巖石力學期末考試試卷及答案

1、填空題【1】彈性體的特征：在外力作用下物體變形，當外力不超過一定限度時，除去外力后變形能完全恢復。【2】彈性力學的平面問題包括：平面應力問題和平面應變問題；【3】變質巖分類包括片理狀巖類（片麻狀構造、片狀構造、千枚狀構造、板狀構造）和塊狀巖類（塊狀構造）；【4】巖石的密度：巖石單位體積所具有的質量?！?】巖石的容重：巖石單位體積所具有的重量?！?】巖石的容重取決于：（1）巖石的礦物成分；（2）孔隙發(fā)育程度；（3）含水量【7】巖石強度：是指巖石在外荷載作用下，達到破壞前所能承受的最大應力?！?】巖石的三軸抗壓強度：是指巖石在三圍荷載作用下，達到破壞前所能承受的最大壓應力。【9】三軸壓縮試驗的加載

2、方式（1）真三軸加載；（2）偽三軸加載；【10】巖石的變形有：（1）彈性變形；（2）塑性變形；（3）黏性變形；【10】巖體的結構單元有：（1）結構面（堅硬結構面、軟弱結構面）；（2）結構體（塊狀結構體、板狀結構體）；【11】巖體的賦存環(huán)境包括：（1）地應力；（2）地下水；（3）地溫；【12】根據結構面的成因不同分：（1）原生結構面（2）構造結構面（3）次生結構面【13】流變現象：是指應力-應變曲線與時間因素有關的性質，巖體在變形過程中有時間效應的現象?！?4】巖石的流變包括：（1）蠕變（當應力不變時，變形隨時間的延長而增加的現象）；（2）松弛（當變形一定時，應力隨時間的延長而減小的現象）；（3

3、）彈性后效（當瞬間加載或卸載時，應變滯后于應力的現象）?！?5】圍巖-支護共同作用：是指圍巖與支護形成一個共同體，使其兩者之間產生相互耦合和相互影響的情況?！?6】馬克斯威爾體（本構方程、蠕變方程、松弛方程）和凱爾文體（本構方程、蠕變方程、 彈性后效（卸載效應）的相關方程 答：馬克斯威爾體具有瞬間變形、等速蠕變和松弛的性質；凱爾文體具有彈性后效、穩(wěn)定蠕變，沒有松弛的性質;【17】巖石種類：巖漿巖、變質巖、沉積巖。巖漿巖：深成巖、淺成巖、噴出巖。沉積巖：火山碎屑巖、膠結碎屑巖、黏土巖、化學巖和生物化學巖。變質巖：接觸變質巖、動力變質巖、區(qū)域變質巖?！?8】通過試件所確定的各種巖石強度指標值受以下

4、因素的影響：試件尺寸、試件形狀、試件三維尺寸比例、加載速率、濕度【19】單軸壓縮條件下巖石變形特征：（1）孔隙裂隙壓密階段（2）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段（3）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（累進性破裂階段）（4）破裂后階段?！?0】地應力成因：大陸板塊邊界受壓引起的應力場、地幔熱對流引起的應力場、由地心引力引起的應力場、巖漿侵入引起的應力場、地溫梯度引起的應力場、地表剝蝕產生的應力場二、名詞解釋【1】巖體完整性系數：又稱裂隙系數，為巖體與巖石的縱波速度之比的平方?！?】應力集中系數：是指產生應力集中時的最大應力除以平均應力?！?】巖石質量指標 RQD是指10cm及以上長度巖芯累計長度與鉆孔長度比值

5、的百分比；【4】巖石的物理性質：是指巖石固有的物質組成和結構特征所決定的基本屬性?！?】單軸抗壓強度：是指巖石在單軸壓縮荷載作用下達到破壞前所能承受的最大壓應力，也稱為非限制性抗壓強度。【6】巖石的擴容：是指巖石在荷載作用下，在其破壞之前產生的一種明顯的非彈性體積變形。【7】巖石的各向異性：是指巖石的全部或部分物理.力學性質隨方向不同而表現出差異的現象?！?】地應力：是指存在于地層中的未受工程擾動的天然應力，也稱其為巖體的初始應力、絕對應力、原巖應力?！?】巖石的長期強度：巖石的強度隨著荷載作用時間的延長而降低，通常將 t趨于無窮時的強度?！?0】彈性理論：是指研究彈性物體在外力和其他外界因素

