与岩石相比，其变形性质有何特点？岩体变形与岩石相比Ｅ低,峰值强度低，残余强度低,μ高；达成峰值后,岩体呈柔性破坏，并保存一定残余强度;各向异性显著,不同结构面分布呈现不同变形性质。4.试分析支承压力的有利因素与不利因素。有利：压酥煤体,便于落煤,节省能耗。不利:破坏煤体引起片帮,不利顶板管理;破坏顶板,生成采动裂隙，导致顶板破碎不易管理；高应力引起巷道围岩变形严重，维护量大不安全;高应力易引发冲击地压。5．采用锚杆支护时,如何选择锚杆的类型？坚硬、厚层状岩体多选用端头锚固型；松软破碎、裂隙发育岩体多选用全长锚固；为增长锚杆作用效果，锚固经常与喷射混凝土、钢筋网、钢板条带等联合使用。１、在巷道围岩控制中，采用哪些措施可使支护更加合理?答：对于位移明显巷道，采用恒阻—可伸缩支护形式;对于变形量较大的软岩，采用二次支护;支架与围岩要整体接触，使应力均匀传递；加强支护与围岩间的整体性,共同承受载荷作用。２、峰前区应力应变曲线有几种类型,各表达岩石何种性质？答：峰前区应力应变曲线形态可分为直线型、下凹型、上凹型、S型、平缓型，分别表达了岩石受力作用后呈现的弹性、弹塑性、塑弹性、塑弹塑性和弹粘性性质。3、岩体结构基本类型有哪些?完整结构;块裂结构;板裂结构;碎裂结构;断续结构;散体结构4、结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？剪切变形与岩石强度(C）、结构面粗糙性（JRC)有关;法向变形与结构面抗压强度（ＪＣS)、结构面粗糙性（JRC）、结构面张开度(δ)有关。5、简述水压致裂法重要测量环节及合用条件。答:(1）打孔到测量应力的部位,将加压段用封隔器密封；（2）向隔离段注入高压水,测得岩体初始开裂压力Pi；（3)把高压水释放后重新加压，测得压力Pr和稳定关闭压力Ps，反复2—3次；(4）将封隔器完全卸压后连同加压管等所有设备从钻孔中取出；(5)测量水压裂隙和钻孔实验段的天然节理、裂隙的位置、方向和大小，做好记录。合用于：完整、脆性岩石。4.简述斜坡中应力分布特点:（1)斜坡周边主应力迹线发生明显偏转:愈接近临空面,最大主应力σ1愈接近平行于临空面,σ3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。（2）坡脚附近形成最大剪应力增高带,往往产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。(3)在坡顶面和坡面的某些部位,坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力，形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。(4）与主应力迹线偏转相联系，坡体内最大剪应力迹线由本来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向。(5）坡面处由于侧向压力趋于零,事实上处在两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。５．工程地质常用的研究方法重要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟实验法、工程地质类比法等。6.试述岩土体稳定性分析刚体极限平衡法的思绪（1)也许破坏岩土体的几何边界条件分析(2）受力条件分析（３）拟定计算参数（4)计算稳定性系数（5)拟定安全系数进行稳定性评价7.岩石力学、土力学与工程地质学有何关系岩石力学和土力学与工程地质学有着十分密切的关系,工程地质学中的大量计算问题,事实上就是岩石力学和土力学中所研究课题,因此在广义的工程地质学概念中,甚至将岩石力学、土力学也包含进去,土力学和岩石力学是从力学的观点研究土体和岩体。它们属力学范畴的分支。９.水对岩土体稳定性有何影响(１)减少岩土体强度性能(2)静水压力(3）动水压力(4)孔隙水压力抵消有效应力(5)地表水的冲刷、侵蚀作用(6)地下水引起的地质病害、地基失稳（岩溶塌陷、地震液化、岩土的胀缩、土体盐渍化、黄土湿陷等)。四、论述题:１试说明普氏、太沙基地压计算理论,并给予评价。答:普氏认为:顶板岩石受力作用可形成平衡拱（免压拱），使上覆岩层压力通过拱轴转移到两侧围岩上,当两侧围岩稳定期,巷道支架仅承受平衡拱内岩石的重力作用。两帮岩体受拱传递压力作用,产生较大变形，当达成其强度时,两帮岩体将滑移,失去支撑作用,致使拱宽、拱高加大，顶压与侧压增大。太沙基认为:跨度为2ａ范围内的上部岩石将由于自重而下沉，两侧摩擦力阻止其下沉，支架所承受的压力为下滑力与摩擦力之差。评价：两种计算方法均为估算法。普氏地压公式与深度无关，不能解释应力随深度增大的现象；合用于松散岩体,对整体性、强度高的岩体,计算结果与实际有出入；应用简便（估算）、存在局限性。太沙基公式从另一角度提出地压计算公式,也反映了免压拱效应，经变换后与普式公式同形。合用于埋深不大、围岩松散破碎条件。2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。莫尔认为：无论岩石处在何种应力状态，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，并且与作用在剪切面上的正应力有关。格里菲斯认为:不管岩石受力状态如何,最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。评价:库仑强度理论是莫尔强度理论的直线形式。莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特性，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。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。莫尔理论合用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏;不合用于拉断破坏。格式理论合用于脆性岩石及材料破坏。3试分析莫尔与格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价，说明各自合用条件。莫尔认为:无论岩石处在何种应力状态，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,并且与作用在剪切面上的正应力有关。格里菲斯认为：不管岩石受力状态如何,最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。评价:莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特性，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。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。莫尔理论合用于塑性岩石,及脆性岩石的剪切破坏;不合用于拉断破坏。格式理论合用于脆性岩石及材料破坏。判断题：１.结构面组数越多,岩体强度越接近于结构面强度。（∨）2.岩石三向抗压强度不是一个固定值,将随围压变化而改变。（∨）３．流变模型元件并联组合时,各元件满足应力相等,应变相加关系。（×)4．在未受开采影响的原岩体内存在着原岩应力，其方向与水平方向垂直。(×)5.岩石抗压强度值的离散系数越大,说明岩石抗压强度平均值的可信度越高。（×)6．根据服务年限规定,矿井运送大巷应按照等应力轴比设计其断面尺寸。(×)7.岩石蠕变与岩石类别有关,与应力大小有关。(∨）8.有粘聚力的固结岩体体，由地表开始侧压力与深度成线性增长。(×）9.椭圆断面巷道,其长轴方向与最大主应力方向一致时,周边受力条件最差。(×）１０.在力学解决上，弱面不仅能承受压缩及剪切作用,还能承受拉伸作用。(×）1．结构面组数越多,岩体越接近于各向异性。（×)2．流变模型元件串联组合时,各元件满足应变相等，应力相加关系。(×)3.软弱岩层受力后变形较大，表白构造应力在软弱岩层中表现显著。(×)4．岩石限制性剪切强度不是固定值,与剪切面上作用的正压力有关。(∨)５.软岩破坏为渐进过程，一方面对破坏部位支护，可使软岩控制取得好的效果。(∨)6.随开采深度增长,巷道围岩变形将明显增大。（∨)７．从巷道周边围岩受力情况看，拱型断面巷道要比梯形巷道断面差。(×）8．塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。（∨）9.对无粘聚力的松散体，由地表开始侧压力即与深度成线性增长。（∨）10巷道返修是一种较好的巷道支护对策。（×）1.水库蓄水前，河间地块存在地下分水岭，蓄水后将不会产生库水向邻谷的渗漏。×2.斜坡变形的结果将导致斜坡的破坏。×３．在岩土体稳定性评价中,由于边界条件、荷载条件、岩土体强度等难以精确拟定，通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综合拟定一经验值,此即稳定性系数。×4.地震烈度是衡量地震自身大小的尺度,由地震所释放出来的能量大小来拟定。×5．用标准贯入实验鉴定砂土液化时，若某一土层的实际贯入击数小于临界贯入击数，则该土层液化。√1．岩石的物理力学性质1.岩体：位于一定地质环境中,在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带等）分割下形成的有一定结构的地质体。由结构面与结构体组成的地质体。2.岩石:是通过地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体。具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。3．岩（体）石力学：是力学的一个分支学科,是研究岩（体）石在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的一门基础学科。4．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。5.岩石质量指标(RＱD)：指大于１０cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。6.空隙指数：指在0．1MＰa压力条件下，干燥岩石吸入水的重量与岩石干重量的比值。７.软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度减少的性质。８.软化系数:指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值。9.膨胀性:是指岩石浸水后体积增大的性质。10.单轴抗压强度:是指岩石试件在单轴压力下达成破坏的极限值。,１1．抗拉强度:是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达成破坏的极限值。１2.抗剪强度:是指岩石抵抗剪切破坏的能力。1３.形状效应:在岩石实验中，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”。1４.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”。１5．延性度：指岩石在达成破坏前的全应变或永久应变。16.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。17.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。18.应力松弛：是指当应变不变时,岩石的应力随时间增长而不断减小的现象。1９.弹性后效:是指在加荷或卸荷条件下,弹性应变滞后于应力的现象。2０.峰值强度:若岩石应力—应变曲线上出现峰值,峰值最高点的应力称为峰值强度。21.长期强度:指长期荷载(应变速率小于10-6／s）作用下岩石的强度。２2.扩容：在岩石的单轴压缩实验中,当压力达成一定限度以后，岩石中的破裂或微裂纹继续发生和扩展,岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程,称之为扩容。23．应变硬化：在屈服点以后（在塑性变形区)，岩石(材料)的应力—应变曲线呈上升曲线，如要使之继续变形，需要相应地增长应力,这种现象称之为应变硬化。２4.疲劳破坏：在循环荷载作用下，岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏的现象。25.疲劳强度:是使岩石(材料)发生疲劳破坏时循环荷载的应力水平的大小(非定值）。２６.速率效应:是指在岩石实验中由于加载速率的不同而引起的岩石强度的变化现象。２7.延性流动:是指当应力增大到一定限度后,应力增大很小或保持不变时，应变连续不断增长而不出现破裂，也即是有屈服而无破裂的延性流动。28．脆性破坏：是指岩石在破坏前变形很小,出现急剧而迅速的破坏,且破坏后应力降很大。2９．延性破坏：是指岩石在破坏前发生了较大的永久塑性变形,并且破坏后应力降很小。30.强度准则:表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系,一般可以表达为极限应力状态下的主应力间的关系方程：σ1＝f(σ2，σ３）或τ＝f（σ)。３1.塑性变形：在外力撤去后不可以恢复的变形。2.岩体的力学性质及分类２.岩体的力学性质及分类ｌ.结构面:①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。②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，涉及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。2．原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆(火成)结构面和变质结构面三类。３.构造结构面:指在构造运动作用下形成的各种结构面,如劈理、节理、断层面等。4.次生结构面：指在地表条件下,由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等）的作用而形成的各种界面,如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。5．结构面频率:即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。6．结构体:结构面依其自身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体,被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。8.剪胀角(aｎｇleｏfdｉlａtａnｃy):岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。9．节理化岩体:是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。10.结构面产状的强度效应:指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。１1．结构面密度的强度效应:指结构面发育限度(数量）对岩体强度所产生的影响。12.岩体完整性指标:是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。13.岩体基本质量:岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性,岩体基本质量由岩石坚硬限度和岩体完整限度决定。１４．自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面）数目。16.岩石质量指标(RQD):长度在1０cｍ（含10cｍ）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的比例，称为岩石质量指标RQＤ(RockＱualityＤesignａtion)。3.岩体中天然应力及其量测１.地应力：自然状态下在原岩体中存在的由于岩石自重和构造应力形成的分布应力称为地应力，也称岩体天然应力。2.原岩应力：在工程中指天然存在于岩体之中(内部)而与任何人为因素无关的应力,也称天然应力。３.残余应力：指没有外力作用时在岩体内部由于某种因素在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力。4.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。５.自重应力：由于岩体自重而产生的天然应力叫自重应力。6.构造应力：由于地质构造活动在岩体中引起的应力场,这种应力与一定范围地质构造有关,其重要特点是水平应力大于覆岩垂直应力分量。这一作用可以连续到地层深处。７.应力重分布:岩体受到工程活动扰动,引起岩体中初始应力的转移变化形成的新的应力场状态。8.二次应力：相对于初始应力而言，岩体上或岩体内部受到人类工程活动扰动，引起初始应力自然平衡状态的改变,使一定范围内的原始应力重分布形成的新的应力称为二次应力,或称次生应力。次生应力直接与工程稳定性有关。９.垂直应力:地下岩体中上覆岩层的重量所导致的应力。10.切向应力:作用于巷道截面的切线方向的应力。1１.径向应力:垂直于巷道周边切线的正应力。12．岩爆：是地下洞室开挖过程中围岩发生忽然脆性破坏的现象。一般在地应力较大部位,岩石被挤压超过其弹性限度,聚集的能量会忽然释放出来,随着有声音、碎石飞散、坠落等现象。13．构造线:指区域性挤压应力所形成的构造形迹，也就是指与产生地质构造运动的压应力方向相垂直的平面和地面的交线。１4.现代构造应力:就是现今正在形成某种构造体系和构造形迹的应力。5.地下洞室围岩稳定性分析1.围岩:指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化,而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。地下工程开挖过程中,在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩。2.围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力。3.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。4．形变围岩压力：指围岩在二次应力作用下局部进入塑性，缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力，或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力。一般发生在塑性或者流变性较显著的地层中。5.松动围岩压力：指因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力。一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动导致的。6．冲击围岩压力：(1）是地下洞室开挖过程中,在超过围岩弹性限度的压力作用下,围岩产生内破坏,发生忽然脆性破坏并涌向开挖(采掘）空间的一种动力现象。

