岩石力学简答题补充Word格式文档下载.docx
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RQD值是指10cm及以上长度岩芯累计长度与钻孔长度比值（百分比）；
节理间距指岩体中两条节理见的平均距离；
节理条件包括节理面粗糙度、节理面的连续性、节理宽度和节理面岩石的坚硬程度。
3．简述岩石地下工程稳定性的基本原则。
（1）合理利用和充分发挥岩体强度：
将工程设置在岩性好的岩层中；
避免岩石强度的损坏（爆破影响及水软化）；
充分发挥岩体的承载能力（通过支护与围岩共同作用原理，适当减少支护刚度，允许围岩适当变形，以充分利用围岩自支撑能力）
加固围岩（锚固、注浆）；
（2）改善围岩的应力条件：
选择合理的隧（巷）道断面形状和尺寸；
选择合理的位置和方向（最佳轴比）；
采取适当的“卸压”手段（钻孔、爆破、卸压硐室）；
（3）合理支护：
充分考虑支护的受力情况、支护的经济效益、支护的安全效益，选择合理的支护形式、支护刚度、支护时间等。
（4）强调监测和信息反馈。
4．简述岩体边坡变形和破坏的主要形式。
边坡变形的主要形式主要表现为松动和蠕动。
松动：
边坡形成初期，在坡面上形成一系列与坡面近于平行的陡倾斜张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便向临方向松开、移动，这种过程和现象称为松动。
蠕动：
边坡岩体在自重应力为主的坡体长期作用下，向临空方向缓慢而持续的变形，称为边坡蠕动。
包括表层蠕动和深层蠕动两种。
边坡破坏的主要形式有崩塌和滑坡，其次还有滑塌、岩块流动、岩层曲折等破坏形式。
崩塌：
是指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下的现象，小至岩块坠落，大至山崩；
滑坡：
岩体在重力作用下，沿破内软弱结构面产生整体滑动的现象，分，滑坡方式包括：
（1）平面剪切滑动：
简单平面剪切滑动、阶梯式滑坡、三维楔体滑坡和多滑块滑动几种模式；
（2）旋转剪切滑动：
岩体沿弧形滑面滑移。
5．简述莫尔强度理论，并评价其优缺点。
莫尔强度理论认为材料的破坏主要是剪切破坏，破坏面的剪应力大于材料破坏面所能承受的最大剪应力（抗剪强度）时即发生破坏，材料在各种应力状态下的应力-应变曲线，即莫尔应力圆，具有一条公共包络线，这条包络线与每个极限应力圆相切，能够反映材料内部各点受外荷载作用时破坏的性质，这条包络线就叫做莫尔强度包络线，在实际受力条件下，通过绘制实际状况的应力圆，判断它与材料莫尔包络线之间的关系就可以判断材料是否发生破坏及破坏面的位置。
莫尔强度理适用与塑性、脆性岩石的剪切破坏，较好的解释了岩石抗压强度远远大于抗拉强度的特征，解释了三向等拉时破坏、等压时不破坏的现象，同时考虑拉、压、剪，可判断破坏方向，但是忽视了第二主应力的影响，没有考虑结构面情况，不适合解释拉伸及流变现象。
6．试简述巷道新奥法支护的特点和施工过程。
新奥法（新奥地利隧道施工方法的简称）是将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。
其特点有：
（1）及时性：
采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度的跟紧开挖工作面，利用开挖工作面的时空效应，及时限制支护前围岩的变形和变形发展，阻止围岩进入松动状态，必要的情况可进行超前支护。
（2）封闭性：
巷道开挖后，当喷射混凝土以较高速度射向岩面，能很好的充填围岩原生和次生结构面，大大的提高围岩的强度，同时，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不至软化、解体而使裂隙张裂，因而能及时有效地的防治因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，保持原有岩体强度。
