岩石力学课后思考题答案Word下载.docx
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cm/s
或
m/d。
软化系数：
软化系数K为岩石试件的饱和抗压强度
σ（MPa）与干抗压强度
σc
（MPa）的比值。
岩石的膨胀性：
是指岩石浸水后发生体积膨胀的性质。
岩石的吸水性：
岩石在一定的实验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性，其吸水量的大小取决于岩石孔隙体积的大小及其敞开或封闭的程度等。
扩容：
是指岩石在外力作用下，形变过程中发生的非弹性的体积增长。
弹性模量：
是指在单向压缩条件下，弹性变形范围内，轴向应力与试件轴向应变之比，即
E
=σε
变形模量：
是指岩石在单轴压缩条件下，轴向应力与轴向总应变（为弹性应变
ε
e
和塑性应变
p
之和）之比。
泊松比：
在单向载荷作用下，横向应变（
x
=
y
）与轴向应变（
z
）之比。
脆性度：
通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，
n
尺寸效应：
岩石试件的尺寸越大，则强度越低，反之越高，这一现象称为尺寸效应。
界围压
σ
3
称为转化围压。
③岩石的峰值强度随
增大而增大④随
增大岩石弹性模量增大，软岩增大明显，致密的硬岩增大不明显
岩石的弹性模量与变形模量有何区别？
什么是岩石全应力—应变曲线？
为什么普通材料试验机得不出全应力—应变曲线？
研究它有何意义？
岩石全应力—应变曲线：
应用刚性试验机或伺服试验机得到的试件在破坏前与破坏后的应力应变全过程关系
岩石各种强度指标及其表达式是什么？
岩石抗拉强度有哪几种测定方法？
在劈裂法试验中，试件承受对径压缩，为什么在破坏面上出现拉应力破坏？
岩块的抗拉强度是通过室内试验测定的，其方法包括直接拉伸法和间接拉伸法两种。
其中以间接拉伸法中的劈裂法和点荷载法最常用。
根据弹性理论可知，受径向压缩作用的圆盘中，在纵向直径平面上作用着几乎等值的拉应力。
圆盘试件便在拉应力作用下，沿加载方向断裂。
在试件中心附近拉应力分布均匀，应力数值近于相等。
如果作用在圆盘上载荷不是理想的线集中载荷时，在距圆盘中心上下方向
0.8R（半径）处，应力值为零。
大于
0.8R
处应力转为压应力。
在两端受力点处压应力为最大，其值为拉应力值
10
倍以上。
但因岩石抗拉强度很低，抗压强度较高，所以岩石试件是在拉应力作用下断裂。
岩石抗剪强度有哪几种测定方法？
如何获得岩石的抗剪强度曲线？
当前在实验室测定岩石抗剪强度的方法有直剪试验、倾斜压模剪切法和三轴试验等。
按照莫尔强度理论确定岩石强度曲线一般有下述三种方法：
三向压缩试验求强度曲线，按单向抗拉、抗压强度绘制强度曲线，倾斜压模剪切法。
岩石的受力状态不同对其强度大小有什么影响？
哪一种状态下的强度较大？
岩石在不同应力状态下的强度值不同，一般符合如下规律：
三轴抗压强度＞双轴抗压强度＞单轴抗压强度＞抗剪强度＞抗弯强度＞抗拉强度。
简述影响岩石单轴抗压强度的因素。
这些因素主要包括两方面：
一方面是岩石本身方面的因素，如岩石的矿物组成、结构构造、密度、风化程度及含水量等；
另一方面是实验条件方面的因素，如试件的几何形状、尺寸、试件加工精度、端面条件、加载速率及温度等因素。
岩石流变模型的基本元件有哪几种？
流变模型主要由三个基本元件——弹性元件、粘性元件、塑性元件组成。
不同受力条件下岩石流变具有哪些特征?
