巖石力學歷年考題

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上巖石力學歷年考題一、名詞解釋1、礦物與巖石（2003，2009）礦物指由地質作用所形成的天然單質或化合物。巖石是自然界各種礦物的集合體，是天然地質作用的產物，是構成巖體的基本單元。2、地質體與巖體（2003）巖石與巖體（2004）p75地質體是指地殼內占有一定的空間和有其固有成分，并可以與周圍物質相區(qū)別的地質作用的產物。巖體是指在一定的地質條件下，含有諸如節(jié)理、裂隙、層理和斷層等地質結構面的復雜地質體。4、巖體完整性（龜裂）系數(shù)（2003，2006，2007，2009）p110巖體完整性系數(shù)又稱裂隙系數(shù)，為巖體與巖石的縱波速度平方之比，用來判斷巖體中裂隙的發(fā)育程度。(

2、附上書上的公式）5、巖石（芯）質量指標RQD（2003，2004，2005，2006，2007，2009）p119巖石質量指標（RQD）：將長度在10cm（含10cm）以上的巖芯累計長度占鉆孔總長的百分比。（附上書上公式）6、巖石的流變性（2003，2006）與蠕變、松弛和彈性后效（2003）p198流變性：材料應力應變曲線關系與時間因素有關的性質，包括蠕變、松弛和彈性后效。 蠕變：應力不變時，變形隨時間增加而增長的現(xiàn)象。松弛：應變不變，應力隨時間增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載或卸載時，彈性應變滯后于應力的現(xiàn)象。7、巖石的透水性與滲透系數(shù)（2003）p29巖石的透水性：巖石能被水透過的性能。

3、透水性的大小可用滲透系數(shù)來衡量，它主要取決于巖石中孔隙的大小，方向及相互連通情況。滲透系數(shù)：單位水力梯度下的單位流量，它表示巖體被水透過的難易程度。8、（巖體）結構面的裂隙度和切割度（2003）p88-89巖體裂隙度:沿取樣線方向單位長度上的節(jié)理數(shù)量。切割度：巖體被節(jié)理割裂分離的程度。9、巖石的抗凍性（2004,2009）p30巖石的抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的性能，通常用抗凍系數(shù)表示?？箖鱿禂?shù)指巖石試樣在±250C的溫度區(qū)間內，反復降溫、凍結、融解、升溫，其抗壓強度有所下降，巖樣抗壓強度的下降值與凍融前的抗壓強度的百分比。10、抗剪切強度(2004)p43巖石抗剪強度是指巖石在剪切

4、荷載作用下，達到破壞前所能承受的最大剪應力。11、完全彈性巖石(2004)完全彈性巖石：巖石在受外力作用的瞬間即產生全部變形，而去除外力后又能立即恢復其原有形狀和尺寸的性質。12、泊松比(2004，2008)p60泊松比 ：巖石在單軸壓縮條件下橫向應變與縱向應變之比。13、構造結構面（2005，2009）p83與結構面區(qū)分p82構造結構面：巖體在受構造應力作用下形成的各種結構面，如劈理，節(jié)理，斷層，層間錯動等。結構面：指具有一定方向，延展較大而厚度較小的二維面狀地質界面。14、巖石力學（2005）巖石力學：是一門認識和控制巖石系統(tǒng)的力學行為和工程功能的學科。15、巖石的比重（2005，2008

5、，2009）p25巖石的比重就是指巖石固體的質量與4時同體積水的質量之比值。Gs?Ws，Gs為巖Vs?w石比重，Ws是體積為V的巖石固體部分的重量，Vs為巖石固體部分的體積，?w為單位體積水的重量。16、巖石的軟化性（2005，2007）p29巖石的軟化性:巖石浸水后強度降低的性能?？捎密浕禂?shù)來衡量。 軟化系數(shù)指巖樣在飽水狀態(tài)的抗壓強度與自然風干狀態(tài)抗壓強度的比值。17、地應力（2005）原巖應力（2007）p129地應力：存在于地層中的未受擾動的天然應力，也稱巖體初始應力，絕對應力或者原巖應力。18、巖石的天然含水率（2006）p27天然狀態(tài)下巖石中水的質量mw與巖石的烘干質量mrd的比值

6、，用百分數(shù)表示。（附上公式）19、巖石的強度（2006）巖石的強度：即巖石在各種不同荷載作用下達到破壞時所能承受的最大應力。20、巖體力學性質（2007）巖體力學性質：巖體抵抗外力作用的能力。包括巖體的穩(wěn)定性特征，強度特征和變性特征。21、巖石的擴容（2007，2008）巖體在荷載作用下,隨著荷載增加產生微裂隙引起的非彈性體積膨脹的現(xiàn)象?；颍簬r石擴容是指在偏應力作用下，當應力達到某一定值時，巖石的體積不但不縮小反而增大的一種力學現(xiàn)象。22、巖石的損傷破壞（2008）p463在載荷作用下，由于巖石微觀結構的缺陷引起材料或結構的劣化過程，稱為巖石的損傷破壞。23、巖石的碎脹性（2008）巖石在一定

7、軸向力作用下，巖石試件橫向明顯體積擴大膨脹破碎的性質。24、巖石的變形（2008）p52巖石在外力或其他物理因素（如溫度、濕度）作用下發(fā)生形狀或體積的變化。二、簡答題1、簡要說明巖石的水理性及其描述方法（2003）p27巖石與水相互作用時所表現(xiàn)的性質稱為巖石的水理性。包括吸水性、透水性、軟化性和抗凍性。巖石的天然含水率：天然狀態(tài)下巖石中水的質量mw與巖石的烘干質量mrd的比值，用百分數(shù)表示。巖石的吸水性：是指巖石吸收水分的性能，取決于巖石孔隙體積的大小及其敞開或封閉程度等，描述巖石吸水性的指標有吸水率、飽水率和飽水系數(shù)。吸水率：巖石在常溫常壓下吸入水的質量與其烘干質量的百分比。飽水率：巖石在強