（2）强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后忽然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力。７．膨胀围岩压力:在碰到水分的条件下围岩经常发生不失去整体性的膨胀变形和位移,表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出,并在支护结构上形成形变压力的现象。８.应力集中:受力物体或构件在其形状或尺寸忽然改变之处引起应力在局部范围内显著增大的现象。9.应力集中系数：指岩体中二次应力与原始应力的比值，也可用井巷开挖后围岩中应力与开挖前应力的比值来表达。１0.侧压系数：岩体中一点的水平应力与垂直应力的比值。11.围岩(弹性）抗力系数：当隧洞受到来自隧洞内部的压力P时，在内压力作用下,洞壁围岩必然向外产生一定的位移△α,则定义围岩的弹性抗力系数为K=P/△α。此时K的物理意义为促使隧洞洞壁围岩产生单位径向位移所需的内水压力值。12.单位抗力系数:隧洞围岩的弹性抗力系数不仅与隧洞的地质条件有关,并且与隧洞的半径有关，为了统一,在工程上规定洞径为20０cｍ时隧洞围岩的抗力系数定义为单位抗力系数。ﻬ一、名词解释1、岩体2、弹性３、脆性４、三轴抗压强度5、抗压强度6、抗拉强度7、抗剪强度8、莫尔强度理论９、强度判据1０、稳定性系数11、蠕变1２、残余强度13、天然应力14、剪切刚度１5、强度理论16、剪切刚度1７、八面体强度理论

