《巖石力學(xué)》習(xí)題匯總及答案(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、名詞解釋：1、各向異性：巖石的全部或部分物理、力學(xué)性質(zhì)隨方向不同而表現(xiàn)出差異的性質(zhì)。2、軟化系數(shù)：飽水巖樣抗壓強(qiáng)度與自然風(fēng)干巖樣抗壓強(qiáng)度的比值。3、初始碎脹系數(shù)：破碎后樣自然堆積體積與原體積之比。4、巖體裂隙度K：取樣線上單位長度上的節(jié)理數(shù)。5、本構(gòu)方程：描述巖石應(yīng)力與應(yīng)變及其與應(yīng)力速率、應(yīng)變速率之間關(guān)系的方程（物理方程）。6、平面應(yīng)力問題：某一方向應(yīng)力為0。（受力體在幾何上為等厚薄板，如薄板梁、砂輪等）1平面應(yīng)變問題：受力體呈等截面柱體，受力后僅兩個方向有應(yīng)變，此類問題在彈性力學(xué)中稱為平面應(yīng)變問題。2給定載荷：巷道圍巖相對孤立，支架僅承受孤立圍巖的載荷。3長時強(qiáng)

2、度：作用時間為無限大時的強(qiáng)度（最低值）。4擴(kuò)容現(xiàn)象：巖石破壞前，因微裂隙產(chǎn)生及內(nèi)部小塊體相對滑移，導(dǎo)致體積擴(kuò)大的現(xiàn)象5支承壓力：回采空間周圍煤巖體內(nèi)應(yīng)力增高區(qū)的切向應(yīng)力。1平面應(yīng)力問題：受力體呈等厚薄板狀，所受應(yīng)力為平面應(yīng)力，在彈性力學(xué)中稱為平面應(yīng)力問題。2給定變形：圍巖與母體巖層存在力學(xué)聯(lián)系，支架承受圍巖變形而產(chǎn)生的壓力，這種工作方式稱為給定變形。3準(zhǔn)巖體強(qiáng)度：考慮裂隙發(fā)育程度，經(jīng)過修正后的巖石強(qiáng)度稱為準(zhǔn)巖體強(qiáng)度。4剪脹現(xiàn)象：巖石受力破壞后，內(nèi)部斷裂巖塊之間相互錯動增加內(nèi)部空間在宏觀上表現(xiàn)體積增大現(xiàn)象。5滯環(huán)：巖石屬滯彈性體，加卸載曲線圍成的環(huán)狀圖形，其面積大小表示因內(nèi)摩擦等原因消耗的能量。

3、1、巖石的視密度：單位體積巖石（包括空隙）的質(zhì)量。2、擴(kuò)容現(xiàn)象：巖石破壞前，因微裂隙產(chǎn)生及內(nèi)部小塊體相對滑移，導(dǎo)致體積擴(kuò)大的現(xiàn)象。3、巖體切割度Xe：巖體被裂隙割裂分離的程度：4、彈性后效：停止加、卸載，應(yīng)變需經(jīng)一段時間達(dá)到應(yīng)有值的現(xiàn)象。5、粘彈性：巖石在發(fā)生的彈性變形具有滯后性，變形可緩慢恢復(fù)。6、軟巖（地質(zhì)定義）：單軸抗壓強(qiáng)度小于25MPa的松散、破碎、軟弱及風(fēng)化膨脹類巖石。1.砂土液化：飽水砂土在地震、動力荷載或其它物理作用下，受到強(qiáng)烈振動而喪失抗剪強(qiáng)度，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，致使地基失效的作用或現(xiàn)象。2.混合溶蝕效應(yīng)：不同成分或不同溫度的水混合后，其溶蝕能力有所增強(qiáng)的效應(yīng)。3.卓越周期：

4、地震波在地層中傳播時，經(jīng)過各種不同性質(zhì)的界面時，由于多次反射、折射，將出現(xiàn)不同周期的地震波，而土體對于不同的地震波有選擇放大的作用，某種巖土體總是對某種周期的波選擇放大得突出、明顯，這種被選擇放大的波的周期即稱為該巖土體的卓越周期。4.工程地質(zhì)問題：工程建筑物與工程地質(zhì)條件之間所存在的矛盾或問題。5.工程地質(zhì)條件：與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)要素的綜合，包括：地形地貌、巖土類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)、物理地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料六個方面。6.滑坡：斜坡巖土體在重力等因素作用下，依附滑動面（帶）產(chǎn)生的向坡外以水平運(yùn)動為主的運(yùn)動或現(xiàn)象。7.振動液化：飽水砂、粉砂土在振動力的作用下，抗剪強(qiáng)度喪失的現(xiàn)

5、象。8.卓越周期：巖土體對不同周期的地震波有選擇放大作用，某種巖土體總是以某種周期的波選擇放大得尤為明顯而突出，這種周期即為該巖土體的卓越周期。卓越周期的實質(zhì)是波的共振。9.混合溶蝕效應(yīng)：不同成分或不同溫度的水混合后，其溶蝕性有所增強(qiáng)，這種增強(qiáng)的溶蝕效應(yīng)叫做混合溶蝕效應(yīng)。10.基本烈度：指在今后一定時間（一般按100年考慮）和一定地區(qū)范圍內(nèi)一般場地條件下可能遇到的最大烈度。它是由地震部門根據(jù)歷史地震資料及地區(qū)地震地質(zhì)條件等的綜合分析給定的，對一個地區(qū)地震危險性作出的概略估計，作為工程抗震的一般依據(jù)。11.活斷層：是指目前正在活動著的斷層，或是近期曾有過活動而不久的將來可能會重新活動的斷層。12

6、.水庫誘發(fā)地震：是指由于人類修建水庫工程，水庫蓄水所引起的地震活動，稱為水庫誘發(fā)地震。13.崩塌：斜坡巖土體中被陡傾的張性破裂面分割的塊體，突然脫離母體并以垂直運(yùn)動為主，翻滾跳躍而下，這種現(xiàn)象或運(yùn)動稱為崩塌。二、填空題：1、礦物、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造是影響巖石力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的三個重要因素。2、已知巖石的孔隙率為5%，則其孔隙比為0.053。3、巖石在不同的應(yīng)力作用下，其極限強(qiáng)度的大小滿足抗剪強(qiáng)度 >抗拉強(qiáng)度。 4、巖石形成各向異性的原因是巖石物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)具有方向性，節(jié)理、結(jié)構(gòu)面、層面具有方向性。5、巖石蠕變的類型分為穩(wěn)定蠕變和不穩(wěn)定蠕變兩種。6、馬克斯維爾（M）體描述具有瞬時彈性變形、等速蠕

7、變和松弛性質(zhì)的不穩(wěn)定蠕變，其結(jié)構(gòu)組成為M = HN （或元件圖）。7、巖石抗凍系數(shù)為巖樣在正負(fù)25之間反復(fù)凍融，其抗壓強(qiáng)度降低值與未凍融前抗壓強(qiáng)度的百分比。8、塑性區(qū)圍巖具有彈塑性位移，位移僅與應(yīng)力偏量有關(guān)，與靜水壓力無關(guān)。9、目前維護(hù)井下巷道圍巖穩(wěn)定，主要從兩個方面入手:增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度、降低圍巖應(yīng)力。10、從支護(hù)原理上分析，普通支護(hù)為被動支護(hù)，錨噴支護(hù)為主動支護(hù)。11、錨桿支護(hù)設(shè)計時一般先確定錨固力，然后確定拉斷力，再確定錨桿桿徑。1.開爾文（K）體描述有彈性后效的穩(wěn)定蠕變，其結(jié)構(gòu)組成為K = H|N （或元件圖）。2.莫爾認(rèn)為無論巖石處于何種應(yīng)力狀態(tài)，破壞均為剪切破壞。3.依據(jù)回采空間是否移