（3）粘结性：
锚喷支护同围岩能全面粘结，这种粘结可以产生三种作用，连锁作用（也称悬吊作用能防治危岩脱落、冒顶、偏帮）、复合作用（也称组合作用能充分发挥围岩与支护的共同作用，发挥围岩自支撑能力）的和增加作用（也称挤压加固作用，通过支护的柔性发挥围岩自支撑能力）。
（4）柔性：
锚喷支护属薄性支护，能够与围岩紧粘在一起共同作用，与围岩共同产生形变，在一定的非弹性变形区能有效地控制塑性区的发展，使岩体自支撑能力得到充分发挥，同时，锚喷支护在受压变形过程中，对岩体产生更大的支护反力，抑制围岩的过大变形，充分发挥支护作用。
施工过过程：
开挖－一次支护—二次支护。
（1）开挖：
穿孔、装药、爆破、出碴等，尽量一次全断面开挖，开挖之后及时喷射混凝土，开挖施工与一次支护交叉作业。
（2）一次支护：
包括一次喷浆、打锚杆、联网、立钢架拱、二次喷浆
（3）二次支护：
一次支护后，在围岩趋于稳定时，进行永久支护，补喷混凝土或浇注混凝土内拱。
7．试简述岩石蠕变及岩石在不同应力条件下的蠕变特征。
蠕变是当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象，蠕变分为四个阶段：
第一蠕变阶段：
应变速率随时间增加而减小，称为减少蠕变阶段或初始蠕变阶段；
第二蠕变阶段：
应变速率保持不变，称等速蠕变阶段；
第三蠕变阶段：
应变速率迅速增加直到岩石破坏，称加速蠕变阶段。
岩石在不同的应力作用下，蠕变特征不相同：
当作用在岩石上的应力小于某一值时，岩石的变形速率随时间的增加而减小，最后趋于稳定，这中蠕变称为稳定蠕变。
当作用在岩石上的应力超过某一值时，岩石的变形速率随着时间的增加而增加，最后导致岩石的破坏，这种蠕变称为不稳定蠕变。
8．简述锚喷支护的力学作用原理。
（1）开挖后，在坑道周边形成松动圈和塑性变形区。
喷射混凝土支护，一方面水泥砂浆的胶结作用提高了松动圈的整体稳定性，另一方面，喷射混凝土层的柔性允许围岩发生较大的位移而不发生松脱，能充分发挥围岩的自支撑能力；
（2）锚杆的挤压加固与围岩的变形相互作用（悬吊作用、组合作用、挤压加固作用），进一步加固围岩，提高其整体承载能力。
锚喷联合支护是软弱破碎岩体的一种最有效地支护形式，具有主动加固围岩、充分发挥围岩的自支撑能力、良好的抗震性能等优点。
9．简述岩石单轴压缩条件下的变形特征。
岩石在单轴压缩条件下变形可分为四个阶段：
（1）空隙裂隙压密阶段（0A段）：
试件中原有张开结构面或微裂隙逐渐闭合，岩石被压密，试件横向膨胀较小，体积随载荷增大而减小。
（2）弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段）：
岩石发生弹性形变，随着载荷加大岩石发生轴向压缩，横向膨胀，总体积缩小。
（3）非稳定破裂发展阶段（CD段）：
微破裂发生质的变化，破裂不断发展直至试件完全破坏，体积由压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速率迅速增大。
（4）破裂后阶段（D点以后）：
岩块承载力达到峰值强度后，内部结构遭到破坏，试件保持整体状，随着继续施压，裂隙快速发展，出现宏观断裂面，此后表现为宏观断裂面的块体滑移。
10．简述边坡整治的措施。
（1）避：
使构筑物尽量避开滑坡体；
（2）排：
排水导流，采用各种形式的截水沟、排水沟、急流槽，来拦截和排引地表水；
用截水渗沟、盲沟、纵向和横向渗沟、支撑渗水沟、泄水隧洞、立井、渗井、砂井、平孔排水，防止水浸入滑坡范围或疏干滑坡范围内的已有水；
（3）档：
设置抗滑支档，在滑坡舌部或中前部修筑各种形式的抗滑挡墙，在滑坡体其它部位设置各种多级挡墙，如抗滑挡土墙、抗滑干砌片石垛、沉井式抗滑挡墙、叠框式抗滑挡墙、锚杆挡墙、抗滑桩、支垛、钢筋混凝土桩和支撑抗滑明硐；
（4）减：