1８、极限强度1９、蠕变２0、孔隙比21、法向刚度２2、围岩应力2３、软化系数24、变形模量25、几何边界条件2６、长期强度２7、主应力29、主平面30、结构面3１、滑坡3２、塑性33、围岩抗力系数3４、变形模量35、弹性模量36、动弹性模量37、天然应力３8、强度曲线39、内摩擦角40、切线模量４１、岩体力学４2、单轴抗压强度43、重分布应力44、围岩压力4５、围岩抗力46、强度４7、弹性极限48、强度极限49、脆性破坏50、渗透系数5１、软化系数52、割线模量5３、爬坡角54、岩石吸水率5５、三轴强度56、尺寸效应57、应力集中系数５8、初始模量５9、抗冻系数60、岩爆6１、泊松比6２、强度包络线6３、普氏系数６４、自然平衡拱65、RＱD６６、格里菲斯强度理论67、单轴抗压强度68、横波6９、纵波70、围岩压力７1、饱和吸水率7２、法向刚度二、填空题1.表征岩石抗剪性能的基本指数是（)和()。２．假如将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是(）和()。3.岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增长,变形总量逐次（）,变形增量逐次(）。4．所谓洞室围岩一般是指洞室周边()倍半径范围内的岩体。5.边坡岩体中,滑移体的边界条件涉及()、（）和（)三种类型。6.垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量(）；顺层面加压时的抗压强度（)，弹性模量（）。7.莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（)应力和（)应力有关,而与(）应力无关。8.岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的;而破坏面又总是与中间主应力(）。9.不管何种天然应力条件下,边坡形成后,在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（）,最小主应力作用方向与边坡面(）。１０．重要的岩体工程分类有（）、（)、(）、（）等。11.水对边坡岩体的影响表现在(）、（)和（)。12．天然应力场的重要成分有(）、（)和(）。13.地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（）和（)。14.结构面在法向应力作用下，产生()变形，其变形性质用指标()表征。1５．岩石抗拉强度的实验室方法有（）和（）。１6.地质结构面按力学条件可分为(）和()。１7．岩体结构类型可分为()、()、)、（)和(）。18．岩体的强度处在(）强度与(）强度之间。19．结构面的线连续性系数是在（)至(）变化的。２0.水对岩石力学性质的影响表现在()、()和()。21．格里菲斯强度理论认为材料破坏的因素是()。２2.八面体强度理论认为材料破坏的因素是(）。２3.有一对共轭剪性结构面,其中一组走向为N3０E，而另一组为N３0W,则岩体中最大主应力方向为()。假如服从库仑-纳维尔判据,则岩体的内摩擦角为（）。２４.软弱夹层的基本特点有（）、（）、）、（）和(）。25．岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为(）,最小主应力方向为()。26．原生结构面据其成因中划分为()、（）、（)。27．表征岩块变形特性的指标有（）和（）。28．根据库仑强度理论,最大主应力与破裂面的夹角为（)。29．据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有()和（)。30．岩体中的结构面据其地质成因分为(）、(）和(）。31.岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为()。32.岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（),最小主应力方向为()。33.均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为()。34．洞室围岩压力的基本类型有（)、()、（)和（)。35.边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（)，最小主应力作用方向与边坡面（）。3６．岩体是由（)和（）两个最基本的要素组成的。37．根据边坡岩体面形态、数目、组合特性把岩体边坡的破坏类型划分为()、（）、（)和（）。38.大部分岩体属于（）。(A)均质连续材料(B）非均质材料(C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料３９岩石的弹性模量一般指（

)。（A）弹性变形曲线的斜率

(B）割线模量(C）切线模量

(D)割线模量、切线模量及平均模量中的任一种40由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度,所以岩石属于（）。（A)脆性材料(B）延性材料(C)坚硬材料(D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特性41岩石的抗压强度随着围岩的增大（

)。(A）而增大（B）而减小（C)保持不变（D）会发生突变42劈裂实验得出的岩石强度表达岩石的（

）。(A）抗压强度（B)抗拉强度(C)单轴抗拉强度（D)剪切强度4３格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于(

）。(A)拉应力引起的拉裂破坏(Ｂ)压应力引起的剪切破坏(C）压应力引起的拉裂破坏（Ｄ）剪应力引起的剪切破坏４４岩石的吸水率是指()。（Ａ)岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比(B)岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比(C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比(Ｄ)岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比45已知某岩石饱水状态与干燥状态的单轴抗压强度比为０．7８，则该岩石（）。（Ａ)软化性强，工程地质性质不良（Ｂ)软化性强,工程地质性质较好（C)软化性弱,工程地质性质较好（D)软化性弱，工程地质性质不良４6在岩石抗压强度实验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度(