并不是任何岩石材料在任何应力水平上都存在蠕变的的三个阶段，一种岩石既可以发生稳定蠕变也可以发生不稳定蠕变，这取决于岩石应力的大小。
小于次临界应力时，蠕变按稳定蠕变发展，不会导致岩石破坏；
超过某一临界应力时，蠕变向不稳定蠕变发展，并随着时间的增长，将导致岩石破坏。
通常称此临界应力为岩石的长期强度。
同一种岩石的蠕变曲线，根据其应力水平，可划分为三个类型：
1）
类型Ⅰ：
在低应力水平下，包含衰减蠕变和稳定蠕变段。
这种蠕变不导致破坏。
也称为稳定蠕变。
2）
类型Ⅱ：
在中等应力水平下，包含典型蠕变三个阶段。
3）
类型Ⅲ：
在较高应力水平下，应变率很高，几乎没有稳态蠕变阶段。
简述本书介绍的岩石流变模型的特点。
马克斯伟尔模型具有瞬时变形、等速蠕变和松弛特性，不具有弹性后效，可模拟具有这些性质的岩石。
开尔文模型具有稳定蠕变和弹性后效性质，而不具备应力松弛和瞬时变形性能。
何为岩石长期强度，其与岩石瞬时强度的关系如何？
其研究实际意义是什么？
一般情况下，当荷载达到岩石瞬时强度
S
0
时，岩石发生破坏。
在岩石承受荷载低于其瞬时强度的情况下，如持续作用较长时间，由于流变作用，岩石也可能发生破坏。
因此，岩石的强度是随外载作用时间的延长而降低，通常把作用时间
t
→
∞
的强度（最低值）
称为岩石长期强度.
岩石长期强度是一种极有意义的时间效应指标。
当衡量永久性及使用期长的岩石工程的稳定性时，不应以瞬时强度而应以长期强度作为岩石强度的计算指标。
何为强度准则？
研究强度准则的意义是什么？
常用的岩石强度准则有哪些？
强度准则又称破坏判据，它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，一般可以用破坏条件下（极限应力状态）的应力间关系
f
（σ
2
）
τ
来表示。
通过强度准则判断岩石在什么样应力、应变条件下破坏。
岩石强度准则的建立，可以反映岩石的破坏机理（各种应力状态下岩石破坏的原因）比较适合于岩石的强度理论有格里菲斯理论、莫尔强度理论等。
岩石的破坏有几种形式？
破坏的机理是什么？
1）脆性拉伸破坏，破坏机制：
微裂缝或裂隙周围的局部拉应力2）剪切破坏，破坏机制：
剪切断裂，即剪应力超过其抗剪强度。
3）沿结构面滑移（重剪切破坏），破坏机制：
破坏面剪应力超过其抗剪强度4）塑性破坏，破坏机制：
微观上是岩石中的结晶颗粒内部晶格间或颗粒之间的滑移破坏。
宏观上是在剪应力作用下产生。
莫尔强度理论的主要观点是什么？
如何根据莫尔强度理论判断岩石中一点破坏与否？
莫尔强度理论认为材料在压应力作用下发生破坏或屈服，主要因某一截面上的剪应力达到一定的限度（即抗剪强度），但也和作用在该面上的正应力所产生的摩擦阻力和材料特性有关。
′′如反映某点应力状态的应力圆处于强度曲线之下（图中，由
、
确定的小圆），说明该点不会发生破坏是处于弹性变形状态。
应力圆如刚好与强度曲线相切（图中大圆），岩石处于极限平衡状态，说明岩石将在一个与最小主应力
方向呈α
角的截面上破坏。
若应力圆与强度曲线相割，则岩石将发生破坏。
简述格里菲斯强度理论的基本观点,并写出格里菲斯条件。
格里菲斯认为，在任何材料内部存在着各种缺陷（称为格里菲斯裂隙）；
当含有这些缺陷的材料处于复杂应力状态之下，在这些裂隙端部会产生大的拉应力集中。
当这些裂隙端部某一个拉应力值超过该材料的抗拉强度值时，裂隙便开始扩展，其方向最后将与最大主应力方向平行，导致材料发生脆性拉伸破坏。
格里菲斯条件：
①当
+
3σ
>
时，
−
8σ
②当
<
t
库仑—纳维尔理论的主要观点是什么？
其能否解释受拉区的强度？
库仑—纳维尔理论认为：
岩石发生剪切破坏时，破坏面上的剪应力应等于岩石本身的内聚力和作用于该面上由法向应力引起的摩擦阻力之和，由此得到库仑—纳维尔强度准则为τ
C
fσ
试验结果表明，该准则不适用于
，即有拉应力的情况。
岩体中的结构面与几何上的面有何不同？
什么叫不连续面？