8、動，分為移動支承壓力、固定支承壓力。4.一般講，巖體強(qiáng)度介于巖石強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)面（弱面）強(qiáng)度之間。5.ISRM 建議：加載速率為0.51.0MPa/s；破壞時間一般為510分鐘。6.巖石破壞后所具有的殘余強(qiáng)度是指破裂巖塊之間因相互錯動摩擦產(chǎn)生的摩擦阻力。7.一般以高于（低于）原巖應(yīng)力5%為界，劃分集中應(yīng)力影響范圍。1描述不穩(wěn)定蠕變的馬克斯維爾（M）體結(jié)構(gòu)組成為M = HN （或元件圖）。2礦物、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造是影響巖石力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的三個重要因素。3巖體由巖塊、結(jié)構(gòu)面組成。 4格里菲斯認(rèn)為不論巖石受力狀態(tài)如何，最終在本質(zhì)上都是拉伸應(yīng)力引起巖石破壞。5錨桿的作用原理有懸吊、組合梁、擠壓拱、抗剪切等不

9、同解釋。6巖石塑性變形有真塑性和假塑性之說，其中假塑性變形是指巖石內(nèi)部存在的節(jié)理裂隙被壓閉合在宏觀表現(xiàn)上的變形。7當(dāng)側(cè)壓系數(shù)為1/3時，圓形巷道周邊恰恰不產(chǎn)生拉應(yīng)力。1、已知巖石的孔隙比為0.053，則其孔隙率為5%。2、巖石在不同的應(yīng)力作用下，其極限強(qiáng)度的大小滿足三向抗壓強(qiáng)度>單軸抗壓強(qiáng)度。3、結(jié)構(gòu)面密集程度由裂隙度K與切割度Xe表征。4、巖石的破壞類型分為斷裂破壞（劈裂）、流動破壞（剪切）兩種。5、典型蠕變曲線分為初始蠕變、定常蠕變、加速蠕變?nèi)A段。6、開爾文（K）體描述有彈性后效的穩(wěn)定蠕變，其結(jié)構(gòu)組成為K = H | N （或元件圖）。7、巷道圍巖受地壓作用產(chǎn)生的三區(qū)分別為塑性區(qū)、

10、彈性區(qū)、原始應(yīng)力區(qū)。8、彈性區(qū)圍巖具有彈性或粘彈性位移，位移與巖石彈性性質(zhì)有關(guān)。9、大量實驗表明，塑性變形與靜水應(yīng)力無關(guān)，只與應(yīng)力偏量有關(guān)，與剪應(yīng)力有關(guān)。10、錨桿施工時要注意兩點足夠、可靠的錨固力；穩(wěn)定、完整的巖幫。三、簡答題：1、什么是全應(yīng)力應(yīng)變曲線？為什么普通材料試驗機(jī)得不出全應(yīng)力應(yīng)變曲線？答：在單軸壓縮下，記錄巖石試件被壓破壞前后變形過程的應(yīng)力應(yīng)變曲線。普通材料實驗機(jī)整體剛度相對較小，對試件施加載荷產(chǎn)生的反作用力將使實驗機(jī)構(gòu)件產(chǎn)生較大變形（彈性能儲存），當(dāng)巖石試件被壓壞時，試件抗壓能力急劇下降，致使實驗機(jī)彈性變形迅速恢復(fù)（彈性能釋放）摧毀巖石試件，而得不到巖石破壞后的應(yīng)力應(yīng)變曲線。剛性

11、實驗機(jī)在施加載荷時，自身變形極小，儲存的彈性能不足以摧毀巖石試件，因此可以得到巖石破壞后的應(yīng)力應(yīng)變曲線。2、簡述巖石在三軸壓縮下的變形特征。答：E、與單軸壓縮基本相同；隨圍壓增加三向抗壓強(qiáng)度增加；峰值變形增加；彈性極限增加；巖石由彈脆性向彈塑性、應(yīng)變硬化轉(zhuǎn)變。3、按結(jié)構(gòu)面成因，結(jié)構(gòu)面通常分為幾種類型？答：按成因分類有三種類型： 原生結(jié)構(gòu)面成巖階段形成的結(jié)構(gòu)面； 構(gòu)造結(jié)構(gòu)面在構(gòu)造運(yùn)動作用下形成的結(jié)構(gòu)面；次生結(jié)構(gòu)面由于風(fēng)化、人為因素影響形成的結(jié)構(gòu)面。4、在巷道圍巖控制中，可采取哪些措施以改善圍巖應(yīng)力條件？答：選擇合理的巷道斷面參數(shù)（形狀、尺寸），避免拉應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生（無拉力軸比）；巷道軸線方向與最大主

12、應(yīng)力方向一致；將巷道布置在減壓區(qū)（沿空、跨采、卸壓）。5、地應(yīng)力測量方法分哪兩類？兩類的主要區(qū)別在哪里？每類包括哪些主要測量技術(shù)？答：分為直接測量法和間接測量法。直接測量法是用測量儀器直接測量和記錄各種應(yīng)力量。間接測量法，不直接測量應(yīng)力量，而是借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的物理量的變化，通過其與應(yīng)力之間存在的對應(yīng)關(guān)系求解應(yīng)力。直接測量法包括：扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應(yīng)力計法和聲發(fā)射法等。間接測量法包括：套孔應(yīng)力解除法、局部應(yīng)力解除法、松弛應(yīng)變測量法、孔壁崩落測量法、地球物理探測法。1巖石的塑性和流變性有什么不同?答：塑性指巖石在高應(yīng)力（超過屈服極限）作用時

13、，產(chǎn)生不可恢復(fù)變形的性質(zhì)。流變性指巖石在任何應(yīng)力作用下，隨時間增長而產(chǎn)生的不可恢復(fù)的變形。相同點：均為不可恢復(fù)變形；不同點：變形產(chǎn)生的原因、機(jī)理不同。2試敘述構(gòu)造應(yīng)力對原巖應(yīng)力場的影響及其特點。答：影響：加大了水平應(yīng)力和應(yīng)力不均衡分布。構(gòu)造應(yīng)力特點：1）分布不均，在構(gòu)造區(qū)域附近最大；2）水平應(yīng)力為主，淺部尤為明顯；3）具有明顯的方向性；4）堅硬巖層中明顯，軟巖中不明顯；5）3簡述圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。圍壓可改變巖石的力學(xué)性狀。圍壓增大致使塑性增大、峰值強(qiáng)度增高、破壞前變形加大。實驗時加載速率大，導(dǎo)致彈性摸量大、強(qiáng)度指標(biāo)高。4影響巷道圍巖穩(wěn)定的主要因素有哪些？圍巖強(qiáng)度、應(yīng)力集中程度、原始應(yīng)力

14、大小、巷道支架的支撐力5采用錨桿支護(hù)時如何選擇錨桿的桿徑？錨桿桿徑確定：一般先確定錨固力，然后由拉斷力錨固力確定拉斷力，再確定桿徑。1巖石受載時會產(chǎn)生哪些類型的變形?巖石受載可發(fā)生彈性變形、塑性變形和粘性變形。一般巖石呈現(xiàn)粘彈性性質(zhì)（滯彈性），即應(yīng)變的產(chǎn)生和恢復(fù)滯后于應(yīng)力變化。2程巖體比尼奧斯基分類法依據(jù)哪些指標(biāo)對巖體進(jìn)行分類？依據(jù)巖塊強(qiáng)度、RQD、節(jié)理間距、節(jié)理條件、地下水條件五個指標(biāo)進(jìn)行分類。3巖體與巖石相比，其變形性質(zhì)有何特點？巖體變形與巖石相比E低，峰值強(qiáng)度低，殘余強(qiáng)度低，高；達(dá)到峰值后，巖體呈柔性破壞，并保留一定殘余強(qiáng)度；各向異性顯著，不同結(jié)構(gòu)面分布呈現(xiàn)不同變形性質(zhì)。4試分析支承壓力