)。(Ａ)增大（B）减小(C)不变(Ｄ)无法判断４7按照库仑—莫尔强度理论,若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（)。(A)45°（B）(Ｃ）(D）60°48按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏重要因素是（

)。（A)受拉破坏(B）受压破坏（C）弯曲破坏(D)剪切破坏４９在缺少实验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的(

）(A）1/２~１/5（Ｂ)1/１0~1/12(C）2～5倍（Ｄ）10~５0倍5０岩体的强度小于岩石的强度重要是由于（

）。(A)岩体中具有大量的不连续面(Ｂ）岩体中具有水（C)岩体为非均质材料(D）岩石的弹性模量比岩体的大51影响岩体质量的重要因素为(

）。(A)岩石类型、埋深

（B)岩石类型、含水量、温度（C）岩体的完整性和岩石的强度

(Ｄ）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深52沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？(

）（A)原生结构面（B）构造结构面（C)次生结构面5３岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体,其结构类型的划分取决于(）（Ａ）结构面的性质（B)结构体型式（C)岩石建造的组合(D）三者都应考虑54初始地应力重要涉及(）。（A）自重应力（B）构造应力(C）自重应力和构造应力（D）残余应力三、辨别正误1.石英砂岩的强度随石英颗粒的含量增长而增大。()2.相邻两条结构面的垂直距离就是结构面的密度。(）３.一般情况下，岩体的强度可以用岩块的强度来代替。（)4．从岩体自身性质来分析,可以用连续介质理论来解决岩体力学问题。(）５.岩石的泊松比是指单向压缩条件下，侧向应变与侧向应力之比。(）6．结构面的密度不随方向而变化。（)7.边坡岩体坡面一点的最大主应力是垂直于坡面，而最小主应力则平等于坡面,且都不为零。（）8．单位体积内岩石的质量定义为岩石的颗粒密度。（)9．天然铅直应力是随深度增长而增大的。（）10．一般情况下,岩块的三轴压缩强度比抗压强度大。(）1１.岩块在单轴受压条件下，能承受的最大主应力叫岩块的强度。()12.在普通实验机上测出的应力－应变关系,就是岩石的应力－应变全过程曲线。（）13.岩块的弹性模量可以用作用于它上面的应力与位移之比来表达。(）1４．坡度影响边坡应力轨迹形式。()15.岩体作为力学介质研究时，其与钢、混凝土等人工力学介质的主线区别在于岩体中有天然应力、多裂隙交切及是三相介质。（）１6．岩体中地下水的水压力效应,使岩体中结构面抗剪强度增大。()１7.也许滑动面上可供运用力与抗滑力之比值定义为稳定性系数。(）18.研究的岩体事实上是已经受过破裂和变形的地质体。(）19.天然中铅直应力一般随深度增长而增大。（)２0.在普通实验机上测出的应力与应变的关系，就是岩石应力－应变全过程曲线。（）２1．饱水岩样的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（)2２．岩体的强度就是岩块的强度。（)2３．从岩体自身性质分析,可用连续介质力学理论解决岩体力学问题。（)２4．在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最大能力叫做剪切强度。(）25.一般情况下岩块的抗压强度随加荷速度的增大而增大。（)２6.三向受压条件下，岩石破坏前的应变比单向受压要大。()27．饱水岩体的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。(）28.在荷载作用下,结构面抵抗破坏的最在能力叫剪切强度。（）2９．一般来说，岩块的单轴抗压强度随加荷速度的增在而减小。（）３0.地下洞室洞壁支护的目的是不让洞壁围岩向洞内产生位移。（）四、问答题1、对岩石进行单轴抗压实验，假如发生剪切破坏,破坏面是否一定是试样中的最大剪应力面？为什么?假如发生拉断破坏,此时的抗压强度是否即为抗拉强度？为什么?2、什么叫岩石？什么叫岩体?两者重要区别在哪里?又有何关系?３、什么是岩体的弹性模量？什么是岩体的变形模量？试用图加以说明。4、岩体的静力弹性模量与动力弹性模量哪个大?为什么？６、岩石的动力强度与静力强度那个大？为什么?7、岩体中应力波波形通常以哪些参数来标记？试用图说明。8、应力波对物体的效应，与刚体动力学与弹性理论有什么区别？为什么声波法或地震法可以用来测定岩体的某些动力学参数?拟定哪些参数?9、巷道道护形式的选择与地压活动类型有无关系？试举例说明之。1０、岩石在单轴压缩下的应力-应变曲线有哪几种类型?并用图加以说明。11、岩石与岩体的重要区别在哪里？以及其强度之间的关系是如何的?1２、试分别从地质和工程两个方面，简要叙述影响围岩压力的一些重要因素是什么？13、试用莫尔应力圆画出:(1)单向拉伸;(２)单向压缩;(３）纯剪切；(４）双向压缩;（5)双向拉伸。14、常用的岩石强度指标有哪几种？15、试述岩石力学的研究对象,研究范围和研究动态。16、采用应力解除法如何测定岩体中的应力？并用示意图表达。17、用图来表达岩体变形与时间的关系曲线，并指出几个不同的阶段。１８、格里菲斯强度理论的基本要点是什么?并写出该强度理论的破坏准则。1９、在岩体中传播的弹性波有哪两大类型?其特性是什么?并写出半无限均质体波速与其弹性常数（弹性模量、泊松比)的关系式。20、加载速率对岩石动力强度的影响如何？并举例说明之。21、岩石在单轴压缩下典型的应力——应变曲线有哪几种类型,并用图线加以说明。２2、什么是变形模量?页岩和石灰岩的变形模量大体多少？23、什么叫滑坡？组成滑坡的要素有哪些?什么叫崩塌？它与滑坡有什么区别?２４、影响边坡稳定有哪些重要因素？试举例说明。２5、用应力解除法来测量岩体的原岩应力,其工序有哪些?用图示加以说明。26、什么叫真三轴实验机?什么叫假三轴实验机？2７、什么叫岩块的变性模量？以“S”型应力-应变曲线为例表达出岩块的几种变性模量(图加简要文字说明）。2８、塑性状态下圆形巷道围岩应力分布如何？29、试简朴叙述岩体力学的发展历史？你对岩体力学的发展远景如何见解？30、均质连续、各向同性的弹性岩体中开挖水平圆形洞室时,围岩中的重分布应力有何特点。