6、的作用下產生的變形和內力。【11】巖石的孔隙率：巖石孔隙的體積與巖石總體積的比值的百分比【12】巖石軟化系數：巖樣飽水狀態(tài)的單軸抗壓強度與自然風干狀態(tài)單軸抗壓強度的比值?！?3】單軸抗拉強度：是指巖石在單軸拉伸荷載作用下達到破壞時所能承受的最大拉應力。【14】圍巖-支護共同作用：是指共同體兩方面的耦合作用和互為影響的情況。【15】巖石的彈性：是指巖石在外力作用下發(fā)生變形，當外力去除時，又恢復到原來的狀態(tài)?！?6蠕變：當應力保持不變時，變形隨時間增加而增長的現象?！?7】松弛：當應變保持不變時，應力隨時間增加而減小的現象?！?8】錨桿作用機理：懸吊作用、減跨作用、組合梁作用、組合拱作用、加固作用

7、三、 簡答題【1】理想彈性體的基本假設：（1）物體的連續(xù)性；（2）完全彈性；（3）均勻性；（4）各向同性；（5）假定形變和位移是微小的?！?】影響巖石試件強度的因素：1 ）試件尺寸，2）試件形狀，3）試件三圍尺寸比例，4）加載速率，5 ）濕度?！?】單軸壓縮荷載作用下破壞形式分為：1）X狀共軻斜面剪切破壞，2）單斜面剪切破壞，3）拉伸破壞?！?】巖石全應力-應變曲線的變形特征：1）孔隙裂隙壓密階段（OA段）。2 ）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定階段 （AC段）。3 ）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段， 或稱累進性破裂階段 （CD 段）。4）破裂后階段（D點以后階段）?！?】簡述地應力分布的基本規(guī)律：（1 ）地應力

8、是一個具有相對穩(wěn)定的非穩(wěn)定應力場，它是時間和空間的函數。（2）實測垂直應力基本等于上覆巖層重量（3）淺層地殼中，實測水平應力普遍大于垂直應力；（4）平均水平應力與垂直應力比值相當分散，隨深度增加比值減??； （5）最大水平應力與最小水平應力比值隨深度增加呈線性增長；（6）最大水平應力與最小水平應力比值相差較大，顯示出很強的方向性；（7）地應力分布規(guī)律受地形和斷層影響較大?！?】地應力對巖體力學性質的影響：（1）地應力影響巖體的承載能力。（2）地應力影響巖體的變形和破壞機制。（3）地應力影響巖體中的應力傳播法則?！?】維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則：（1）合理利用和充分發(fā)揮巖體的強度：1地下的地質

9、條件相當復雜。2避免巖石強度的損壞 3充分發(fā)揮巖體的承載能力4 加固巖體（2）改善圍巖的應力條件：1選擇合理的隧道斷面形狀和尺寸2選擇合理的位置和方向3卸壓方法（3）合理支護（4）強調監(jiān)測控制和信息反饋四、 論述題【1】簡述巖石地下工程穩(wěn)定性的基本原則：（1）合理利用和充分發(fā)揮巖體的強度；（2）改善圍巖的應力條件；（3）合理支護；（4）強調監(jiān)測控制和信息反饋?！?】簡述水壓致裂法的基本原理與步驟：基本原理：水壓致裂法屬于地應力直接測量方法之一，其原理是由測量儀器直接測量和記錄各種應力量；實施步驟：（1）打鉆孔到準備測量應力的部位，并將鉆孔中待加壓段用隔離器隔離開來；（2）向隔離段鉆孔內注入高壓

10、水，不斷加大水壓，至孔壁出現裂隙，記錄初始開裂水壓 Pi ;（3）繼續(xù)施加水壓，至裂隙深度達到3倍鉆孔直徑，關閉高壓水系統，保持水壓恒定，并記錄次關閉水壓 Ps,然后卸壓使裂隙閉合；（4）重新向密閉段注射高壓水，是裂隙重新打開，并記錄裂隙重開時的壓力Pr和隨后的關閉水壓 Ps；（5）重復上述步驟 2-3次，以提高測試數據的準確性；卸壓，退出裝置，完成實驗?！?】論述什么是平面應變問題及其力學特征？并舉兩個簡單例子以任意橫截面為x-y面，任意縱線為z軸，所受荷載都垂直于z軸，而且沿z軸方向沒有變 化，則所有一切應力.應變和位移分量都不沿 z方向變化，而只是 x和y的函數。如果近似 地認為墻的兩端受到光滑平面的約束，使之在z方向