15、的有利因素與不利因素。有利：壓酥煤體，便于落煤，節(jié)省能耗。不利：破壞煤體引起片幫，不利頂板管理；破壞頂板，生成采動裂隙，造成頂板破碎不易管理；高應(yīng)力引起巷道圍巖變形嚴(yán)重，維護(hù)量大不安全；高應(yīng)力易引發(fā)沖擊地壓。5采用錨桿支護(hù)時，如何選擇錨桿的類型？堅硬、厚層狀巖體多選用端頭錨固型；松軟破碎、裂隙發(fā)育巖體多選用全長錨固；為增加錨桿作用效果，錨固經(jīng)常與噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼板條帶等聯(lián)合使用。1、在巷道圍巖控制中，采用哪些措施可使支護(hù)更加合理？答：對于位移明顯巷道，采用恒阻可伸縮支護(hù)形式；對于變形量較大的軟巖，采用二次支護(hù)；支架與圍巖要整體接觸，使應(yīng)力均勻傳遞；加強(qiáng)支護(hù)與圍巖間的整體性，共同承受載荷作

16、用。2、峰前區(qū)應(yīng)力應(yīng)變曲線有幾種類型，各表示巖石何種性質(zhì)？答：峰前區(qū)應(yīng)力應(yīng)變曲線形態(tài)可分為直線型、下凹型、上凹型、S型、平緩型，分別表示了巖石受力作用后呈現(xiàn)的彈性、彈塑性、塑彈性、塑彈塑性和彈粘性性質(zhì)。3、巖體結(jié)構(gòu)基本類型有哪些？完整結(jié)構(gòu)； 塊裂結(jié)構(gòu)； 板裂結(jié)構(gòu)； 碎裂結(jié)構(gòu)； 斷續(xù)結(jié)構(gòu)；散體結(jié)構(gòu)4、結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些因素有關(guān)？剪切變形與巖石強(qiáng)度（C）、結(jié)構(gòu)面粗糙性（JRC）有關(guān)；法向變形與結(jié)構(gòu)面抗壓強(qiáng)度（JCS）、結(jié)構(gòu)面粗糙性（JRC）、結(jié)構(gòu)面張開度（）有關(guān)。5、簡述水壓致裂法主要測量步驟及適用條件。答：（1）打孔到測量應(yīng)力的部位，將加壓段用封隔器密封；（2）向隔離段注入

17、高壓水，測得巖體初始開裂壓力Pi；（3）把高壓水釋放后重新加壓，測得壓力Pr和穩(wěn)定關(guān)閉壓力Ps，重復(fù)23次；（4）將封隔器完全卸壓后連同加壓管等全部設(shè)備從鉆孔中取出；（5）測量水壓裂隙和鉆孔試驗段的天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小，做好記錄。適用于：完整、脆性巖石。4.簡述斜坡中應(yīng)力分布特點：（1）斜坡周圍主應(yīng)力跡線發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)：愈接近臨空面,最大主應(yīng)力1愈接近平行于臨空面, 3與之正交,向坡內(nèi)逐漸恢復(fù)到原始狀態(tài)。（2）坡腳附近形成最大剪應(yīng)力增高帶，往往產(chǎn)生與坡面或坡底面平行的壓致拉裂面。（3）在坡頂面和坡面的某些部位,坡面的徑向應(yīng)力和坡頂面的切向力可轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力，形成張力帶,易形成與坡面平行

18、的拉裂面。（4）與主應(yīng)力跡線偏轉(zhuǎn)相聯(lián)系,坡體內(nèi)最大剪應(yīng)力跡線由原來的直線變成近似圓弧線,弧的下凹方向朝著臨空方向。（5）坡面處由于側(cè)向壓力趨于零,實際上處于兩向受力狀態(tài),而向坡內(nèi)逐漸變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)。5.工程地質(zhì)常用的研究方法主要有自然歷史分析法、數(shù)學(xué)力學(xué)分析法、模型模擬試驗法、工程地質(zhì)類比法等。6.試述巖土體穩(wěn)定性分析剛體極限平衡法的思路（1）可能破壞巖土體的幾何邊界條件分析（2）受力條件分析（3）確定計算參數(shù)（4）計算穩(wěn)定性系數(shù)（5）確定安全系數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性評價7.巖石力學(xué)、土力學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)有何關(guān)系巖石力學(xué)和土力學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)有著十分密切的關(guān)系，工程地質(zhì)學(xué)中的大量計算問題，實際上就是巖石力

19、學(xué)和土力學(xué)中所研究課題，因此在廣義的工程地質(zhì)學(xué)概念中，甚至將巖石力學(xué)、土力學(xué)也包含進(jìn)去，土力學(xué)和巖石力學(xué)是從力學(xué)的觀點研究土體和巖體。它們屬力學(xué)范疇的分支。9.水對巖土體穩(wěn)定性有何影響（1）降低巖土體強(qiáng)度性能（2）靜水壓力（3）動水壓力（4）孔隙水壓力抵消有效應(yīng)力（5）地表水的沖刷、侵蝕作用（6）地下水引起的地質(zhì)病害、地基失穩(wěn)（巖溶塌陷、地震液化、巖土的脹縮、土體鹽漬化、黃土濕陷等）。四、論述題：1試說明普氏、太沙基地壓計算理論，并給予評價。答：普氏認(rèn)為：頂板巖石受力作用可形成平衡拱（免壓拱），使上覆巖層壓力通過拱軸轉(zhuǎn)移到兩側(cè)圍巖上，當(dāng)兩側(cè)圍巖穩(wěn)定時，巷道支架僅承受平衡拱內(nèi)巖石的重力作用。兩幫

20、巖體受拱傳遞壓力作用，產(chǎn)生較大變形，當(dāng)達(dá)到其強(qiáng)度時，兩幫巖體將滑移，失去支撐作用，致使拱寬、拱高加大，頂壓與側(cè)壓增大。太沙基認(rèn)為：跨度為2a 范圍內(nèi)的上部巖石將由于自重而下沉，兩側(cè)摩擦力阻止其下沉，支架所承受的壓力為下滑力與摩擦力之差。評價： 兩種計算方法均為估算法。普氏地壓公式與深度無關(guān)，不能解釋應(yīng)力隨深度增大的現(xiàn)象；適用于松散巖體，對整體性、強(qiáng)度高的巖體，計算結(jié)果與實際有出入；應(yīng)用簡便（估算）、存在局限性。太沙基公式從另一角度提出地壓計算公式，也反映了免壓拱效應(yīng)，經(jīng)變換后與普式公式同形。適用于埋深不大、圍巖松散破碎條件。 2分析庫侖、莫爾、格里菲斯強(qiáng)度理論的基本觀點并給予評價。答： 庫侖認(rèn)

21、為：巖石破壞為剪切破壞；巖石抵抗剪切破壞的能力由兩部分組成：內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦力。 莫爾認(rèn)為：無論巖石處于何種應(yīng)力狀態(tài)，破壞均為剪切破壞；破壞時，剪切面上所需的剪應(yīng)力不僅與巖石性質(zhì)有關(guān)，而且與作用在剪切面上的正應(yīng)力有關(guān)。格里菲斯認(rèn)為：不論巖石受力狀態(tài)如何，最終在本質(zhì)上都是拉伸應(yīng)力引起巖石破壞。 評價：庫侖強(qiáng)度理論是莫爾強(qiáng)度理論的直線形式。 莫爾理論較好解釋了巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度特征，解釋了三向等拉時破壞，三向等壓時不破壞現(xiàn)象，但忽視了中間應(yīng)力的作用。莫爾理論適用于塑性巖石，及脆性巖石的剪切破壞；不適用于拉斷破壞。 格式理論推導(dǎo)巖石抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的8倍，反映了巖石的真實情況，較好證明了巖

