岩石力学2复习题.docx

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岩石力学2复习题

第一章复习思考题

1、岩块具有哪些力学特征？

答：

1.岩块的力学性质与组成岩块的矿物成分及其相对含量有关。

一般来说，含硬度大的粒柱状矿物愈多，岩块强度越高。

含硬度小的片状矿物越多，岩块的强度越低。

2．胶结连接的岩块强度硅质胶结>铁质、钙质胶结>泥质胶结

3.岩块的力学性质与组成岩块的岩石结构构造有关。

颗粒形状强度：

粒状、柱状>片状>鳞状。

颗粒大小强度：

粗粒<细粒

4.岩块的力学性质与岩块的微结构面发育程度有关，微观结构面削弱岩块强度，导致各向异性

5.岩块的风化程度对岩块力学性质也有影响。

导致岩块的硬度降低，抗变形能力减弱，渗透性增加

2、软弱结构面具有哪些地质特性？

答：

1.由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构2.粘粒含量很高3.含水量接近或超过塑限4.密度比原岩小5.常具有一定的胀缩性6.力学性质比原岩差7.强度低8.压缩性高9.易产生渗透变形

3、结构面特征对岩体性质的影响是什么？

答：

1.产状：

常用走向，倾向和倾角表示，结构面与最大主应力之间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。

当结构面与最大主平面的夹角β为锐角时，岩体将沿结构面滑移破坏；当β=90°时则表现为平行结构面劈裂拉张破坏；β=0°表现为横切结构面产生剪断岩体破坏2.连续性：

常用连续性系数K，迹长和面连续性系数表示，K在0~1之间，K值愈大说明结构面连续性愈好，当K=1时，结构面完全贯通。

结构面的连续性对岩体的变形、变形破坏机理、强度及渗透性有很大的影响。

3.密度：

密度控制着岩体的完整性和岩块的强度。

一般的，结构面发育越密集，岩体的完整性越差，岩块的块度愈小，进而导致岩体的力学性质变差，渗透性增强4.张开度：

使结构面实际接触面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。

当结构面张开且被外来物质填充时，则其强度主要由充填物决定5.形态：

结构面的形态对岩体的力学性质及水力学性质存在明显的影响。

6.充填胶结：

结构面经胶结后，总的来说力学性质有所改善。

4、《岩土工程勘察规范》（国标GB50021-2001）用哪两个指标来评价岩块的风化程度

答：

波速比和风化系数

风化程度（硬质岩石按波束指标的风化分级）

全风化;强风化；中等风化；微风化；未分化

5、岩体的定义是什么？

答：

在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面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。

6、按结构类型划分岩体有哪五种？

答：

整体状结构，块状结构，层状结构，碎裂结构，散状结构等五种类型。

7、为什么要进行岩体工程分类？

岩块和岩体的工程分类方法有哪些？

答：

总的来说是为工程服务。

岩体工程分类既是工程岩体稳定性分析的基础，也是岩体工程地质条件定量化的一个重要途径

岩块工程分类方法：

（1）迪尔和米勒的双指标分类

（2）按岩石强度分类

岩体工程分类方法：

（1）岩体质量分级

（2）洞室围岩分类（3）岩体地质力学分类

（4）巴顿岩体质量分类

第二章复习思考题

1、岩石密度对岩石力学性质有何影响？

（岩石密度分为颗粒密度和块体密度）

答：

1.密度越大，岩石强度越高2.密度大小也决定于地下工程的几何尺寸及其布置

2、岩石空隙性对岩石力学性质有何影响？

答：

（1）一般来说，空隙率愈大，岩块强度愈大，塑性变形和渗透性愈大

（2）空隙率越大岩石抗风性降低（3）对可溶性岩石来说，空隙率愈大岩石力学强度愈小并且其透水性增强（4）空隙中充填物的存在，形成软弱结构面

3、岩石的吸水率、饱水率和饱水系数有何区别？

答：

（1）吸水率：

指的是岩石试件在常温常压下自由吸入水的质量与岩样干质量之比

（2）饱水率：

指的是岩石试件在高压或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比

（3）饱水系数：

岩石的吸水率与饱和吸水率之比

4、岩石软化性对岩石力学性质有何影响？

答：

岩石软化性：

指岩石浸水饱和后强度降低的性质；常用软化系数KR表示。

影响：

1.KR愈小，岩石软化性愈强。

在水的作用下岩石承载能力降低2.KR愈小，岩石的抗冻性和抗风化能力越差3.KR愈小，岩石的工程地质条件愈恶劣工程稳定性也越差。

5、岩石透水性与哪些因素有关？

它对岩石力学性质有何影响？

答:

用渗透系数K表示透水性K=U/J（U为渗透流速J为水力梯度）,影响因素岩石中空隙的大小，数量、方向、及连同情。

透水愈大，岩体力学性质愈差，强度愈低

6、如何表征和计算岩石的密度、空隙性、吸水性、软化性和透水性。

岩石的密度：

1、颗粒密度（ρs）ρs=ms/Vs2、块体密度（ρ）ρ=m/V

空隙性用孔隙率（n）表征

总空隙率（n）

总开空隙率（no）

大开空隙率（nb）

小开空隙率（na）

闭空隙率（nc）

吸水性用吸水率（Wa）表征岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量（mw1）与岩样干质量（ms）之比，用百分数表示

软化性用软化系数（KR）为岩石试件的饱和抗压强度（σcw）与干抗压强度（σc）的比值

透水性用渗透系数（K）

第三章复习思考题

1、在单轴压缩连续加载条件下，岩块变形有何特征？

结合应力--应变曲线分阶段加以阐述。

答：

1.孔隙隙压密阶段，OA曲线上凹曲线斜率随之增加而增大，表明岩块中微裂隙被压密，形成早期非线性形变2.弹性变形阶段（AB段）曲线呈直线，表明岩块变形随σ成正比例增加，且为弹性形变。

3.微破裂稳定发展阶段（BC段）：

曲线偏离直线，表明岩块内出现新的微裂隙，并且随σ增加而逐渐发展为塑性变形4.非稳定破裂发展阶段（CD段）曲线下凹，微破裂的发展出现了质的变化。

由于破裂过程造成的应力集中效应显著岩块内微裂隙不断发展，直到试件破坏5.破坏后阶段（D点以后阶段）：

曲线反向下凹，表明岩块内部结构完全破坏，形成宏观破裂面，变形主要表现为，沿宏观破裂面的块体滑动，但岩块并不完全失去承载能力。

2、在单轴压缩连续加载条件下，峰值前岩块应力--应变曲线的基本类型有几种？

答：

共有六种类型：

1.直线型，曲线不发生明显弯曲，且以弹性变形为主。

一般的，致密、坚硬的岩石表现出这种类型；2.下凹形，曲线开始为直线，当应力增大到一定值以后，变下弯，直到破坏，为弹——塑性变形。

一般的，较坚硬而少裂隙的岩石为这种类型；3.开始为上凹型曲线，随后变为直线，直到破坏，没有明显的屈服段。

为塑-弹性型变形，坚硬而有裂隙发育的岩石表现出出此类型4.S型，中部比较陡，较长的直线段而两端曲线段较短为塑—弹—塑变形，是某些坚硬变质岩常见的变形曲线5.S型，中部较缓而两端曲线较长，为塑—弹—塑变形，某些压缩性较高的岩石表现出此类型；6.开始为一很小的直线段，随后就出现不断增长的塑性变形和蠕性变形，为弹—蠕变形。

是盐岩等蒸发岩、极软岩等的特征曲线。

3、变形模量及泊松比的定义及测定方法是什么？

答：

变形模量：

在单轴压缩条件下轴向压应力与轴向应变之比1.σ—ε曲线为直线类型时，变形模量用弹性模量E表示，即E=σ/ε2.当σ—ε曲线为非直线性时，变形模量用初始模量，切线模量、割线模量表示，即1.初始模量（Ei）：

值曲线原点处的切线斜率。

Ei=σi/εi；2.切线模量（Et）：

指曲线上中部直线段的斜率，Et=（σ2-σ1）/（ε2-ε1）；3.切割模量（Es）：

指曲线上（σc/2）处的点与原点连线的斜率：

Es=σ50/ε50；泊松比：

在单轴压缩条件下，横向应变εd与轴向应变εL之比：

μ=-εd/εL

4、论述三轴压缩条件下岩石变形与破坏特征与单轴压缩的不同之处。

不同之处：

1.岩石破坏前的应变随围岩压增大而增加2.岩石塑性变形随围岩压增大而增大3.岩石的物态也随围压变化而变化；一般的，随围压增大，由脆性状态向延性流动状态变化4.随围压增大，岩块的变形模量和泊松比都有一同程度的提高5.岩块在三轴压缩条件下破坏型式大致分为脆性劈裂，剪切及塑性流动三类。

