巖石力學(xué)沈明榮考試重點

1、一早：1.敘述巖體力學(xué)的定義.：巖體力學(xué)主要是研究巖石和巖體力學(xué)性能的一門學(xué)科，是探討巖石和巖體在其周圍物理環(huán)境（力場、溫度場、地下水等）發(fā)生變化后，做出響應(yīng)的一門力學(xué)分支。2.何謂巖石？何謂巖體？巖石與巖體有何不同之處？（1）巖石：由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而形成的自然物體。（2）巖體：一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體。（3）不同之處：巖體是由巖石塊和各種各樣的結(jié)構(gòu)面的綜合體。3.何謂巖體結(jié)構(gòu)？巖體結(jié)構(gòu)的兩大要素是什么？（1）巖體結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及其組合關(guān)系；或者是指結(jié)構(gòu)體的規(guī)模、形態(tài)及其排列形式所表現(xiàn)的空間形態(tài)。（2）結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面。4 .巖體結(jié)構(gòu)的六大類型？塊狀、鑲嵌、層狀

2、、碎裂、層狀碎裂、松散結(jié)構(gòu)。5.巖體有哪些特征？（1）不連續(xù)；受結(jié)構(gòu)面控制，巖塊可看作連續(xù)。（2）各向異性；結(jié)構(gòu)面有一定的排列趨勢，不同方向力學(xué)性質(zhì)不同。（3）不均勻性；巖體中的結(jié)構(gòu)面方向、分布、密度及被結(jié)構(gòu)面切割成的巖塊的大小、形狀和鑲嵌情況等在各部位不同，各部位的力學(xué)性質(zhì)不同。（4）賦存地質(zhì)因子特性（水、氣、熱、初應(yīng)力）都會對巖體有一定作用。二章：巖石物理力學(xué)性質(zhì)有哪些？巖石的質(zhì)量指標(biāo)，水理性質(zhì)指標(biāo)，描述巖石風(fēng)化能力指標(biāo)，完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度，三向壓縮強(qiáng)度和各種受力狀態(tài)相對應(yīng)的變形特性。影響巖石強(qiáng)度特性的主要因素有哪些？對單軸抗壓強(qiáng)度的影響因素有承壓板、巖石試件尺寸及

3、形狀（形狀、尺寸、高徑比），加載速率、環(huán)境（含水率、溫度）。對三相壓縮強(qiáng)度的影響因素：側(cè)向壓力、試件尺寸與加載速率、加載路徑、空隙壓力。什么是巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線？所謂應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線是指在剛性實驗機(jī)上進(jìn)行實驗所獲得的包括巖石達(dá)到峰值應(yīng)力之后的應(yīng)力應(yīng)變曲線。6 .4簡述巖石剛性實驗機(jī)的工作原理？：壓力機(jī)加壓（貯存彈性應(yīng)能）巖石試件達(dá)峰點強(qiáng)度（釋放應(yīng)變能）導(dǎo)致試件崩潰。AAO2O1面積一峰點后，巖塊產(chǎn)生微小位移所需的能。ACO2O1面積一一峰點后，剛體機(jī)釋放的能量（貯存的能量）。ABO2O1峰點后，普通機(jī)釋放的能量（貯存的能量）。當(dāng)實驗機(jī)的剛度大于巖石的剛度，才有可能記錄下巖石峰值應(yīng)力后的

4、應(yīng)力應(yīng)變曲線。莫爾強(qiáng)度理論，格爾菲斯強(qiáng)度理論和E.hoek和E.T.brown提出的經(jīng)驗理論的優(yōu)缺點？：莫爾強(qiáng)度理論優(yōu)點是使用方便，物理意義明確；缺點是1不能從巖石破壞機(jī)理上解釋其破壞特征2忽略了中間主應(yīng)力對巖石強(qiáng)度的影響；格爾菲斯強(qiáng)度理論優(yōu)點是明確闡明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂擴(kuò)展方向；缺點是僅考慮巖石開裂并非宏觀上破壞的緣故。E.hoek和E.T.brown提出的經(jīng)驗理論與莫爾強(qiáng)度理論很相似其優(yōu)點是能夠用曲線來表示巖石的強(qiáng)度，但是缺點是表達(dá)式稍顯復(fù)雜。典型的巖石蠕變曲線有哪些特征？典型的巖石蠕變曲線分三個階段第I階段：稱為初始蠕變段或者叫瞬態(tài)蠕變階段。在此階段的應(yīng)變一時間曲線