22、石在任何應(yīng)力狀態(tài)下都是由于拉伸引起破壞，但對裂隙被壓閉合抗剪強(qiáng)度增高解釋不夠。格式理論適用于脆性巖石及材料破壞。3試分析莫爾與格里菲斯強(qiáng)度理論的基本觀點并給予評價，說明各自適用條件。莫爾認(rèn)為：無論巖石處于何種應(yīng)力狀態(tài)，破壞均為剪切破壞；破壞時，剪切面上所需的剪應(yīng)力不僅與巖石性質(zhì)有關(guān)，而且與作用在剪切面上的正應(yīng)力有關(guān)。格里菲斯認(rèn)為：不論巖石受力狀態(tài)如何，最終在本質(zhì)上都是拉伸應(yīng)力引起巖石破壞。 評價：莫爾理論較好解釋了巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度特征，解釋了三向等拉時破壞，三向等壓時不破壞現(xiàn)象，但忽視了中間應(yīng)力的作用。格式理論推導(dǎo)巖石抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的8倍，反映了巖石的真實情況，較好證明了巖石在

23、任何應(yīng)力狀態(tài)下都是由于拉伸引起破壞，但對裂隙被壓閉合抗剪強(qiáng)度增高解釋不夠。 莫爾理論適用于塑性巖石，及脆性巖石的剪切破壞；不適用于拉斷破壞。格式理論適用于脆性巖石及材料破壞。判斷題：1.結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體強(qiáng)度越接近于結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度。（ ）2.巖石三向抗壓強(qiáng)度不是一個固定值，將隨圍壓變化而改變。（）3.流變模型元件并聯(lián)組合時，各元件滿足應(yīng)力相等，應(yīng)變相加關(guān)系。（×）4.在未受開采影響的原巖體內(nèi)存在著原巖應(yīng)力，其方向與水平方向垂直。（×）5.巖石抗壓強(qiáng)度值的離散系數(shù)越大，說明巖石抗壓強(qiáng)度平均值的可信度越高。（×）6.根據(jù)服務(wù)年限要求，礦井運(yùn)輸大巷應(yīng)按照等應(yīng)力軸比設(shè)計其斷

24、面尺寸。（×）7.巖石蠕變與巖石類別有關(guān)，與應(yīng)力大小有關(guān)。（）8.有粘聚力的固結(jié)巖體體，由地表開始側(cè)壓力與深度成線性增長。（×）9.橢圓斷面巷道，其長軸方向與最大主應(yīng)力方向一致時，周邊受力條件最差。（×）10.在力學(xué)處理上，弱面不僅能承受壓縮及剪切作用，還能承受拉伸作用。(×)1結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體越接近于各向異性。（×）2流變模型元件串聯(lián)組合時，各元件滿足應(yīng)變相等，應(yīng)力相加關(guān)系。（×）3軟弱巖層受力后變形較大，表明構(gòu)造應(yīng)力在軟弱巖層中表現(xiàn)顯著。（×）4巖石限制性剪切強(qiáng)度不是固定值，與剪切面上作用的正壓力有關(guān)。（）5軟巖破壞

25、為漸進(jìn)過程，首先對破壞部位支護(hù)，可使軟巖控制取得好的效果。（）6隨開采深度增加，巷道圍巖變形將明顯增大。（）7從巷道周邊圍巖受力情況看，拱型斷面巷道要比梯形巷道斷面差。（×）8塑性變形與靜水應(yīng)力無關(guān)，只與應(yīng)力偏量有關(guān)，與剪應(yīng)力有關(guān)。（）9對無粘聚力的松散體，由地表開始側(cè)壓力即與深度成線性增長。（）10巷道返修是一種較好的巷道支護(hù)對策。（×）1.水庫蓄水前，河間地塊存在地下分水嶺，蓄水后將不會產(chǎn)生庫水向鄰谷的滲漏。×2.斜坡變形的結(jié)果將導(dǎo)致斜坡的破壞。×3.在巖土體穩(wěn)定性評價中，由于邊界條件、荷載條件、巖土體強(qiáng)度等難以精確確定，通常在設(shè)計上考慮上述因素及建

26、筑物重要性而綜合確定一經(jīng)驗值，此即穩(wěn)定性系數(shù)。×4.地震烈度是衡量地震本身大小的尺度，由地震所釋放出來的能量大小來確定。×5.用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判定砂土液化時，若某一土層的實際貫入擊數(shù)小于臨界貫入擊數(shù)，則該土層液化。1.巖石的物理力學(xué)性質(zhì)1.巖體：位于一定地質(zhì)環(huán)境中，在各種宏觀地質(zhì)界面（斷層、節(jié)理、破碎帶等）分割下形成的有一定結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體。由結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體組成的地質(zhì)體。2.巖石：是經(jīng)過地質(zhì)作用而天然形成的一種或多種礦物的集合體。具有一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的礦物（含結(jié)晶和非結(jié)晶的）集合體。3.巖（體）石力學(xué)：是力學(xué)的一個分支學(xué)科，是研究巖（體）石在各種力場作用下變形與破壞規(guī)律的理論及其實際

27、應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科。4.結(jié)構(gòu)面：指在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，巖體內(nèi)形成的具有一定的延伸方向和長度，厚度相對較小的宏觀地質(zhì)界面或帶。5.巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）：指大于10cm的巖芯累計長度與鉆孔進(jìn)尺長度之比的百分?jǐn)?shù)。6.空隙指數(shù)：指在0.1MPa壓力條件下，干燥巖石吸入水的重量與巖石干重量的比值。7.軟化性：軟化性是指巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)。8.軟化系數(shù)：指巖石試件的飽和抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度的比值。9.膨脹性：是指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。10.單軸抗壓強(qiáng)度：是指巖石試件在單軸壓力下達(dá)到破壞的極限值。，11.抗拉強(qiáng)度：是指巖石試件在單向拉伸條件下試件達(dá)到破壞的極限值。12.抗剪強(qiáng)度：

28、是指巖石抵抗剪切破壞的能力。13.形狀效應(yīng)：在巖石試驗中，由于巖石試件形狀的不同，得到的巖石強(qiáng)度指標(biāo)也就有所差異。這種由于形狀的不同而影響其強(qiáng)度的現(xiàn)象稱為“形狀效應(yīng)”。14.尺寸效應(yīng)：巖石試件的尺寸愈大，則強(qiáng)度愈低，反之愈高，這一現(xiàn)象稱為“尺寸效應(yīng)”。15.延性度：指巖石在達(dá)到破壞前的全應(yīng)變或永久應(yīng)變。16.流變性：指在外界條件不變時，巖石應(yīng)變或應(yīng)力隨時間而變化的性質(zhì)。17.蠕變：指在應(yīng)力不變的情況下，巖石的變形隨時間不斷增長的現(xiàn)象。18.應(yīng)力松弛：是指當(dāng)應(yīng)變不變時，巖石的應(yīng)力隨時間增加而不斷減小的現(xiàn)象。19.彈性后效：是指在加荷或卸荷條件下，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。20.峰值強(qiáng)度：若巖石應(yīng)