31、边坡岩体最容易从哪些部位一方面破坏?为什么？32、试述边坡稳定性研究的基本原则和方法。3３、什么叫蠕变？用图表达蠕变的应力（σ)与时间(t）关系曲线。3４、岩块的抗压强度与抗拉强度哪个大?为什么？35、如何获得岩体结构面的强度指标?请用解析法或图解法说明。五、计算题1、已知σｘ＝５0MPａ，σy=１0MPa,τｘy=0，θ=３０°。（１)求与Ｘ轴夹角40°的ＥＦ斜面上的法向应力σn及剪应力τｎ。（2)作出相应的莫尔应力圆,并写出莫尔应力圆的方程。2、将一个岩石试件置于压力机上施加压力,直到1MPa时发生破坏。已知破坏面与最大主应力所在的平面成60°,并假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试求：(1)在正应力为零的那个面上的抗剪强度等于多少?（２)破坏面上的正应力和剪应力。3、拟在地表以下１500m处开挖一水平圆形洞室,已知岩体的单轴抗压强度σc＝10０MPa,岩体天然密度ρ＝2.7５g／cｍ3，岩体中天然应力比值系数λ＝１，试评价该地下洞室开挖后的稳定性。4、设已知某地块处在简朴的压缩情况，及在走向NＷ45°的截面上的正应力＝－120MＰa,剪应力τn＝40MＰａ，求最大压应力的大小及其方向。5、在某矿发现石灰岩中两组铅直的剪切面,其走向分别为NE10°和ＮE65°，试求最大主应力的方向。6、某岩石的室内剪切实验成果如下,当正应力分别为6MPa和10MPa时，剪切强度分别为１９.2MPa和２2MPa,假设该岩石强度服从莫尔斜直线理论，试求：(1)该岩石的剪切强度参数；(2)当侧限压力σ3=1０MPa时该岩石的三轴压缩强度。7、在地表以下２0０m深度处的岩体中开挖一洞径2R0＝2ｍ的水平圆形遂洞,假定岩体的天然应力为静水压力状态,岩体的天然密度ρ=2．7ｇ/ｃm３，试求：(1)洞壁、2倍洞半径、2倍洞半径处的重分布应力；(２）根据以上计算结果说明围岩中重分布应力的分布特性;（３）若围岩的抗剪强度Cm=0．4,φm＝30°,试评价该洞室的稳定性；(4）洞室若不稳定，试求其塑性变形区的最大半径(R１）８、某圆形水平洞室开挖于地表以下1500m深处，已知岩体为均质连续各向同性的弹性体。单轴抗压强度σc=1０0ＭPa，岩体的密度为２．5g/cm3,岩体的天然应力比值系数λ＝1。试评价该洞室开挖后的稳定性。9、若σ1为最大主应力，σ３为最小主应力,C为粘聚力,φ为岩石的内摩擦角，导出以极限主应力表达的岩石强度方程。１0、在均质、连续、各向同性的岩体中，测得地面以下1０0ｍ深度处的天然应力为σV＝２６MＰa,σＨ=１7.3MPa,拟定在该深度处开挖一水平圆形隧道,半径Ｒ0=３m,试求：（1)沿θ＝0°和θ＝9０°方向上重分布应力(σr、σθ)随r变化的曲线;(2)设岩体的Cm＝0．04MＰa,φm=30°，用图解法求洞顶与侧壁方向破坏圈厚度。１1、已知岩块C=10ＭPａ，φ=6０°，用库仑—莫尔准则计算当围压为０和5ＭPａ时试件破坏时的轴压。12、有一个花岗岩岩柱,该花岗岩抗剪强度指标:凝聚力C=20ＭＰa,φ=3０°。岩柱的横截面积A=5000cm2,柱顶承受荷载ｐ=30MＮ,自重忽略不计。（1)试问：是否会发生剪切破坏?(２）若岩柱中有一软弱结构面，其法线与轴线成75°角，试问:是否会沿此面发生破坏?１3、某矿石灰岩实验成果如下：其单向抗压强度σc=10MＰa;当侧压力σ1=σ2＝30ＭPa,其破坏时σ1=210MPa;当侧压力σ2＝σ3＝6０ＭPａ时，其破坏时σ1=３2０MPa。试问,当侧压力σ2=σ3＝50MＰa时,其破坏时的最大主应力σ1应等于多少?1４、某岩石室内抗剪实验成果为当正应力分别为6MPａ和10ＭPａ时，剪切强度为19.2ＭPa和22MＰａ。设岩石强度服从直线型莫尔强度判据：①求该岩石的抗剪强度参数（C、φ值)；②当侧限压力σ3为5ＭPa时,求该岩石的三轴压缩强度（σ1m)。1５、闪长岩的单向抗拉强度σt=２4MPa；单向抗压强度σｃ=14２MPa。当抗剪强度τ=42MPa时，试求破坏面的方向及正应力，最大主应力和最小主应力各等于多少?16、某矿石英砂的实验成果,其单向抗拉强度σｔ=1６MPa,单向抗压强度σｃ＝1２０MPａ,试求该岩石的抗剪强度的Ｃ、φ值。１７、安山岩的单轴抗压强度σc＝１00MＰa。当该岩石进行三轴实验时,当侧压力σ２=σ3=2０MPa,岩石的三向抗压强度σ１=260MPa。计算内摩擦角φ和凝聚力c;18、在石灰岩层中开一圆形洞室,半径a=１．５m,埋置深度H＝800m，石灰岩的单轴抗压强度σc=40MPa,内摩擦角φ＝32°,岩石容重ρ=2．８ｇ/cｍ３,为了便于比较,分别用芬纳公式，修正芬纳公式和卡斯特纳公式计算塑性区的半径R，以及塑性圈的厚度。19、某部门拟在地表下1500m处深度开挖一断面为圆形的洞室,已知岩体的极限抗压强度σc＝10０MＰａ,岩体的天然容重ρ=2.75g/cm3,岩体的天然应力比值系数λ＝1，试评价开后地下洞室的稳定性。20、在某结晶岩体中开挖一直径为６m的水平圆形洞室,洞的埋深为20２3m,岩体的平均密度ρ=2.７g/cｍ3,假设岩体中的天然应力比值系数k=1，试求：(１）θ＝0°方向洞壁一点A和距洞壁３m处B点的重分布应力值;(2)若已知围岩的剪切包络线为斜直线,且C=５ＭPa,φ=30°,试判断A、Ｂ两点是否会破坏?２1、已知岩石的单轴抗拉强度σt=15MPa。试用格里菲斯强度曲线来判断裂隙在侧压力σ3＝２0MPa时,裂隙进一步破坏的最在主应力σ1等于多少？它是属于何种强度条件下的破坏？2２、已知岩石试件的凝聚力C=9.5MＰａ,其内摩擦角φ＝３8°,试用库仑准则和格里菲斯理论求其单向抗压强度。23、已知某采场围岩的力学指标:σc=100MPa,σｔ=-20MPa,凝聚力Ｃ=4５MPa，内摩擦角φ=48°,若该采场顶板某点主应力σ1=2０0MPａ,σ３=10MPa。试求：（１)由莫尔库仑强度理论判断，该点是否会破坏？（2）由格里菲斯强度理论判断,该点是否破坏?(3）若会破坏，它们破坏面与最大主应力的夹角是多少?24、圆形隧道的半径a=１.5ｍ,埋藏深度H＝100ｍ，岩石容重γ=2.７g/cm3,泊松比μ=０.2。(1)试绘出θ=0、π/2处隧道围岩的径向和切向应力分布图，与隧道周边的距离等于多少时才是原岩应力。（2）试绘应力集中系数图，分析最大应力集中在什么位置。（3)分析应力分布特点是什么？(4)假若侧压系数λ=0时应力分布图又如何？