5、向下彎曲；應(yīng)變與時間大致呈對數(shù)關(guān)系，即elogto第R階段：稱為等速蠕變段或穩(wěn)定蠕變段。在此階段內(nèi)變形緩慢，應(yīng)變與時間近于線性關(guān)系。第田階段：稱為加速蠕變段非穩(wěn)態(tài)蠕變階段。此階段內(nèi)呈加速蠕變，將導(dǎo)致巖石的迅速破壞。有哪三種基本力學(xué)介質(zhì)模型？1彈性介質(zhì)模型2塑性介質(zhì)模型（理想塑性模型、有硬化塑性介質(zhì)模型）3黏性介質(zhì)模型.基本介質(zhì)模型的串聯(lián)和并聯(lián)的力學(xué)特征有何不同？串聯(lián)E和h,每個元素的力相等；總應(yīng)變二分應(yīng)變之和?；灸Ｐ停瑑稍⒙?lián)，使它所表現(xiàn)的變形特征與馬克斯維爾模型有所不同。根據(jù)兩個基本力學(xué)模型并聯(lián)的力學(xué)特征，當(dāng)外力作用于模型的兩端時，兩個模型產(chǎn)生的應(yīng)變相等，而其應(yīng)力為彈簧所受的應(yīng)力與粘壺所

6、受的應(yīng)力之和。.巖體在單軸和三軸壓縮應(yīng)力作用下，具破壞特征有何異同？單軸破壞形態(tài)有兩類：圓錐形破壞，原因：壓板兩端存在摩擦力，箍作用（又稱端部效應(yīng)），在工程中也會出現(xiàn)；柱狀劈裂破壞，張拉破壞（巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度）是巖石單向壓縮破壞的真實反映（消除了端部效應(yīng)），消除試件端部約束的方法，潤滑試件端部（如墊云母片；涂黃油在端部），加長試件。三軸壓縮應(yīng)力：低圍壓，圍壓作用不明顯，接近單軸壓縮破壞形式；中圍壓，斜面剪切破壞；高圍壓，塑性流動破壞。三章：如何測試巖塊和巖體彈性波速度？1、巖塊聲波速度測試：測試儀器主要是巖石超聲波參數(shù)測定儀和縱橫波換能器。測試時，把縱橫波換能器放在巖塊試件的兩端。

7、測定縱波速度時宜采用凡士林或黃油作耦合劑，測定橫波速度時宜采用鋁箔或銅箔作耦合劑測試結(jié)束后，應(yīng)測定超聲波在標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)玻璃中的傳播時間，繪制時距曲線并確定儀器系統(tǒng)的零延時。vp=L/（tp-t0）,vs=L/（ts-t0）2、巖體聲波速度測試：測點表面應(yīng)大致修鑿平整并擦凈，縱波換能器應(yīng)涂厚1-2mm的凡士林或黃油，橫波換能器應(yīng)墊多層鋁箔或銅箔，并應(yīng)將換能器放置在測點上壓緊。在鉆孔或風(fēng)鉆孔中進(jìn)行巖體聲波速度測試時，鉆孔或風(fēng)鉆孔應(yīng)沖洗干凈，并在孔內(nèi)注滿水，水即作為耦合劑，而對軟巖宜采用干孔測試。影響巖體彈性波速度的因素有哪些？1、巖體彈性波速與巖體種類、巖石密度和生成年代有關(guān).2、巖體波速與巖體中裂隙

8、或夾層的關(guān)系：34巖體波速與巖體的有效孔隙率n及吸水率Wf有關(guān)4、巖體波速與各向異性性質(zhì)有關(guān)5、巖體受壓應(yīng)力對彈性波傳播的影響用彈性波速度確定地下工程圍巖松動圈（塑性圈）范圍的原理是什么？根據(jù)巖體彈性波速度隨裂隙的增多和應(yīng)力的減小而降低的原理，在松動圈內(nèi)，由于巖體破碎且屬低應(yīng)力區(qū)，因而波速較小，當(dāng)進(jìn)入松動圈邊界完整巖體區(qū)域，應(yīng)力較高，波速達(dá)到最大，之后波速又逐漸減小至一定值。根據(jù)波速隨深度變化曲線，可確定松動圈厚度，具邊界在波速最大值深度附近五章：簡述圍巖分類的目的和意義？（1）為巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)。（2）便于施工方法的總結(jié)，交流，推廣。（3）為便于行業(yè)