5、何为流变、蠕变、应力松驰及弹性后效？

答：

流变：

指在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力随时间变化的现象，包括蠕变，松弛，弹性后效。

（1）蠕变：

指岩石在恒定载荷作用下，变形随时间逐渐增大的现象

（2）松弛：

指应变一定时，应力随时间逐渐减小的现象（3）弹性后效：

指弹性变形在卸荷后经过一段时间才能恢复的现象（应变恢复总是落后于应力）

6、论述蠕变三阶段的变形特征。

答：

蠕变的曲线特征：

划分为三个阶段1.AB段初始蠕变阶段2.BC段等速蠕变阶段3.CD段加速蠕变阶段

7、影响蠕变性质的因素有哪些？

如何影响？

答：

影响因素1.岩性，岩石本身性质是影响其蠕变性质的内在因素2.应力：

对同一种岩石来说，应力大小不同，蠕变曲线的形状及各阶段的持续时间也不同3.温度，温度上升，岩石总应变与等速阶段应变速率都明显增加了，另外，岩性不同岩石的总应变及蠕变等速率随温度增加幅度也不同4.湿度：

一般情况下湿度大的岩石比湿度小的岩石蠕变速率大且随溶液性质不同而不同。

8、在单轴压缩循环加载条件下，当卸荷应力值不同时，岩块变形有何特征？

答：

1.当卸载点P的应力值低于岩石弹性极限（A）时，则卸载荷曲线将基本上沿加荷曲线返回到原点，表现为弹性恢复2.当卸载荷点p的应力值高于岩石弹性极限（A）时，则卸载曲线偏离原来的加荷曲线，也不能回到原点，其变形包括弹性变形εe和塑性变形εp，此时有

Ee=σ/εe；E=σ/（εe+εp）

9、如何测定岩石单轴抗压强度并分析测定单轴抗压强度的影响因素。

答：

测定方法：

抗压强度试验与点荷载试验

影响因素：

1.岩石本身性质方面的因素（矿物组成，结构构造、颗粒大小、连接及微结构发育、密度、风化程度等）2.实验条件方面的因素：

（1）试件的几何形状及加工精度：

断面形状强度：

圆形>六边形>四边形>三角形，试件尺寸越大，岩块强度越低即尺寸效应。

试件的高径比，即试件高度（h）与直径或边长（D）的比值，随高径比的增大，岩块强度降低。

（2）加荷速率：

强度随加荷速率增大而增高（3）端面条件：

端面条件对岩块强度的影响，称为端面效应（4）湿度和温度：

含水量越高，强度越低。

一般来说，温度升高，岩石脆性降低，粘性增强，岩块强度也随之降低（5）层理结构：

岩块的强度因受力方向不同而有差异。

10、岩块剪切强度参数有哪两个？

它们在直剪和三轴试验中是如何确定的？

特别要掌握莫尔圆与抗剪强度的关系。

答：

参数为：

岩块内聚力C和内摩擦角φ。

在直剪实验时，先在试件上施加法向压力N，然后在水平方向逐级施加水平剪力T，直至试件破坏。

用同一组岩样，在不同法向力σ下进行直剪试验，可得到不同σ下的抗剪断强度τf，且在τ-σ坐标中绘制出岩块强度包络线，研究表明该曲线不是严格的直线，但在法向应力不太大的情况下，可近似地视为直线，这时可按库伦定律τ=C+σtanφ求岩块的剪切强度参数C,φ值。

在三轴试验时：

将一组试件试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的围压σ3投到σ1-σ3曲线，得到极限的σ1-σ3曲线，然后在曲线上选择一最佳直线段，求出其斜线斜率m和σ1轴上的截距b，按下式求剪切强度参数C，φ值

φ=sinˉ¹（m-1/m+1）；C=b*（1-sinφ）/2cosφ

11、阐述库仑一纳维尔判据及莫尔判据的主要内容及其应用。

答：

库仑判据：

岩石内任一点发生剪切破坏时，破坏面上的剪切应力τ应等于或大于岩石本身的抗剪强C和作用于该面上由法向应力引起的摩擦阻力σtanφ之和，

即τ=C+σtanφ

摩尔判据：

当岩石中一点可能滑动面上的箭应力大于该面上的剪切强度时，该点就产生破坏，而滑动面的剪切强度τ又是作用于该面上法向力σ的函数,即τ=f（σ）。

12、分析岩块的单轴抗拉强度比抗压强度小得多的原因。

答：

理论和实验研究表明，岩块抗拉强度受空隙影响，特别是受裂隙空隙的影响很大。

如果岩块含有宏观裂隙，则其抗拉强度还要小。

原因就在于岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，直接削弱了岩块的抗拉强度。

相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小的多，因此岩块的单轴抗拉强度比抗压强度