岩石力学考前练习题及答案

本文格式为Word版，下载可任意编辑——岩石力学考前练习题及答案1.自然界中的岩石按地质成因分类可分为几大类，各有什么特点？

依照成因分为：岩浆岩，沉积岩，变质岩。

各自特点：岩浆岩寻常具有较高的力学强度和均质性。

沉积岩具有层理构造，沿不同的方向表现出不同的力学性能。变质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关，而且与变质作用的性质和变质程度有关。

2.岩石的结构和构造有何区别？岩石颗粒间的联结有哪几种？

答：结构是针对构成岩石的微细粒子部分而言的，而岩石的构造是指较大的部分，构造比结构使用更广泛。

联结有结晶联结和胶结联结。

3.岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？

a重力密度（重度）：岩石单位体积（包括岩石中的孔隙体积）的重量。r=W/Vb质量密度：岩石单位体积（包括岩石中的孔隙体积）的质量。

c相对密度：岩石的干重量除以岩石的实体积（不包括岩石中的孔隙体积）所得的量与1个大气压下4C时的纯水的重度的比值。Gs=Ws/VsRwd孔隙率：岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比。n=Vv/Ve孔隙比：孔隙的体积Vv与固体的体积Vs的比值。e=Vv/Vse=n/1-nf自然含水率：自然状态下岩石中水的重量Ww与岩石烘干重量Ws比值的百分率。g吸水率：枯燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量Ww与岩石干重量Ws之比的百分率

h饱水率：岩样在强制状态下，岩样的最大吸入水的重量与岩样的烘干重量的比值的百分率。

I饱水系数：岩石吸水率与饱水率比值的百分率。

J渗透性：在水压力作用下，岩石的空隙和裂缝透过水的能力。k膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。

l崩解性：岩石与水相互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。

m软化性：岩石与水相互作用时强度降低的特性。o抗冻性：岩石抗争冻融破坏的性能。

4.岩石破坏有哪些形式？对各种破坏的原因作出解释。

答：脆性破坏：由于应力条件下岩石中裂隙的产生和发展的结果。

塑性破坏：是在塑性滚动状态下发生的，这是由于组成物质颗粒间相互滑移所致。

5.什么是岩石的全应力－应变曲线？什么是刚性试验机？为什么普通材料试

验机不能得出岩石的全应力－应变曲线？

答：在刚性试验机进行单轴压力试验可以获得完整的岩石应力应变全过程曲线。分为四个区段：（1）在OA区段，曲线稍微向上弯曲；（2）在AB区段，很接近于直线；（3）在BC区段，曲线向下弯曲，直至C点的最大值；（4）下降段CD

刚性试验机：符合压力机刚度大于试件刚度的压力试验机。由于普通材料试验机刚度小于岩杨刚度。6.什么是岩石的弹性模量、变形模量和卸载模量。答：弹性模量：加载曲线直线段的斜率。

变形模量：在应力-应变曲线上的任何点与坐标原点相连的割线的斜率。卸载模量：卸载曲线上该点的切线曲率。

7.在三轴压力试验中岩石的力学性质会发生哪些变化？（b1）b2>b3）答：(1)当b2=b3时，随围压的增大，岩石的塑性和岩石破坏时的强度、屈服极限同时增大；

（2）当b3为常数时，随着b3的增大，岩石的强度和屈服极限有所增大，而岩石的塑性却减小了。

（3）当b2为常数时，随着b3的增大，岩石的强度和塑形有所增大，但其屈服极限并无变化。

8、岩石的抗剪强度与剪切面上正应力有何关系？

答：定义：在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力①直接剪切试验②楔形压剪试验③三轴压缩试验

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tanφ－岩石抗剪切内摩擦系数；（φ－内摩擦角）c－岩石的粘聚力

9、简要表达库仑、莫尔和格里菲斯岩石强度准则的基本原理及其之间的关系？答：

库仑内摩擦准则：用б和τ代表单元体莫伊平面上的正应力和剪切力，当τ达到

时，该单元就会沿此平面发生剪切破坏

莫尔准则：材料的强度是应力的函在极限时滑动面上的剪切应力达到最大值τf，并取决于法向压力和材料的特性。可表示为

格里菲斯准则：在脆性材料的内部存在大量随机分布的裂纹，在外力作用下，裂纹周边、特别是裂纹尖端会产生应力集中现象，其中有一个方向最有利于裂纹扩展，当超过材料的抗拉强度时，裂纹首先在该方向产生张拉扩展。

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关系：（1）库仑准则是建立在试验基础上的破坏判据。

（2）库仑准则和莫尔准则都是以剪切破坏作为其物理机理，岩石破坏存

在大量的微破碎，这些破碎时张拉破坏而不是剪切破坏。（3）莫尔-库仑准则适用于低围压的状况

（4）只适用于脆性岩石的破坏，对于一般岩石材料，莫尔－库仑准则更

适用。

10、简述岩石在单轴压力试验下的变形特征？答：1）原生微裂隙压密阶段（OA）

①σ1－ε1曲线，应变率随应力增加而减小；②塑性变形（变形不可恢复）原因：微裂隙闭合（压密）2）弹性变形阶段（AB）①σ1－ε1曲线是直线；

②弹性模量，E为常数（变形可恢复）

原因：岩石固体部分变形，B点开始屈服，B点对应的σB应力为屈服极限，超过B点卸载有塑性变形。

3）弹塑性（非线性）变形阶段（BC）①σ1－ε1曲线；

②有塑性变形产生，变形不可恢复；③应变速率不断增大。

原因：新裂纹产生，原生裂隙扩展。4）破坏下降阶段（CD）

①C点纵坐标为单轴抗压强度②D点为剩余强度

11.影响岩石力学特性的主要因素哟那些？如何影响?