9、內(nèi)技術(shù)改革和管理。闡述圍巖分類有哪些原則？（1）有明確的類級和適用對象。（2）有定量的指標(biāo)。（3）類級一般分五級為宜。（4）分類方法簡單明了、數(shù)字便于記憶和應(yīng)用。（5）根據(jù)適用對象，選擇考慮因素。簡述圍巖分類的基本方法？按巖石的單軸抗壓強(qiáng)度RC分類；以點荷載強(qiáng)度指標(biāo)分類；按巷道巖石穩(wěn)定性分類；前蘇聯(lián)巴庫地鐵分類；按巖體完整性分類； 按巖體綜合指標(biāo)分類。 簡述圍巖質(zhì)量指標(biāo)RQD的定義及評價方法？RQD是選用堅固完整的、其長度大于等于10cm的巖芯總長度與鉆孔長度的比。評價方法：巖石的RQD與巖體完整性關(guān)系密切，RQD與體積節(jié)理數(shù)JV之|可存在下列統(tǒng)計關(guān)系：RQD=1153.3JV（%）,對于JV

10、小于等于4.5的巖體，其RQD=100%簡述巴頓的Q分類采用了那些參數(shù)？他們代表了何種意義？采用了六個參數(shù)：RQD：巖體質(zhì)量指標(biāo)。Jn節(jié)理的組織數(shù)系數(shù)。Jr節(jié)理的粗糙度系數(shù)。Ja節(jié)理的飾變系數(shù)。JW地下水的影響系數(shù)。SRF應(yīng)力折減系數(shù)。簡述國標(biāo)巖體分級采用了那些指標(biāo)作為分級的基本參數(shù)？（一）確定巖體基本質(zhì)量：1.定量確定巖體基本質(zhì)量，包括巖石堅硬程度的確定、巖體完整程度的確定2.定性確定巖體基本質(zhì)量，也包括巖石堅硬程度的確定、巖體完整程度的確定（二）基本質(zhì)量分級：巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；巖體基本質(zhì)量的確定（三）具體工程巖體質(zhì)量分級的確定簡述國標(biāo)巖體分級采用了哪兩種方法進(jìn)行巖體分級？采用了定性、定量兩

11、種方法分別確定巖體質(zhì)量的好壞，相互協(xié)調(diào)、相互調(diào)整，最終確定巖石的堅硬程度與巖體完整性指數(shù)。簡述國標(biāo)巖體分級中考慮了哪些因素的影響對地下工程的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行修正？地下水影響修正系數(shù)；主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)：初始應(yīng)力狀態(tài)響修正系數(shù)六章：1.什么是巖體初始應(yīng)力？巖體初始應(yīng)力主要由什么引起的？影響因素有那些？初始應(yīng)力：天然狀態(tài)下巖體內(nèi)的應(yīng)力，又稱地應(yīng)力、原巖應(yīng)力。由巖體的自重和地質(zhì)構(gòu)造所引起。因素：自重地質(zhì)構(gòu)造一一主要因素：地形地貌地震力水壓力地?zé)帷４我蛩亍?.正斷層，逆斷層，平移斷層的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的作用方向分別是什么樣的？對于正斷層，自重應(yīng)力為最大主應(yīng)力，方向豎直向下，最小

12、主應(yīng)力與斷層走向正交；對于逆斷層，自重應(yīng)力為最小主應(yīng)力，方向豎直向下，而最大主應(yīng)力與斷層走向正交；對于平移斷層，自重為中主應(yīng)力，最大主應(yīng)力與斷層走向成30-45度得夾角，最大和最小都為水平方向。4.地殼淺部巖體初始應(yīng)力的分布有哪些基本規(guī)律？水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力。垂直應(yīng)力在大多數(shù)情況下，為最小主應(yīng)力；在少數(shù)情況小，為中間主應(yīng)力；只有個別情況下為最大主應(yīng)力。4巖爆的類型和發(fā)生條件是什么，如何防治？類型：【1】破裂松脫型，【2】爆裂彈射型，【3】爆炸拋射型。條件：1.地下開挖，洞室空間的形成2巖體承受極限應(yīng)力產(chǎn)生初始破裂后剩余彈性變形能的集中釋放量將決定巖爆的彈射程度3圍巖應(yīng)力重分布和集中將導(dǎo)致

13、圍巖積累大量彈性變形能。 防治：1圍巖加固2改善圍巖應(yīng)力條件3保證施工安全。5高地應(yīng)力現(xiàn)象有哪些？其判別準(zhǔn)則是什么？現(xiàn)象：1.巖芯餅化現(xiàn)象，2巖爆3探洞和地下隧洞的洞壁產(chǎn)生剝離4巖質(zhì)基坑底部隆起。剝離以及回彈錯動現(xiàn)象，5野外原位測試測得得巖體物理力學(xué)指標(biāo)比實驗室試驗結(jié)果高。判別準(zhǔn)則：當(dāng)圍巖內(nèi)部的圍巖強(qiáng)度與最大地應(yīng)力的比值達(dá)到某一水平時，才能稱為高地應(yīng)力或極高地應(yīng)力。6,巖體初始應(yīng)力量測方法有哪些？各自的原理，步驟，應(yīng)用是什么？1.水壓致裂法：2應(yīng)力解除法3應(yīng)力恢復(fù)法4聲發(fā)射法【1】試件制備【2】聲發(fā)射測試【3】計算地應(yīng)力重點一、巖石：是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定的規(guī)律聚集而形成的自然物體。