２5、已知大理岩单向抗压强度σc=8０ＭPa，内摩擦角=25°,试计算侧压为40MＰa时，其三轴抗压强度为多少?26、已知白云质灰岩通过弹性波测量,其纵波速度Vp=5500m/ｓ,横波速度Ｖs=３300m/s。岩体的容重γ=2.7１ｇ／cｍ3，泊桑比μ=0.23。试求岩体的动弹性参数。27、圆形洞室半径a=２.5m,埋藏深度H＝1２0m,岩石容重γ=2.1g/cm3，泊松比μ＝0．2,侧压系数λ＝0.5,岩体的弹性模量E＝2×１04MPa。试求硐顶和硐壁的应力以及位移。28、在坚硬的岩体中开挖一个近似椭圆形洞室,硐跨2a＝8m,硐高2b=１2ｍ，硐体埋藏深度H＝2００ｍ,岩体容重ρ＝2．5ｇ/cm3,泊松比μ=0．35，岩石单轴抗压强度σｃ=96ＭPa,求洞室是否稳定。２9、某矿表土深度为15０m，表土的平均容重γ＝１.8０g/ｃm3,粘聚力Ｃ＝0,内摩擦角φ＝２0°,岩体的平均容重γ=2.6g/cm3,岩体的泊松比μ=０．25。试求离地表深度１50m处表土内的自重应力以及3０0ｍ深度处的原岩自重应力,并作出应力圆。3０.已知岩样的容重=24.５kN/m3,比重,天然含水量（同土力学概念),试计算该岩样的孔隙率n，干容重及饱和容重。31.有一长2.０ｍ、截面积0.5ｍ2的大理岩柱体，求在环境温度骤然下降40℃条件下,岩柱散失的热量及因温差引起的变形大小？(已知大理岩石比热,线膨胀系数)。３2.在由中粒花岗岩构成的工程岩体中,有三组原生节理互成直角相交，各组节理的间距分别为20ｃｍ、3０ｃｍ和40cｍ，试计算裂隙频率和结构体的大小，并判断该岩体属于哪种结构类型。3３.据现场观测，中粒花岗岩体中节理均呈微张开(宽度小于１ｍm)，节理面有轻度风化,但保持潮湿状态,又实测点荷载指数为７.5,如按最有利的条件开凿直径5ｍ的隧洞,试估算无支护条件下的洞壁最长稳定期间。3４.将一个岩石试件进行单轴实验,当压应力达成120MPａ时即发生破坏,破坏面与大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为60°,假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则),试计算:１)内摩擦角。2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。3)在上述实验中与最大主应力平面成30°夹角的那个平面上的抗剪强度。4)破坏面上的正应力和剪应力。5)预计一下单轴拉伸实验中的抗拉强度。6)岩石在垂直荷载等于零的直接剪切实验中发生破坏,试画出这时的莫尔圆。７)假若岩石的抗拉强度等于其抗压强度的1０%,你如何改变莫尔包络线去代替那种直线型的破坏包络线。8)假若将一个直径为8cm的圆柱形试件进行扭转实验,试预计一下要用多大的扭矩才干使它破坏？35.将直径为3ｃm的岩心切成厚度为0.7cm的薄岩片，然后进行劈裂实验，当荷载达成１0000N时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度。３6．岩石试件的单轴抗压强度为130MPa，泊松比。1)岩石试件在三轴实验中破坏,破坏时的最小主应力为１30MPa，中间主应力为２60MPa，试根据八面体剪应力理论的破坏准则推算这时的最大主应力;2)根据最大正应变理论的破坏准则，回答1)提出的问题。习题３-4上题中,设，，ｋＰa,垂直应力kPa。在这岩体内开挖一个洞室，必须对边墙施加150kPａ的水平压力才干使边墙稳定,试推算节理面上的孔隙水压力。37．用直径为５cm、高度为1０cm的圆柱形粘土岩试样进行单轴压缩实验，已测得的轴向力和变形量如表4-7所示,试计算相应于弹性变形的E和。轴向力(Ｎ）轴向压缩量（mm)侧向膨胀量(ｍm)轴向力(N）轴向压缩量(ｍm)侧向膨胀量(mm)000０0.08００．０16６０0０．0３02500０．1401０000．05050000.22０１5000．07０6０000.2602０230.0９0700０0.３００25０００.１100．0１875000.3300.0５600.0400.0０9０0.１200.02５25000.11075000．3303000０.１30９０000.40０４000０.1７0100０00.4400.075５0０00．2200.0370０．１60０.0３538.在用地震波法动力测试中,已经测得纵波波速,横波波速,设岩体的密度,试计算Ｅ和。39.在圆形实验洞的洞壁上的测点1处进行应力测量(用应力解除法），应变花按等边三角形布置，见题5-１图中黑粗线，其中有一应变元件布置成与z轴平行量测（见题5-1图)。今测得三个方向的应变为：，,，已知岩石的弹性模量E=４×10４MPa，泊松比=0．25。1)试求测点1处的大小主应变、以及它们的方位。2）试求大、小主应力、。３）试求该点处的纵向应力（即沿z方向的法向应力)。4)今在与点１同一横断面上的测点2处测得切向应力=10.８MPa，试求岩体的初始应力和。40.某地拟开挖大跨度的圆形隧洞，需事先拟定开挖后洞壁的应力值。为此在附近相同高程的实验洞内作了岩体应力测量工作,测得天然应力为:ＭPa,=2ＭＰａ，试求开挖后洞壁A、B、C三点的应力。41.在上题中，将洞室改为宽高比Ｂ/h=０.5的椭圆洞室,试计算相应点Ａ、B的应力;另一方面改为B/ｈ=2的椭圆洞室,计算相应点A、Ｂ的应力,试讨论三种情况中哪一种最有利，哪一种最不利。42.今在的均质石灰岩体地表下100m深度处开挖一个圆形洞室,已知岩体的物理力学性指标为：kN／m３，C=0.3MPａ，=3６°试问洞壁是否稳定?４３.设有一排宽度为１5m、高度h=7．５m的圆角矩形洞室。它们的间距(中心到中心）为25m。这排洞室在均质、各向同性的砂岩中的300m深度处。岩体的物理力学性指标为:=2５.6kＮ／m3,抗压强度=１00ＭPａ,抗拉强度=１0MPａ,泊松比=0．5,，试求洞群的安全系数。44.在地下50m深度处开挖一地下洞室，其断面尺寸为5m×5ｍ。岩石性质指标为：凝聚力c=200kPa，内摩擦角，容重=２５ｋN/m3,侧压力系数。已知侧壁岩石不稳,试用太沙基公式计算洞顶垂直山岩压力及侧墙的总的侧向山岩压力。４5.某圆形隧洞直径8m,围岩裂隙很发育,且裂隙中有泥质填充。隧洞埋深为1２0m，围岩的力学指标为：c=400kPa,=4０°，考虑到隧洞衬砌周边的回填不够密，凝聚力和内摩擦角均有相应的减少。1）试求塑性松动圈子的厚度(取c0=0．２5ｃ);2)试求松动压力。46．设有一直墙拱顶地下洞室，围岩中有一组结构面,其倾角=4６°。结构面的强度指标为=0,＝４０°。