29、力應(yīng)變曲線上出現(xiàn)峰值，峰值最高點的應(yīng)力稱為峰值強(qiáng)度。21.長期強(qiáng)度：指長期荷載（應(yīng)變速率小于106s）作用下巖石的強(qiáng)度。22.擴(kuò)容：在巖石的單軸壓縮試驗中，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度以后，巖石中的破裂或微裂紋繼續(xù)發(fā)生和擴(kuò)展，巖石的體積應(yīng)變增量由壓縮轉(zhuǎn)為膨脹的力學(xué)過程，稱之為擴(kuò)容。23.應(yīng)變硬化：在屈服點以后（在塑性變形區(qū)），巖石（材料）的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上升曲線，如要使之繼續(xù)變形，需要相應(yīng)地增加應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱之為應(yīng)變硬化。24.疲勞破壞：在循環(huán)荷載作用下，巖石會在比峰值應(yīng)力低的應(yīng)力水平下破壞的現(xiàn)象。25.疲勞強(qiáng)度：是使巖石（材料）發(fā)生疲勞破壞時循環(huán)荷載的應(yīng)力水平的大?。ǚ嵌ㄖ担?。26.速率效應(yīng)：是指在

30、巖石試驗中由于加載速率的不同而引起的巖石強(qiáng)度的變化現(xiàn)象。27.延性流動：是指當(dāng)應(yīng)力增大到一定程度后，應(yīng)力增大很小或保持不變時，應(yīng)變持續(xù)不斷增長而不出現(xiàn)破裂，也即是有屈服而無破裂的延性流動。28.脆性破壞：是指巖石在破壞前變形很小，出現(xiàn)急劇而迅速的破壞，且破壞后應(yīng)力降很大。29.延性破壞：是指巖石在破壞前發(fā)生了較大的永久塑性變形，并且破壞后應(yīng)力降很小。30.強(qiáng)度準(zhǔn)則：表征巖石破壞時的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強(qiáng)度參數(shù)之間的關(guān)系，一般可以表示為極限應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力間的關(guān)系方程：1f（2，3）或f（）。31.塑性變形：在外力撤去后不能夠恢復(fù)的變形。2.巖體的力學(xué)性質(zhì)及分類 2.巖體的力學(xué)性質(zhì)及分類l.結(jié)構(gòu)面：

31、指在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中巖體內(nèi)形成的具有一定的延伸方向和長度，厚度相對較小的宏觀地質(zhì)界面或帶。又稱弱面或地質(zhì)界面，是指存在于巖體內(nèi)部的各種地質(zhì)界面，包括物質(zhì)分異面和不連續(xù)面，如假整合、不整合、褶皺、斷層、層面、節(jié)理和片理等。2.原生結(jié)構(gòu)面：在成巖階段形成的結(jié)構(gòu)面，根據(jù)巖石成因的不同，可分為沉積結(jié)構(gòu)面、巖漿（火成）結(jié)構(gòu)面和變質(zhì)結(jié)構(gòu)面三類。3.構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：指在構(gòu)造運(yùn)動作用下形成的各種結(jié)構(gòu)面，如劈理、節(jié)理、斷層面等。4.次生結(jié)構(gòu)面：指在地表條件下，由于外力(如風(fēng)力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各種界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾層及泥化夾層等。5.結(jié)構(gòu)面頻率：即裂隙度，是指巖體中單

32、位長度直線所穿過的結(jié)構(gòu)面數(shù)目。6.結(jié)構(gòu)體：結(jié)構(gòu)面依其本身的產(chǎn)狀，彼此組合將巖體切割成形態(tài)不一、大小不等以及成分各異的巖石塊體，被各種結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石塊體稱為結(jié)構(gòu)體。7.結(jié)構(gòu)效應(yīng)：是指巖體中結(jié)構(gòu)面的方向、性質(zhì)、密度和組合方式對巖體變形的影響。8.剪脹角：巖體結(jié)構(gòu)面在剪切變形過程中所發(fā)生的法向位移與切向位移之比的反正切值。9.節(jié)理化巖體：是指被各種節(jié)理、裂隙切割呈碎裂結(jié)構(gòu)的巖體。10.結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的強(qiáng)度效應(yīng)：指結(jié)構(gòu)面與作用力之間的方位關(guān)系對巖體強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響。11.結(jié)構(gòu)面密度的強(qiáng)度效應(yīng)：指結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度(數(shù)量)對巖體強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響。12.巖體完整性指標(biāo)：是指巖體彈性縱波與巖石彈性縱波之比的平

33、方。13.巖體基本質(zhì)量：巖體所固有的、影響工程巖體穩(wěn)定性的最基本屬性，巖體基本質(zhì)量由巖石堅硬程度和巖體完整程度決定。14.自穩(wěn)能力：在不支護(hù)條件下，地下工程巖體不產(chǎn)生任何形式破壞的能力。15.體積節(jié)理數(shù)：是指單位巖體體積內(nèi)的節(jié)理(結(jié)構(gòu)面)數(shù)目。16.巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)：長度在10cm（含10cm)以上的巖芯累計長度占鉆孔總長的百分比，稱為巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD。3.巖體中天然應(yīng)力及其量測1.地應(yīng)力：自然狀態(tài)下在原巖體中存在的由于巖石自重和構(gòu)造應(yīng)力形成的分布應(yīng)力稱為地應(yīng)力，也稱巖體天然應(yīng)力。2.原巖應(yīng)力：在工程中指天然存在于巖體之中(內(nèi)部)而與任何人為因素?zé)o關(guān)的應(yīng)力，也稱天然應(yīng)力。3.殘余應(yīng)力：

34、指沒有外力作用時在巖體內(nèi)部由于某種原因在整個巖體內(nèi)的不均勻的變形而引起的應(yīng)力。4.初始地應(yīng)力：巖體中存在的未受到工程擾動的原始應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力。5.自重應(yīng)力：由于巖體自重而產(chǎn)生的天然應(yīng)力叫自重應(yīng)力。6.構(gòu)造應(yīng)力：由于地質(zhì)構(gòu)造活動在巖體中引起的應(yīng)力場，這種應(yīng)力與一定范圍地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，其主要特點是水平應(yīng)力大于覆巖垂直應(yīng)力分量。這一作用可以持續(xù)到地層深處。7.應(yīng)力重分布：巖體受到工程活動擾動，引起巖體中初始應(yīng)力的轉(zhuǎn)移變化形成的新的應(yīng)力場狀態(tài)。8.二次應(yīng)力：相對于初始應(yīng)力而言，巖體上或巖體內(nèi)部受到人類工程活動擾動，引起初始應(yīng)力自然平衡狀態(tài)的改變，使一定范圍內(nèi)的原始應(yīng)力重分布形成的新的應(yīng)力稱為二次應(yīng)力，

35、或稱次生應(yīng)力。次生應(yīng)力直接與工程穩(wěn)定性有關(guān)。9.垂直應(yīng)力：地下巖體中上覆巖層的重量所造成的應(yīng)力。10.切向應(yīng)力：作用于巷道截面的切線方向的應(yīng)力。11.徑向應(yīng)力：垂直于巷道周邊切線的正應(yīng)力。12.巖爆：是地下洞室開挖過程中圍巖發(fā)生突然脆性破壞的現(xiàn)象。一般在地應(yīng)力較大部位，巖石被擠壓超過其彈性限度，聚集的能量會突然釋放出來，伴隨有聲音、碎石飛散、墜落等現(xiàn)象。13.構(gòu)造線：指區(qū)域性擠壓應(yīng)力所形成的構(gòu)造形跡，也就是指與產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動的壓應(yīng)力方向相垂直的平面和地面的交線。14.現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力：就是現(xiàn)今正在形成某種構(gòu)造體系和構(gòu)造形跡的應(yīng)力。5.地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析1.圍巖：指由于人工開挖使巖體的應(yīng)力狀態(tài)