减重反压，挖去滑体上部主滑和牵引地段，（或用石质材料）填在滑坡体坡脚，反压阻滑；
（5）固：
利用物理化学加固滑体，改善滑坡的土石性质，提高它的强度，达到稳定滑坡的目的。
例如焙烧法、电渗排水法、水泥灌浆法。
（6）植：
植树造林，绿化边坡。
11．轴对称隧道围岩处于理想弹塑性状态，其塑性区半径与哪些因素有关？
围岩应力分布规律如何？
轴对称围岩条件下理想弹塑性隧道围岩，其塑性区半径可由下列公式给出：
因此，塑性区半径与隧洞断面半径R0，围岩应力p0、岩石的内摩擦角φ和岩石的粘结力c，支护反力pi有关。
围岩应力的分布规律：
（1）巷道周边附近应力集中系数最大，远离周边应力集中程度逐渐减小，在距3-5倍巷道半径处，围岩应力趋于与原岩应力相等；
（2）巷道围岩应力受测压系数、巷道断面轴比影响，一般来说巷道长轴平行于原岩最大应力方向时能获得较好的围岩应力分布；
当巷道长轴与短轴之比等于长轴方向最大主应力与短轴方向原岩应力时，巷道周围应力分布最为理想，此时，巷道顶底板中点及巷道两帮中点切应力处处相等，不出现拉应力。
12．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？
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σ满足关系式：
或
式中c、c’为滑动面的粘结力或有效粘结力；
φ、φ’为滑动面的内摩擦角或有效内摩擦角；
σ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）
13．简述平面破坏计算法的假设条件、主要特点及适用条件。
假设条件：
（1）滑动面是平面或近似平面；
（2）滑动面及张裂隙的走向平行于坡面；
（3）张裂隙是直立的，其中充有高度ZW的水柱；
（4）水沿张裂隙的底部进入滑动面并沿滑动面渗透；
（5）滑体沿滑动面做刚体下滑。
主要特点及适用条件：
力学模型和计算公式简单，主要适用于均质砂性土、顺层岩质边坡以及沿基岩产生的平面破坏的稳定性分析，但要求滑体做整体刚体运动，对于滑体内产生剪切破坏的边坡稳定性分析误差较大。
14．简述简化Bishop法的假设条件、主要特点及适用条件。
（1）滑动面为圆弧形或近圆弧形；
（2）假定条块侧面间的垂直剪应力合力为零。
Bishop法稳定性系数的计算考虑了条块间作用力，是对Fellenius的改进，计算较准确，但要采用迭代法。
分割条块时要求采用垂直条分。
适用于均质粘性及碎石堆土等斜坡形成的圆弧形或近圆弧形滑动滑坡。
15．简述Janbu法的假设条件、主要特点及适用条件。
（1）垂直条块侧面上的作用力位于滑面之上1/3条块高度；
（2）作用于条块上的重力、反力通过条块底面的中点。
计算准确但是计算复杂，适用于复合破坏面的边坡，既可以用于圆弧形滑动也可以用于非圆弧形滑动，要求垂直条分。
16．简述Sarma法的基本原理、主要特点及适用条件。
基本原理：
边坡破坏除非是沿着一个理想的平面或弧面滑动，才可能作为一个完整的刚体运动，否则，滑体必须先破裂成多个可相对滑动的块体，才可能发生滑动。
也即滑体内部必须产生剪切破坏才可能发生滑动。
用极限加速度KC来描述边坡的稳定程度，可以用于评价各种破坏模式下边坡稳定性，而且条块分条是任意性的，从而可以对各种特殊边坡的破坏模式进行稳定性分析，但是计算比较复杂。
17．简述滑坡的工程分类、滑坡监测的目的和主要方法。
滑坡工程分类为：
岩块流动滑坡、平面剪切破坏滑坡和旋转剪切滑坡三类。
滑坡监测的目的：
（1）研究不同地质条件下不同类型的滑坡产生过程、发育阶段和动态规律；
（2）研究滑坡的主要影响因素；
（3）研究抗滑构筑物的受力状态；
（4）在整治过程中，监视滑坡发展变化情况、预测发展动向，作出危险预报；
（5）整治完工后，检验工程的整治效果。
主要方法有：
（1）地面位移建网观测；
（2）地表裂隙简易观察；
（3）建筑物裂缝简易观察；