结构面上的孔隙水压力=20０kＰa。已知洞室侧壁垂直应力为=1MPa,洞顶的水平应力＝500kＰa，问侧壁和洞顶是否稳定，若不稳定，则进行支护,洞壁支护和洞顶支护上的压力各为多少？47.在岩石中开挖一圆形洞室，其半径，用喷混凝土层支护。混凝土抗压强度为24ＭPa，已知=0．4MPａ，求喷层厚度。48．有压隧洞的最大内水压力=2.8MPa，隧洞（内)半径为２．3m，用厚度为0．４m的混凝土衬砌。已知混凝土的弹性模量=1．8×１04MＰａ，泊松比。岩石的弹性模量=１.1×104MPa,泊松比＝0.36７。试求：1)离中心2．5m处的衬砌内的应力;2)离中心3.5m处的围岩附加应力。4９.有压隧洞的最大内水压力＝2．5ＭPａ，隧洞直径为4m，用厚度为0.4m的混凝土衬砌,已知混凝土的弹性模量=1.5×１04MPa,泊松比=0．3,岩石弹性抗力系数（注意:即半径为1m时的k）=５0００ＭＰa／ｍ，试求离隧洞中心5ｍ处的附加应力。50.设岩基上条形基础受倾斜荷载，其倾斜角,基础的埋置深度为３m，基础宽度b=８m。岩基岩体的物理力学性指标是：=25ｋN/m3，c=3MPa,=3１°，试求岩基的极限承载力，并绘出其相应的滑动面。5１.某混凝土坝重９0０00kN（以单位宽度即1ｍ计）,建在岩基上。岩基为粉砂岩，干容重=25kN/ｍ3,孔隙率n=１0%。坝基内有一倾向上游的软弱结构面ＢＣ,该面与水平面成15°角。结构面的强度指标为:凝聚力=２０0kＰa,内摩擦角＝20°。建坝后由于某因素在坝踵岩体内产生一条铅直张裂隙，与软弱结构面BC相交,张裂隙的深度为２5m,设BC内的水压力按线性规律减少。问库内水位上升高度H达成何值时，坝体和地基开始沿BC面滑动?52.有一岩坡如题9－1图所示,坡高H=10０ｍ,坡顶垂直张裂隙深40m，坡角，结构面倾角。岩体的性质指标为:=25kN/m3，=0，=25°。试问当裂隙内的水深达何值时,岩坡处在极限平衡状态?53.已知均质岩坡的,c=３０0ｋPa，=25kN/m3,问当岩坡高度为200ｍ时，坡角应当采用多少度?54．上题中假如已知坡角为50度,问极限的坡高是多少？55.设岩坡的坡高50m,坡角，坡内有一结构面穿过，其倾角,在边坡坡顶面线10ｍ处有一条张裂隙,其深度为Ｚ＝1８m。岩石性质指标为=２6kN/ｍ3，=60ｋPa，,求水深对边坡安全系数的影响。复习提纲第一章1.何谓岩体力学？它的研究任务和对象是什么？2．岩体力学采用的研究方法有哪些？第二章3.何谓岩块？岩体？试比较岩块、岩体与土的异同点。４.岩石的矿物组成是如何影响岩块的力学性质的？５．何谓岩块结构?它是如何影响岩块的力学性质的?６．岩体力学研究岩块有何实际意义？7．何谓结构面?从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类?各有什么特点?８.剪性结构面有何特性？为什么岩体中以剪性结构面数量最多?9.何谓岩体结构?各类岩体结构的重要区别是什么?1０.结构面特性涉及哪些方面？各自用什么指标来表达?定义如何?它们如何影响岩体的性质？11.何谓岩体分类？重要有哪几种分类方法?分类指标是什么？１2.RMＲ值和Ｑ值根据哪些指标拟定?如何求取？第三章１3.何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性?各自用什么指标表达?如何定义？第四章14.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特性?15.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些？定义如何？各自的测定方法式什么？影响各种力学指标的因素有哪些？三大类岩的各种指标如何?1６.何谓三轴压缩强度、强度包络线？围压对岩块变形、破坏及强度的影响如何？17.试推导出几种岩块强度（强度参数）间的关系式。18.何谓蠕变、蠕变模型？研究它有何实际意义？常见的几种模型的本构关系如何?19.何谓强度判据?常见的几种判据的表达式与应用条件如何?如何判别岩石中一点是否破坏？第五章２０.分别总结结构面的法向变形与剪切变形的重要特性?21.结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何拟定?２2．总结四种类型结构面的剪切强度特性(表达式及强度曲线特性)第六章23.原位岩体的力学实验与岩块力学实验在本质上有什么区别?2４.岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？25.常见拟定岩体变形参数的原位实验有哪几种？平板荷载实验和声波法实验的基本原理是什么?26.岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何？为什么？27．在垂直层面的法向应力作用下,层状岩体的变形参数如何拟定？2８.原位岩体剪切实验的原理是什么?通过它可以求得哪些参数？2９.工程岩体常见的破坏形式有哪几种?相应的强度叫什么强度？各自有何区别?第七章30.何谓天然应力、重分布应力及天然应力比值系数？研究天然应力的意义何在?31.岩体中铅直天然应力与自重应力及天然主应力是否为同一概念？关系如何?32．岩体中的天然应力有哪些基本特性?影响因素有哪些？３3．常见的实测天然应力的方法有哪些？各自的基本原理如何?第八章３4.何谓地下洞室?地下洞室的岩体力学问题有哪些？35．以水平圆形无压洞室为例,说明弹性围岩应力的分布规律。３6.何谓围岩？其范围一般为多大?37.何谓塑性松动圈?具有塑性圈后围岩中的重分布应力如何变化？38.试总结各类结构围岩的变形破坏特点。所谓渐进式破坏的含义？３９．如何拟定地下洞室围岩的破坏范围？试举例说明。４0.何谓围岩压力？按其成因可分为哪几类？各自用什么方法拟定？41.试述形变围岩应力拟定的基本原理与方法。４２.运用平衡拱理论与太沙基理论计算围岩压力的原理。４3．试述用块体极限平衡方法拟定松动围岩压力的方法与环节。４4．何谓围岩抗力及围岩抗力系数？常用什么方法拟定抗力系数？第九章４5.边坡岩体中的重分布应力有哪些重要特性？与哪些因素有关?4６.边坡岩体变形破坏有哪些基本类型?各自特点如何?47.运用刚体极限平衡理论计算边坡稳定性的环节有哪些？48．何谓几何边界条件、受力条件、稳定性系数、安全系数?49．单平面滑动的稳定性系数如何拟定？推导其计算公式?50.同向双平面滑动与异向双平面滑动的稳定性分析的基本思绪是什么?模拟试卷一一、名词解释(每词2分，共20分)