36、發(fā)生了變化，而這部分被改變了應(yīng)力狀態(tài)的巖體稱為圍巖。地下工程開挖過程中，在發(fā)生應(yīng)力重分布的那一部分工程巖體稱為圍巖。2.圍巖壓力：地下洞室圍巖在重分布應(yīng)力作用下產(chǎn)生過量的塑性變形或松動破壞，進(jìn)而引起施加于支護(hù)襯砌上的壓力。作用在支護(hù)物上的圍巖的變形擠壓力或塌坍巖體的重力稱為圍巖壓力。3.靜水應(yīng)力狀態(tài)：在巖石力學(xué)中，地下深部巖體在自重作用下，巖體中的水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力相等的應(yīng)力狀態(tài)。4.形變圍巖壓力：指圍巖在二次應(yīng)力作用下局部進(jìn)入塑性，緩慢的塑性變形作用在支護(hù)上形成的壓力，或者是有明顯流變性能的圍巖的粘彈性或者粘彈粘塑性變形形成的支護(hù)壓力。一般發(fā)生在塑性或者流變性較顯著的地層中。5.松動圍巖壓力

37、：指因圍巖應(yīng)力重分布引起的或施工開挖引起的松動巖體作用在隧道或坑道井巷等地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用壓力。一般是由于破碎的、松散的、分離成塊的或被破壞的巖體坍滑運(yùn)動造成的。6.沖擊圍巖壓力：（1）是地下洞室開挖過程中，在超過圍巖彈性限度的壓力作用下，圍巖產(chǎn)生內(nèi)破壞，發(fā)生突然脆性破壞并涌向開挖(采掘)空間的一種動力現(xiàn)象。（2）強(qiáng)度較高且完整的彈脆性巖體過渡受力后突然發(fā)生巖石彈射變形所引起的圍巖壓力。7.膨脹圍巖壓力：在遇到水分的條件下圍巖常常發(fā)生不失去整體性的膨脹變形和位移，表現(xiàn)在頂板下沉、地板隆起和兩幫擠出，并在支護(hù)結(jié)構(gòu)上形成形變壓力的現(xiàn)象。8.應(yīng)力集中：受力物體或構(gòu)件在其形狀或尺寸突然改變之處引

38、起應(yīng)力在局部范圍內(nèi)顯著增大的現(xiàn)象。9.應(yīng)力集中系數(shù)：指巖體中二次應(yīng)力與原始應(yīng)力的比值，也可用井巷開挖后圍巖中應(yīng)力與開挖前應(yīng)力的比值來表示。10.側(cè)壓系數(shù)：巖體中一點的水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值。11.圍巖（彈性）抗力系數(shù)：當(dāng)隧洞受到來自隧洞內(nèi)部的壓力P時，在內(nèi)壓力作用下，洞壁圍巖必然向外產(chǎn)生一定的位移，則定義圍巖的彈性抗力系數(shù)為KP。此時K的物理意義為促使隧洞洞壁圍巖產(chǎn)生單位徑向位移所需的內(nèi)水壓力值。12.單位抗力系數(shù)：隧洞圍巖的彈性抗力系數(shù)不僅與隧洞的地質(zhì)條件有關(guān)，而且與隧洞的半徑有關(guān)，為了統(tǒng)一，在工程上規(guī)定洞徑為200cm時隧洞圍巖的抗力系數(shù)定義為單位抗力系數(shù)。1.巖石：是組成地殼的基本物質(zhì)

39、，它是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質(zhì)體。一般認(rèn)為它是均質(zhì)的和連續(xù)的。巖體：是地質(zhì)歷史過程中形成的，由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的具有一定結(jié)構(gòu)并賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。（區(qū)別是巖體包含若干不連續(xù)面。）結(jié)構(gòu)面：巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面和不連續(xù)面，它是在地質(zhì)發(fā)展歷史中，尤其是在地質(zhì)構(gòu)造變形過程中形成的。結(jié)構(gòu)體：被結(jié)構(gòu)面分割而形成的巖塊，四周均被結(jié)構(gòu)面所包圍，這種由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合切割而形成的單元體成為結(jié)構(gòu)體。2.巖體結(jié)構(gòu)分為六類：塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌、層狀、碎裂、層狀碎裂、松散結(jié)構(gòu)3.風(fēng)化作用：巖石長期暴露在地

40、表之后，經(jīng)受太陽輻射熱、大氣、水及生物等作用，使巖石結(jié)構(gòu)逐漸破碎、疏松，或礦物成分發(fā)生次生變化，稱為風(fēng)化。衡量巖石（塊）風(fēng)化程度的指標(biāo)：（1）定性指標(biāo)：顏色、礦物蝕變程度、破碎程度及開挖錘擊技術(shù)特征等。（2）定量指標(biāo)：風(fēng)化空隙率指標(biāo)Iw、波速比指標(biāo)kv和風(fēng)化系數(shù)kf等。巖石風(fēng)化分級：未 微 中等 強(qiáng) 全4.相對密度Gs：巖石的干重量Ws（KN）除以巖石的實體積Vs（m3）（不包括巖石中孔隙體積）所得的量與1個大氣壓下4時純水的重度（w）的比值。Gs=Ws / (Vsw)。相對相對密度是一個無量綱量，其值可用比重瓶法測定，試驗時先將巖石研磨成粉末并烘干；然后用量杯量取相同體積的純水和巖石粉末并分

41、別稱重，其比值即為巖石的相對密度。巖石的相對密度取決于組成巖石的礦物相對密度，巖石中重礦物含量越多其相對密度越大，大部分巖石的相對密度介于2.502.80之間。5.孔隙率n：巖石試樣中孔隙體積Vv與巖樣總體積V之比?？紫侗萫：指孔隙的體積VV與固體的體積Vs的比值。6. 含水率w：天然狀態(tài)下巖石中水的重量Ww與巖石 烘干重量Ws的百分比。w=WW / Ws ×100% 吸水率Wa：指干燥巖石試樣在一個大氣壓和室溫條件下吸入水的重量Ww與巖樣干重量Ws的百分率。wa=WW / Ws=（Wo-Ws）/ Ws ×100%7.滲透性：指在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力。

42、滲透系數(shù)的量綱與速度的量綱相同。（滲透系數(shù)的大小取決于巖石的物理特性和結(jié)構(gòu)特性流體的物理化學(xué)特性）8.膨脹性：指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。巖石膨脹性一般用膨脹力和膨脹率兩項指標(biāo)表示。 膨脹力Pe：指原狀巖（土）樣在體積不變時，由浸水膨脹而 產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。（常用平衡加壓法測定）。膨脹率ep（）：在一定壓力下，試樣浸水膨脹后的高度增量與原高度之比，用百分?jǐn)?shù)表示。9.崩解性：是指巖石與水作用時失去黏結(jié)性并變成完全喪失強(qiáng)度的松散物質(zhì)的性能。這種現(xiàn)象是由于水化作用削弱了巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)而造成的。10.軟化性：指巖石與水相互作用時強(qiáng)度降低的特性。影響因素：礦物成分（親水性可溶性）、粒間聯(lián)結(jié)方式（結(jié)晶

43、聯(lián)結(jié)膠結(jié)聯(lián)結(jié)）、孔隙率、微裂隙發(fā)育程度等。巖石的軟化性一般用軟化系數(shù)表示，軟化系數(shù)是巖樣飽水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度Rcw與干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度Rc的比值。c=Rcw/Rc ，軟化系數(shù)總是小于1的。11.巖石的抗凍性：指巖石抵抗凍融破壞的性能。抗凍系數(shù)Cf：指巖樣在±25的溫度區(qū)間內(nèi)，經(jīng)多次“降溫、凍結(jié)、升溫、融解”循環(huán)后，巖樣抗壓強(qiáng)度下降量與凍融前的抗壓強(qiáng)度的比值，用百分率表示。巖石在反復(fù)凍融后其強(qiáng)度降低的主要原因：一是構(gòu)成巖石的各種礦物的膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度變化時由于礦物的脹縮不均而導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)的破壞；二是當(dāng)溫度降低到0°C以下時，巖石孔隙中的水將結(jié)冰，其體積增大約9%，會產(chǎn)生很