（4）地面倾斜变化观测；
（5）滑坡深部位移观测；
（6）滑动面位置测定；
（7）滑坡滑动力推测。
18．影响岩石试件强度指标的主要因素有哪些。
它们是怎么影响的？
（1）试件尺寸，一般情况随试件尺寸增大，试验所获得的岩石强度值减低；
（2）试件形状，不同试件形状，正方体、长方体、圆柱体试件试验所获得的强度指标值是不同的；
（3）试件三维尺寸比例，比如单轴拉、压试验中，试件宽高比大的试件所测得的强度指标比宽高比小的试件所测得的强度值要高；
（4）加载速率，例如，单轴抗压试验中，岩石的抗压强度与加载速率成正比，及加载速率越大测得抗压强度越大；
（5）湿度，一般来说，饱水岩样的强度指标要低于烘干岩样。
19．简述岩体的赋存环境及其对岩体力学性质的影响。
岩体的赋存环境包括：
地应力、地下水和地温。
地应力对岩体力学性质的影响：
地应力影响岩体的承载能力——对赋存于一定地应力环境中的岩体来说，地应力对岩体形成的围压越大，其承载能力越大；
地应力影响岩体的变形和破坏机制——试验表明，在低围压下表现出脆性破坏的岩石在高位压下呈剪塑性变形；
地应力影响岩体中的应力传播法则——高围岩下不连续的岩体介质表现出某些连续介质的特征。
地下水对岩体力学性质的影响：
影响岩体的变形和破坏、影响岩体工程的稳定性。
地温对岩体力学性质的影响：
20.简述岩体的水理性。
岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性，包括吸水性、透水性、软化性和抗冻性。
吸水性：
岩石在一定条件下吸入水份的性能，用吸水率、饱和吸水率和饱水系数表征岩石的吸水性；
透水性：
岩石能被水透过的性能称为岩石的透水性，岩石透水性能可用渗透系数来衡量，它主要取决于岩石空隙大小、方向及其贯通情况；
软化性：
岩石浸水后强度减低的性能称为岩石的软化性，常用软化系数来衡量；
抗冻性：
岩石抵抗冻融破坏的能力称为岩石的抗冻性，常用抗冻系数来表示。
21．简述岩石的物性质及其基本属性。
岩石的物力力学性质是指岩石固有的物质组成和结构特征所决定的比重、容重、空隙率、水理性等基本属性。
（1）岩石的容重：
单位体积岩石的重量；
（2）岩石的比重：
岩石固体部分的重量与4℃时同体积纯水重量的比值；
（3）岩石的空隙性：
天然岩石中包含着成因、数量各异的空隙和裂隙的结构特征；
（4）岩石的水理性：
岩石与水相互作用时所表现出来的性质；
22．简述岩石的力学性质及影响岩石力学性质的主要因素。
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。
围压：
在高围压下，岩石的变形、强度、弹性极限都显著增大。
风化：
风化过程中，原生矿物成分经物力、化学、生物作用而发生变化，并产生次生矿物，降低了岩石的物力力学性质，同时引起了岩体的构造变化。
23．简述地下坑道围岩分区，及围岩应力分布规例。
根据围岩应力分别情况，可将巷道周围岩体分为应力松弛区、塑性强化区、弹性区承载区和原岩应力区。
巷道围岩应力分布规律：
24．什么是深埋地下工程，深埋地下工程有什么特点。
地下工程自身影响达不到地表的称为深埋地下工程。
其特点是：
（1）可视为无限体中的孔洞问题，孔洞各方向无穷远处，仍为原岩应力；
（2）当埋深等于或大于巷道半径R0或其宽、高之半的20倍以上时，巷道影响范围（3～5R0）以内的岩体自重可以忽略不计；
（3）原岩水平应力λP0可以简化为均匀分布，通常误差不大（10％以下）；
（4）深埋的水平巷道长度较大时，可作为平面应变问题处理。
其它类型巷道，或作为空间问题。
25.巷道的支护反力与哪些因素有关。
支护反力
因此，支护反力与巷道半径R0，塑性区半径RP，原岩应力才p0；
岩石的粘集力c和岩石的内摩擦角φ有关。
2020年7月8日星期三
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