1、结构面2、蠕变３、饱和吸水率4、强度判据5、围岩6、剪切刚度7、天然应力8、RQD值９、围岩抗力系数10、岩石软化性二、填空(每空1分，共３0分）

１、结构面发育的密集限度通常用()和（）表达,结构面形态通常考虑结构面侧壁的()和(）两个方面。2、表征岩石抗剪强度的基本指标是（）和（)。3、垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（）,而变形模量则比平行层面加压时（）。4、有一对共轭剪节理，其中一组走向为N30０E,另一组走向为N3０0W，问形成该剪节理的最大主应力σ1的方向为()；假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论,则该岩体的内摩擦角Φ为(）。5、测定岩石抗拉强度的方法有（)和(）。6、ＲMR分类依据的分类指标为（）、()、（)、()和()。7、从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（)和()两种。８、天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（)，径向应力为（)，重分布应力中的()为最大主应力，（)为最小主应力。9、岩体天然应力的测量方法重要有（）、（）和（）。10、按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（)、()和()四种。三、问答(共３０分）

1、试述地下洞室弹性围岩重分布应力的基本特点。（10分)

2、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特性（规定图加简要文字说明）。(１0分)

３、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（１0分）

四、计算（共3０分)1、某岩块的剪切强度参数为:C=50ＭPa,Φ＝６００，设岩石强度服从莫尔直线型强度理论。如用该岩石试件做三轴实验，当围压σ3和轴压σ1分别加到5０MPa和７00MPa后，保持轴压不变,逐渐卸除围压σ3,问围压卸到多少时，岩石试件破坏?（15分)2、在某岩体中开挖一直径为６ｍ的水平圆形洞室,埋深为4０0m,已知洞室围岩的剪切强度参数为:C=9ＭPa,Φ=400,岩体的平均密度ρ=2．７g/ｃｍ3，设岩体天然应力比值系数λ=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。（1５分)模拟试卷二一、名词解释(每词２分，共20分）

1、岩体2、单轴抗压强度3、吸水率4、强度判据5、围岩６、剪切刚度７、重分布应力８、RＱD值９、围岩抗力系数10、变形模量二、填空（每空1分,共３0分）１．按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、()、(）和(）四种。

2．结构面发育的密集限度通常用()和(）表达，结构面的形态通常考虑结构面侧壁的（）和()两个方面。3.表征岩石变形性质的基本指标是()和(）。4.垂直层面加压时,岩体的抗压强度比平行层面加压时(）,而变形模量则比平行层面加压时(）。5．有一对共轭剪节理，其中一组走向为Ｎ3０0E,另一组走向为N300W,问形成该剪节理的最大主应力的方向为(），假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角为()。6．测定岩石抗拉强度的方法有(）和（）。7.ＲMR分类依据的分类指标为()、()、(）、()和(）。8.从力学的观点出发,岩石的脆性破坏有(）和(）两种。９．天然应力为静水压力状态时,洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（),重分布应力中的（)为最大主应力，(）为最小主应力。１0.结构面按地质成因可分为（)、(）和()。三、问答（共32分)

1、试述岩石边坡应力分布特性。(8分）2、试述粗糙起伏规则锯齿状无充填结构面的剪切强度特性（图示、列出公式、并用文字加以简朴说明)。(８分)3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。(８分)4、列出岩石破坏判据（不少于3种)的名称及其合用条件。（8分）

四、计算（共18分）１、某岩体，天然应力比值系数λ＝1，按自重应力考虑,在其中开挖一直径为6ｍ的水平圆形洞室，埋深为4０0ｍ，已知洞室围岩剪切强度参数为:C＝9MPa,Φ=４00，岩体的平均密度ρ=2.7ｇ/ｃｍ3。（1０分)（1）计算400m深处的铅直应力和水平天然应力的大小;(2)计算洞壁上的重分布应力大小；（3)评价该洞室开挖后围岩的稳定性。2.某岩块,进行全过程变形实验，测得实验数据如下，规定：（８分）(1）在坐标纸中画出应力－应变曲线;（2)标出各变形阶段;(3）计算各种变形模量的大小。应力（MPa)应变(×10-2）应力(ＭPa)应变（×10-2)应力（MＰa）应变(×１0-2)51.24０2.954５６.61０1.８4５3．440６.71５2.15503.93５6.９202.３55５．0307.0252.55６.2５.7２５7.43０2.５3556.1２0８.2３5２.8506.５1８9.2练习与思考第一章１、岩体力学涉及哪三种分类，各有何侧重?2、岩体力学的研究对象是什么?你能举出几个岩体变形破坏的事例?３、岩体力学的研究方法有哪些，有什么区别?4、你对岩体力学的形成与发展有哪些了解？第二章1、在勘探巷道岩壁上进行结构面测线详测如图所示,量得两组结构面沿测线的间距分别为0.45ｍ和０.8m，且A组结构面的倾角为55°，B组倾角为２0°。１)计算每组结构面的真间距及两组结构面沿测线的混合间距及线密度(Ｋd）;

2)估算岩体沿详测线方向的ＲQD值。2、何谓岩石