44、大的膨脹壓力，使巖石的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，直至破壞。12.巖石強(qiáng)度：指巖石在荷載作用下破壞時所承受的最大荷載應(yīng)力。有抗壓強(qiáng)度（單軸、三軸）、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。影響因素：巖石特性（礦物組成、結(jié)構(gòu)特征、風(fēng)化程度各向異性）環(huán)境條件（水、溫度）試驗條件（圍巖大小、端部效應(yīng)、試件形狀和尺寸、加載速率）13.端部效應(yīng)：加壓板與試件端部存在摩擦力，約束試件端部的側(cè)向變形，導(dǎo)致端部應(yīng)力狀態(tài)不是非限制性的而出現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。減小“端部效應(yīng)”：將試件端部磨平，并抹上潤滑劑，或加橡膠墊層等。使試件長度達(dá)到規(guī)定要求，以保證在試件中部出現(xiàn)均勻應(yīng)力狀態(tài)。14. 高徑比h/D22.5為宜。15. 加載速率影響：加載速率增加，強(qiáng)

45、度和彈性模量增加，峰值應(yīng)力越明顯。16. 圍壓影響：巖石抗壓強(qiáng)度隨圍壓增加而提高。通常巖石類脆性材料隨圍壓的增加而具有延性。17. 確定巖石抗剪強(qiáng)度的方法：直接剪切試驗楔形剪切試驗三軸壓縮試驗18. 巖石典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線：OA段：曲線稍微向上彎曲，屬于壓密階段，這期間巖石中初始的微裂隙受壓閉合；AB段：接近于直線，近似于線彈性工作階段；BC段：曲線向下彎曲，屬于非彈性階段，主要是在平行于荷載方向開始逐漸生成新的微裂隙以及裂隙的不穩(wěn)定，B點是巖石從彈性轉(zhuǎn)變?yōu)榉菑椥缘霓D(zhuǎn)折點；CD段：為破壞階段，C點的縱坐標(biāo)就是單軸抗壓強(qiáng)度RC。19. 彈性變形：能恢復(fù)的變形。塑性變形：不可恢復(fù)的變形。變形模量：

46、在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的任何點與坐標(biāo)原點相連的割線的斜率。殘余強(qiáng)度：破壞后的巖石仍可能具有一定的強(qiáng)度，從而也具有一定的承載能力。21a.流變性:巖石在力的作用下發(fā)生與時間相關(guān)的變形的性質(zhì)。b.蠕變：指在應(yīng)力為恒定的情況下巖石變形隨時間發(fā)展的現(xiàn)象；c.松弛指在應(yīng)變保持恒定的情況下巖石的應(yīng)力隨時間而減少的現(xiàn)象。d.彈性后效指在卸載過程中彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。22.蠕變：第階段：稱為初始蠕變段。在此階段的應(yīng)變一時間曲線向下彎曲；應(yīng)變與時間大致呈對數(shù)關(guān)系，即t。第階段：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。第階段：稱為加速蠕變段。此階段內(nèi)呈加速蠕變，將導(dǎo)致巖石的迅速破

47、壞。23.蠕變模型：a.彈性單元、b.塑性單元、c.粘性單元24.馬克斯威爾模型用彈性單元和粘性單元串聯(lián)而成。本構(gòu)方程25. 巖石的強(qiáng)度是隨外荷載作用時間的延長而降低的，通常把作用時間t的強(qiáng)度S稱為巖石的長期強(qiáng)度。26.軟弱夾層：指在堅硬巖層中夾有力學(xué)強(qiáng)度低、泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較長和厚度較薄的軟弱巖層。27.結(jié)構(gòu)面的幾何形態(tài)：平直型、波浪型、鋸齒型、臺階型 研究結(jié)構(gòu)面的形態(tài)，主要是研究其凹凸度與強(qiáng)度的關(guān)系。20結(jié)構(gòu)面的延展性：是指結(jié)構(gòu)面在某一方向上的連續(xù)性或結(jié)構(gòu)面連續(xù)段長短的程度。按結(jié)構(gòu)面的延展特性，可分為三種型式：非貫通性的、半貫通性的及貫通性的結(jié)構(gòu)面。21. 切割度：假設(shè)有

48、一平直的斷面，它與考慮的結(jié)構(gòu)面重疊而且完全地橫貫所考慮的巖體，令其面積為A，則結(jié)構(gòu)面的面積a與它之間的比率，即為切割度Xe。結(jié)構(gòu)面的線密度K（裂隙度）指同一組結(jié)構(gòu)面沿著法線方向單位長度上結(jié)構(gòu)面的數(shù)目。結(jié)構(gòu)面間距：結(jié)構(gòu)面間距是指同一組結(jié)構(gòu)面在法線方向上，該組結(jié)構(gòu)面的平均間距。結(jié)構(gòu)面的張開度：是指結(jié)構(gòu)面裂口開口處張開的程度。22. 剪脹：在剪應(yīng)力作用下，模型上半部沿凸臺斜面滑動，除有切向運(yùn)動外，還產(chǎn)生向上的移動。這種剪切過程中產(chǎn)生的法向移動分量稱之“剪脹”。 23. 工程巖體：指巖石工程影響范圍內(nèi)的巖體。工程巖體分類：是通過巖體的一些簡單和容易實測的指標(biāo)，把地質(zhì)條件和巖體力學(xué)性質(zhì)參數(shù)聯(lián)系起來，并借

49、鑒已建工程設(shè)計、施工和處理等成功與失敗方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，對巖體進(jìn)行歸類的一種工作方法。其目的是通過分類，概括地反映各類巖體的質(zhì)量好壞，預(yù)測可能出現(xiàn)的巖體力學(xué)問題，為工程設(shè)計、支護(hù)襯砌、建筑選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。24.巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD)分類法：巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD是指鉆探時巖芯的復(fù)原率，或稱巖芯采取率。RQD定義為：單位長度的鉆孔中10cm以上的巖芯占有的比例。即：RQD=Lp(10cm的巖芯斷塊累計長度) / Lt（巖芯進(jìn)尺總長度）×100%根據(jù)RQD值的大小將巖體質(zhì)量劃分為5類。<25很差25-50差50-75一般75-90好>90很好評述：RQD法是一種

50、單因素分類法。RQD法的不足：RQD忽略了節(jié)理方位、節(jié)理連續(xù)性的影響。RQD不能反映節(jié)理間的軟弱充填物的情況。25.巖體質(zhì)量指標(biāo)RMR分類法：由南非人賓尼亞斯基提出。五項參數(shù)：巖塊強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件、地下水。得到的總分RMR的初值，根據(jù)節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀變化對RMR的初值加以修正，修正的目的是在于進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)節(jié)理裂隙對巖體的穩(wěn)定產(chǎn)生的不利影響，最后用修正的總分既可以求得所研究巖體類別及相應(yīng)的無支護(hù)地下工程的自穩(wěn)時間和巖體強(qiáng)度指標(biāo)值。26. 節(jié)理面穩(wěn)定判別（圖解法）節(jié)理面的抗剪強(qiáng)度一般總是低于巖石的抗剪強(qiáng)度，如圖3-17所示（直線2低于直線1）。但這并不意味著破壞總是沿節(jié)理面發(fā)生，有以