答：（1）主要因素：a.岩石的矿物组成；b.岩石的结构特性；c.岩石的构造；d.温度的作用；e.水的作用；f.风化作用；g动载（冲击加载速度）的影响；

（2）如何影响：a.岩石受力后，假使其中强度较高的矿物在岩石中互补接触，则应力传递将

会受到中间低强度矿物的影响，岩石就不一定能显示高的强度，只有当矿物分布均匀，高强度的矿物在岩石的结构中形成稳固的骨架时，才能起到提高岩石强度的作用；

b.岩石的结构特征可以分为：结晶类、胶结物联结的岩石。矿物晶体靠直接接触产生的力稳固的联结在一起，结合力强。胶结联结是矿物碎屑有胶结物联结在一起，其强度和稳定性主要取决于胶结结物的成分和胶结形式，同时受碎屑成分的影响，变化很大；

c.主要是由岩石的各组成部分的空间分布及其相互间的排列关系决定的；d.研究说明，在三轴应力条件下，岩石的强度随温度的升高而增大，但是随温度的升高，不是所有的岩石塑型都会增大；

e.岩石被水饱和后会是岩石的强度降低；

f.促使岩石中原有的裂隙进一步扩大，并产生新的风华裂隙，是矿物颗粒间的联结松散，以及矿物颗粒沿节理面崩解，促使岩石的结构、构造和整体遭到破坏，孔隙度增大，吸水性显著增高，强度和稳定性大为降低；

g.动载荷的主要特点是它的作用速度快，在几秒钟内施加载荷。岩石堆动载的抗力要比静载大得多。

12.什么叫岩石的流变、蠕变、松弛？答：（1）流变：假使外界的条件不变，岩石的应力或应变随时间而变化，则称岩石具有流变性。

（2）蠕变：岩石的蠕变就是指在应力б不变的状况下岩石变形（或应变?）随时间t而增长的现象。

（3）松弛：在应变保持恒定的状况下，岩石的应力随时间而减少的现象。13.岩石蠕变一般包括哪几个阶段？各阶段有何特点？

答:包括四个阶段；第一阶段：OA阶段，有顺时应变?。；其次阶段：应变——时间曲线向下弯曲，在这个阶段内的蠕变叫作初期蠕变或暂时蠕变；第三阶段：在该阶段内，曲线具有近似不变的斜率，这个简短的蠕称为二次蠕变；第四阶段：该阶段成为加速蠕变或者第三期蠕变，这种蠕变导致迅速破坏。

14．不同受力条件下岩石流变具有哪些特征？包括：蠕变性（恒应力下）、松弛性（应变一定，应力减少时）、弹性后效（卸载时）。

15.简要表达常见的几种岩石流变模型及其特点（至少可以推导马克斯维尔模型与凯尔文模型的蠕变方程）。

16.什么是岩石的长期强度？它与岩石的瞬时强度有什么关系？岩石的长期强度：岩石的强度随外载荷作用时间的延长而降低的，寻常把作用时间的强弱称为岩石的长期强度。

与瞬时强度的关系：对于大多数岩石，长期强度与瞬时强度之比为（0.4~0.8），软岩和中等稳固岩石为0.4~0.6，稳固岩石为0.7~0.8。17.结构面按其成因寻常分为哪几种类型？

依照地质成因不同：原生结构面，构造结构面，次生结构面。原生结构面：指在成岩过程中所形成的结构面构造结构面：岩体受地壳运动作用形成的结构面次生结构面：岩体在外营力作用下形成的结构面

18.为什么结构面的力学性质具有尺寸效应？其尺寸效应表达在哪几个方面？表达在一下方面：1）随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度的位移增大;2）随着尺寸的增大，剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转变；3）尺寸加大，峰值剪胀角减小；4）随结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。19.结构面是如何影响岩体强度的？事实上，岩体的强度在很大程度上取决于结构面的强度，这主要是由于结构面的自然特征与力学性质对裂隙岩体强敌具有控制影响。20.岩体强度的确定放法主要有哪些？

试验确定法、经验估算法（准岩体强度，经验方程，Hoek-Brown）21.岩体与岩石的变形有何异同？

岩石的变形是指岩石在物理因素作用下形成和大小的变化。22.岩体的变形参数确定方法有哪些？

23.在岩体的变形试验中，承压板法、钻孔变形法和狭缝法各有哪些优缺点？

承压板法：优点是简便、直观，能较好地模拟建筑物基础的受力状态和变形特征。缺点是：

钻孔变形法：优点是：①对岩体扰动小。②可以在地下水位以下和较深的部位进行。③试验方向基本不受限制，且试验压力可以达到很大。④在一次试验中可以同时