14、二、巖體：在巖體工程，通常將一定范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體稱為巖體。三、單向壓縮荷載作用下試件的破壞形式：1、圓錐形破壞；2、柱狀劈裂破壞。四、單軸抗壓強(qiáng)度的影響因素：1、承壓板對單周抗壓強(qiáng)度的影響；2、時間尺寸及形狀對單軸抗壓強(qiáng)度的影響；1、試件形狀；2、巖石試件的尺寸；3、巖石試件的徑高比。3、加載速率對單軸抗壓強(qiáng)度的影響；4、環(huán)境對單軸抗壓強(qiáng)度的影響?！?、含水率對單軸抗壓強(qiáng)度的影響；2、溫度對單軸抗壓強(qiáng)度的影響?！课?、巖石三向壓縮強(qiáng)度的影響：1、側(cè)向壓力的影響；2、試件尺寸與加載速率的影響；3、加載路徑對巖石三向壓縮強(qiáng)度的影響。六、巖石的變形特性規(guī)律：1、圍壓增加，巖石的屈服應(yīng)力隨之提高；2、

15、巖石的彈性模量變化不大，有隨圍壓增大而增大的趨勢；3隨著圍壓的增高，峰值應(yīng)力所對應(yīng)的應(yīng)變值有所增大。七、擴(kuò)容：是指巖石受外力作用后，發(fā)生非線性的體積膨脹的現(xiàn)象，稱為擴(kuò)容。八、蠕變：是指巖石在恒定的外力條件下，應(yīng)變隨時間的增長而增長的特性，也稱作徐變。九、摩爾強(qiáng)度理論的基本思想：摩爾強(qiáng)度理論認(rèn)為，巖石不是在簡單的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生破壞，而是在不同的正應(yīng)力和剪應(yīng)力組合作用下，才使其喪失承載能力。或者說，當(dāng)巖石某個特定作用面上作用著的正應(yīng)力、剪應(yīng)力達(dá)到一定的數(shù)值時，隨即發(fā)生破壞。十、巖石波速：巖塊的縱波速度大于橫波速度，且?guī)r體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征和風(fēng)化程度不同時，其縱波速度也不同，一般來說，波速歲結(jié)構(gòu)面密度

16、增大、風(fēng)化加劇而降低。十一、巖體彈性波速度與巖石種類、密度計其生成年代之間的關(guān)系：一般，巖石的密度和完整性愈高，波速愈大，反之，波速愈小。十二、巖體彈性波速度與巖體中裂隙或夾層的關(guān)系：1、彈性波跨越裂隙寬度的能力與彈性波的頻率有關(guān)，頻率越低，跨越裂隙寬度越大。2、彈性波速度與巖體裂隙數(shù)目有關(guān)，裂隙數(shù)目越多，則縱波速度越小。3、巖石的風(fēng)化程度對彈性波速度也有影響，巖體受風(fēng)化后，彈性波速度減小，風(fēng)化越嚴(yán)重，速度減小越明顯。4、夾層厚度對彈性波速度的影響，一般，夾層厚度越大，縱波速度越小。十三、巖體所受應(yīng)力對彈性波速度的影響：1、縱波速度隨壓應(yīng)力的增大而增大，當(dāng)應(yīng)力較高后，縱波速度增加幅度變??；在同

17、一單向壓應(yīng)力下，平行于應(yīng)力方向的縱波速度要高于垂直于應(yīng)力方向的縱波速度。2、平行于層面方向的縱波速度隨應(yīng)力的增大而增大，但增幅較??；垂直于層面方向的縱波速度，當(dāng)應(yīng)力為零時很低，在低應(yīng)力階段隨應(yīng)力增大急劇增大，在超過平行于層面方向的縱波速度后，增長幅度減小。十四、產(chǎn)狀：產(chǎn)狀是指結(jié)構(gòu)面在空間的分布狀態(tài)。它是由走向、傾向、傾角所組成的三要素來描述。十五、巖體中結(jié)構(gòu)面的組數(shù)反映了結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度，而結(jié)構(gòu)面組數(shù)的多少，又可以反映巖體被結(jié)構(gòu)面切割所形成的巖塊的大小。同樣，這也是相輔相成的參數(shù)。十六、切割度：所謂的切割度是指單位面積的巖體中結(jié)構(gòu)面面積所占的比例。十七、結(jié)構(gòu)面的鍥體摩擦效應(yīng)：在自然界中，大多數(shù)