51、下幾種情況：應(yīng)力圓與直線2相切或相割，但低于直線1：若應(yīng)力點在直線2之下，則節(jié)理巖體穩(wěn)定；若應(yīng)力點在直線2之上，則節(jié)理面不穩(wěn)定。應(yīng)力圓與直線1相切或相割：節(jié)理應(yīng)力點在直線2之下，則節(jié)理面穩(wěn)定，節(jié)理巖體不穩(wěn)定，破裂面與節(jié)理面不重合；節(jié)理應(yīng)力點在直線2之上，則節(jié)理面不穩(wěn)定。直線2以上的應(yīng)力圓弧不能作為判別巖塊是否穩(wěn)定的依據(jù)，因為此時巖體已沿節(jié)理面發(fā)生破壞。27.破壞水壓力：若結(jié)構(gòu)面在無水狀態(tài)下是穩(wěn)定的，若給結(jié)構(gòu)面充水，當(dāng)水壓力達(dá)到Pw時，結(jié)構(gòu)面開始破壞，則Pw稱為破壞水壓力。28. Hoek-Brown經(jīng)驗方程：令3=0，得巖體單軸抗壓強(qiáng)度Rmc：對于完整巖石，s=1，則Rmc=Rc，即為巖塊抗壓

52、強(qiáng)度。對于裂隙巖石，s1?？估瓘?qiáng)度：將1=0代入方程（3-41）中，并對3求解所得的二次方程，可解得巖體的單軸抗拉強(qiáng)度為剪切強(qiáng)度：式（3-43）的剪應(yīng)力表達(dá)式為式中：巖體的剪切強(qiáng)度； 巖體法向應(yīng)力； A，B常數(shù)，查表3-21求得；29.層狀巖體變形參數(shù)估算：層狀巖體可概化地質(zhì)力學(xué)模型。假設(shè)各巖層厚度相等為S，且性質(zhì)相同，層面的張開度可忽略不計。根據(jù)室內(nèi)試驗成果，設(shè)巖塊的彈性模量為E，泊松比為，剪切模量為G，層面的法向剛度為Kn，切向剛度為Ks。取n-t坐標(biāo)系，n垂直層面，t平行層面。在以上假定條件下取一由巖塊和層面組成的單元體（圖3-32b）來考察巖體的變形。30.縱波速度Vp和橫波速度Vs(

53、km/s)可表示為：式中：Ed動彈性模量；d動泊松比；介質(zhì)密度。巖石質(zhì)量密度（kg/m3）=g31.結(jié)構(gòu)面對彈性波的傳播：起隔波或?qū)Рㄗ饔?，致使沿結(jié)構(gòu)面?zhèn)鞑ニ俣却笥诖怪苯Y(jié)構(gòu)面?zhèn)鞑サ乃俣?，造成波速及波動特性的各向異性?2. 結(jié)構(gòu)效應(yīng):結(jié)構(gòu)面的影響包括結(jié)構(gòu)面方位、密度、充填特征及其組合關(guān)系等方面的影響。結(jié)構(gòu)面方位的影響主要表現(xiàn)在巖體變形隨結(jié)構(gòu)面及應(yīng)力作用方向間夾角的不同而不同，即導(dǎo)致巖體變形的各向異性。另外，巖體的變形模量也具有明顯的各向異性。結(jié)構(gòu)面密度的影響主要表現(xiàn)在隨結(jié)構(gòu)面密度增大，巖體完整性變差，變形增大，變形模量減小。結(jié)構(gòu)面的張開度及充填特征對巖體的變形也有明顯的影響。一般來說，張開度較

54、大且無充填或充填較薄時，巖體變形較大，變形模量較?。环粗瑒t巖體變形較小，變形模量較大。33.地應(yīng)力:是存在于地層中的未受工程擾動的天然應(yīng)力。當(dāng)工程開挖后，應(yīng)力受到開挖擾動的影響而重新分布，重分布后形成的應(yīng)力則稱為二次應(yīng)力或誘導(dǎo)應(yīng)力。34.海姆假定地應(yīng)力是一種靜水應(yīng)力狀態(tài)，即地殼中任意一點的應(yīng)力在各個方向上均相等，且等于單位面積上覆巖層的重量，即h=v= H,式中：h、v-分別為水平和垂直應(yīng)力；-上覆巖層重力密度；H-深度。金尼克假說他認(rèn)為地殼中各點的垂直應(yīng)力等于上覆巖層的重量v=H ，而側(cè)向應(yīng)力（水平應(yīng)力）是泊松效應(yīng)的結(jié)果，即： 式中：-上覆巖層的泊松比。上式中 稱為側(cè)壓力系數(shù)。35.地應(yīng)力

55、場的組成：1大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場2地幔熱對流引起的應(yīng)力場3由地心引力引起的應(yīng)力場4巖漿侵入引起的應(yīng)力場5地溫梯度引起的應(yīng)力場6地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場。自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場疊加起來構(gòu)成巖體中初始的應(yīng)力場的主體。36.高地應(yīng)力判別準(zhǔn)則：高地應(yīng)力是一個相對的概念。不同的巖石具有不同的彈模，因而其儲能性能也不同。一般來說,地區(qū)初始地應(yīng)力大小與該地區(qū)巖體的變形特性有關(guān)，巖質(zhì)堅硬，則儲存彈性能多，地應(yīng)力也大。因此，高地應(yīng)力是相對圍巖強(qiáng)度而言的。即應(yīng)以圍巖內(nèi)部的最大地應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度（Rb）的比值（圍巖強(qiáng)度比= Rb /max）來 判別是否是高地應(yīng)力。37.直接測量法是由測量儀器直接測量和記錄各種應(yīng)力

56、的量，如補(bǔ)償應(yīng)力、恢復(fù)應(yīng)力、平衡應(yīng)力，并由這些應(yīng)力量和原巖應(yīng)力的相互關(guān)系，通過計算獲得原巖應(yīng)力值。在計算過程中并不涉及不同物理量的換算，不需要知道巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。間接測量法是借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的間接物理量的變化。然后由測得的間接物理量的變化，通過已知的公式計算巖體中的應(yīng)力值。為了計算應(yīng)力值，首先必須確定巖體的某些物理力學(xué)性質(zhì)以及所測物理量和應(yīng)力的相互關(guān)系。前者水壓致裂法，后者套孔應(yīng)力解除法。38.水壓致裂法：是一種將鉆孔的某一段的兩端封堵起來，然后對封堵段注入高壓水，使鉆孔孔壁破裂從而測定地應(yīng)力的方法。從彈性力學(xué)理論可知，當(dāng)一個位于無限

57、體中的鉆孔受到無窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力場（1，2）的作用時，離開鉆孔端部一定距離的部位處于平面應(yīng)變狀態(tài)。在這些部位，鉆孔周邊的應(yīng)力為=1+2-2（1-2）cos2 ，r=0 式中 、r鉆孔周邊的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力；周邊一點與1軸的夾角。當(dāng)=0°時， 取得極小值，此時 =32-1 。如果采用水壓致裂系統(tǒng)將鉆孔某段封隔起來，并向該段鉆孔注入高壓水。當(dāng)水壓超過32-1和巖石抗拉強(qiáng)度Rt之和后，在=0°處，也即1所在方位將發(fā)生孔壁開裂。設(shè)鉆孔壁發(fā)生初始開裂時的水壓為Pi,則有 Pi = 32-1+ Rt。如果繼續(xù)向封隔段注入高壓水使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，當(dāng)裂隙深度 達(dá)到3倍鉆孔直徑時，此處已接近原巖應(yīng)力狀態(tài)，停止加壓， 保持壓力恒定，將該恒定壓力記為Ps,則Ps應(yīng)