不连续面的起伏形态有哪几种？
不连续面的粗糙度和形貌有何不同？
结构面是具有一定方向、延伸较大而厚度较小的二维面状地质界面。
不同于几何上的光滑平面。
不连续面：
即岩层、岩体遭受破裂，或由于组分上不连续等所形成的不连续介面，如断、劈理、不整合面等，是结构面的一部分。
不连续面的起伏形态分为：
平直的、波状的、锯齿状的、台阶状的和不规则状的。
不连续面的粗糙度通常与起伏形态一起描述不连续面的形貌。
粗糙度可用粗糙度系数JRC
来描述。
胶结不连续面的胶结物有哪几种类型？
它们对不连续面的力学性能有什么影响？
非胶结不连续面的充填物有哪几种？
结构面经胶结后力学性质一般有所改善，铁硅质胶结充填结构面的强度较高，往往均岩石强度差别不大，甚至超过岩石强度，而泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。
末胶结具一定张开度的结构面往往被外来物质所充填，其力学性质取决于充填物成分、厚度、含水性及壁岩的性质等。
软弱结构面主要包括原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化夹层及其他夹泥层等，它们是岩体中具有一定厚度的软弱带（层），与上下盘岩体相比具有高压缩和低强度等特征，软弱结构面在工程岩体中往往控制着岩体的变形破坏机理及稳定性。
不连续面剪切试验可以得到哪几方面的成果，各种无充填物不连续面的剪切变形特征如何？
它们的抗剪强度与哪些因素有关P73-74
充填不连续面的剪切变形特征如何？
其抗剪强度与充填物成分和厚度有什么关系？
P75
岩体中的结构体有哪几种类型？
它们与岩石类型和构造变动有何关系？
岩体被各种结构面切割成不同形状的结构体，虽然它们的形态极为复杂、多样，但由于各种断裂、层面均呈一定规律的展布，所以岩块的几何形状也有一定的规律性。
常见的有:
柱状结构体、板状结构体、锥形结构体。
结构体的形状与岩石类型有关。
如晚期形成的玄武岩、流纹岩，常由单一的柱状或块状结构组成;
花岗岩、闪长岩由原生节理切割成短柱状或块状结构体;
厚层砂岩及灰岩常由块状结构体组成;
薄层及中厚层砂页岩互层岩体在层间错动下常形成板状结构体。
结构体的形状还与区域构造运动强度有关。
在轻微构造运动区大多发育棋盘格式节理，它切割成的结构体多数为短柱状六面体;
在强烈构造运动区，节理组数多，大多
3-4
组，常呈"
米"
字型组合，在它的切割下形成的结构体常里多边形、角柱状、楔锥体;
在劈理发育地区，则发育有板状结构体。
简述岩石与岩体的区别与联系。
岩石与岩体区别岩石物理力学性质及水理性质取决于构成岩石的矿物成分岩体的物理力学性质则决定于两者——结构面力学性质与结构体的力学性质。
岩体的特点：
（1）岩体是一种预应力体。
地应力、次生应力
（2）岩体是一种多介质的裂隙体。
为松散体—弱面体—连续体的一个系列。
（3）岩体是地质体的一部分，它的边界条件就是周围的地质体。
与地应力一起构成岩体赋存环境。
地质物理环境：
如水、空气与地温等。
（4）岩体的成因
根据岩体中结构面和结构体的成因、特征及其排列组合关系，岩体结构划分为哪几种类型？
整体结构、块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。
试述岩体强度的特点。
岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。
1）岩体的抗剪强度包络线介于结构面强度包络线和岩石强度包络线之间。
2）岩体强度的各向异性：
岩体强度受加载方向与结构面夹角θ的控制，因此，表现出岩体强度的各向异性。
3）水对岩体的作用使得岩体软化、泥化、润滑、膨胀、崩解、溶蚀、水化和水解，使岩体的力学性质改变，强度弱化。
如何理解岩体的破坏？
岩体拉伸破坏和剪切破坏机理如
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