18、的結(jié)構(gòu)面的表面是起伏不平的。這種起伏不平狀態(tài)將給結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度產(chǎn)生一個附加值。附加的強(qiáng)度與起伏不平的斜面有關(guān)，所以被稱作鍥效應(yīng)摩擦。十八、結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)規(guī)律：1、隨著結(jié)構(gòu)面面積的增大，峰值剪應(yīng)力也將隨之減小；2、隨著結(jié)構(gòu)面面積的增大，峰值剪應(yīng)力所對應(yīng)的剪切位移也將隨之增大；3、隨著結(jié)構(gòu)面面積的增大，結(jié)構(gòu)面的剪切位移曲線由脆斷型向軟弱型過渡；4、結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)容量也具有隨之減小的趨勢。一、工程巖體分類的目的：工程巖體的分類是根據(jù)地質(zhì)勘探和少量的巖體力學(xué)實驗的結(jié)果，確定一個區(qū)分巖體質(zhì)量好壞的規(guī)律，據(jù)此將工程巖體分成若干個等級，對工程巖體的質(zhì)量進(jìn)行評價，確定其對工程巖體穩(wěn)定性的影響程度，為工程設(shè)計、施

19、工提供必要的參數(shù)。二、巖體的初始應(yīng)力：是指巖體在天然狀態(tài)下所存在的內(nèi)在應(yīng)力，在地質(zhì)學(xué)中，通常又稱它為地應(yīng)力。三、巖體處于潛塑型狀態(tài)或塑性狀態(tài)時，其泊松比接近于0.5,側(cè)壓力系數(shù)近似于1.四、影響巖體初始應(yīng)力狀態(tài)的因素：1、地形；2、地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)；3、巖體力學(xué)性質(zhì)；4、水；5、溫度。五、巖石初始應(yīng)力場的分布規(guī)律：1、巖體初始應(yīng)力場是時間和空間的函數(shù)；2、 實測垂直應(yīng)力基本上等于上覆巖層的重量；3、 水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力；4、平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小；5、水平主應(yīng)力隨深度呈線性增長關(guān)系；6、兩個水平主應(yīng)力一般相差很大。六、水壓致裂法原理：水壓致裂法是通過液壓泵向鉆孔內(nèi)擬定測

20、量深度處加液壓將孔壁壓裂，測定壓裂過程中的各特點壓力及開裂方位，以此計算測點附近巖體中初始應(yīng)力大小和方向。七、高地應(yīng)力現(xiàn)象：1、巖芯餅化現(xiàn)象；2、巖爆；3、探洞和地下隧洞的洞壁產(chǎn)生剝離；4、巖質(zhì)基坑底部隆起、剝離以及回彈錯動現(xiàn)象；5野外原位測試測得的巖體物理力學(xué)指標(biāo)比實驗室?guī)r塊試驗結(jié)果高。八、巖爆類型：1、破裂松脫型；2、爆裂彈射性；3、爆炸拋射型；九、巖爆的防治：1、圍巖加固措施；2、改善圍巖應(yīng)力條件；3、施工安全措施。十、圍巖：是指由于人工開挖使巖體的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，而這部分被改變了應(yīng)力狀態(tài)的巖體稱作圍巖。十一、二次應(yīng)力：是指經(jīng)開挖后巖體在無支護(hù)條件下，經(jīng)應(yīng)力調(diào)整后達(dá)到新的平衡的應(yīng)力狀態(tài)。十二、圍巖壓力：開挖后巖體作用在支護(hù)上的壓力。十三、圍巖壓力分類的概念：根據(jù)產(chǎn)生圍巖壓力的不同機(jī)理，可將圍巖壓力分為如下四種：松動壓力、形變壓力、沖擊壓力、膨脹壓力。十四、巖柱法：巖柱法計算淺埋洞室松散巖體的圍巖壓力的基本思想是，由于洞室的開挖，洞室頂部的松散巖體將產(chǎn)生很大的沉降甚至塌落，因此考慮從地面到洞室頂部的巖體自重，扣除部分摩擦阻力后，作用在洞室頂部的壓力即為圍巖壓力。十五、新奧法原理：圍巖壓力應(yīng)是