8、制狀態(tài)下（高壓或真空，煮沸），巖石吸入水的質量與巖樣烘干質量的百分比值。飽水系數(shù)：巖石吸水率與飽水率的百分比。透水性：巖石能被水透過的性能。透水性的大小可用滲透系數(shù)來衡量，它主要取決于巖石中孔隙的大小，方向及相互連通情況。軟化性：巖石浸水后強度降低的性能?？捎密浕禂?shù)來衡量。 軟化系數(shù)指巖樣在飽水狀態(tài)的抗壓強度與自然風干狀態(tài)抗壓強度的比值?？箖鲂裕簬r石抵抗凍融破壞的性能，常用抗凍系數(shù)表示?？箖鱿禂?shù)指巖石試樣在±250C的溫度區(qū)間內，反復降溫、凍結、融解、升溫，其抗壓強度有所下降，巖樣抗壓強度的下降值與凍融前的抗壓強度的比值，用百分數(shù)表示，即Cf?c?cf?100% ?c2、什么是巖石

9、蠕變力學介質模型中的粘性元件？請簡要說明其基本特征。（2003）p202 物體在外力作用下，應力與應變速率成正比，符合牛頓流動定律。稱其為牛頓流體，是理想的粘性體。本構方程為：?d?dt應力應變速率曲線：特征為：1、有流動，2、應變與時間有關，無瞬時變形；3、無應力松弛；4、無彈性后效，有永久變形。3、簡述莫爾強度理論。（2003，2006，2008）p223莫爾總結指出“到極限狀態(tài)時，滑動平面上的剪應力達到一個取決于正應力與材料性質的最大值”，并可用下列函數(shù)關系表示： = f（），他可通過試驗方法取得，即對應于各種應力狀態(tài)（單軸壓縮，單軸拉伸和三軸壓縮）下的破壞莫爾應力圓包絡線的外公切線。通

10、過試件應力圓與包絡線的比較來判斷是否破壞。如果應力圓與包絡線相切或相割，則研究點將產生破壞；如果應力圓位于包絡線下方，則不會破壞。莫爾強度理論實質上是一種剪應力強度理論。一般認為，該理論比較全面地反映了巖石的強度特征，它既適用于塑性巖石也適用于脆性巖石的剪切破壞。同時也反映了巖石抗拉強度遠小于抗壓強度這一特性，并能解釋巖石在三向等拉時會破壞，而在三向等壓時不會破壞的特點。莫爾判據的缺點是忽略了中間主應力的影響，與實驗結果有一定出入。且該判據只適用于剪切破壞，受拉區(qū)的適用性還值得進一步討論，并且不適用于膨脹或蠕變破壞。4、簡述庫倫準則的基本內容（及其表達式）（2004，2005，2009）p21

11、9庫侖認為，巖石的破壞主要是剪切破壞，巖石的強度等于本身抗剪切摩擦的粘結力和剪切面上的法向力產生的摩擦力。即 ： | = c + tan其中，和是該破壞平面的法向應力和剪應力，c為內聚力，為內磨擦角。如圖所示，方程確定的準則由直線AL表示。如果應力圓上的點落在強度曲線AL之下，則說明該點表示的應力還沒有達到材料的強度值，故材料不會發(fā)生破壞；如果應力圓上的點超出了上述區(qū)域，則說明該點表示的應力已超過了材料的強度并發(fā)生破壞；如果應力圓上的點正好與強度曲線相切（圖中D點），則說明材料處于極限平衡狀態(tài)，巖石所產生的剪切破壞將可能在該點所對應的平面上發(fā)生。（附上圖）5、什么是初始地應力？簡述工程巖體中初

12、始地應力分布的一般規(guī)律。(簡述工程巖體中初始地應力)(2004,2006,2009)或者說：論述工程巖體（地殼淺部）中的初始地應力及其分布規(guī)律（2003，2007）p129-136初始地應力：存在于地層中的未受擾動的天然應力，也稱巖體初始應力，絕對應力或者原巖應力。地應力的分布規(guī)律：1 地應力是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應力場，它是時間和空間的函數(shù)；2 實測鉛垂應力基本等于上覆巖層的重量；3 地應力中的水平應力普遍大于鉛垂應力；4 平均水平應力與鉛垂應力的比值隨深度增長而減??；5 最大水平主應力和最小水平主應力也隨深度呈線性增長關系；6 最大水平主應力和最小水平主應力之值一般相差較大，顯示出很

13、強的方向性； 7 地應力的分布受地形、地表剝蝕、風化、巖體結構特征、巖體力學性質、溫度、地下水等因素的影響，特別是地形和斷層的擾動影響最大。6、簡述邊坡巖體破壞的基本形式及影響邊坡穩(wěn)定的主要因素(2004,2006,2008)p373-379邊坡變形發(fā)展到一定程度，將導致邊坡的失穩(wěn)破壞。邊坡破壞的基本形式：1崩塌：塊狀巖體與巖坡分離向前翻滾而下2滑坡：巖體在重力作用下，沿坡內軟弱結構面產生的整體滑動3滑塌 4巖塊流動 5巖層曲折影響邊坡穩(wěn)定的主要因素：1 不連續(xù)面在邊坡破壞中的作用2 改變斜坡外形，引起坡體應力分布的變化3 改變斜坡巖土體的力學性質，使坡體強度發(fā)生變化4 斜坡直接受各種力的作用

14、7、簡述地質體的形成過程(2005,2009)p75地質體是指地殼內占有一定的空間和有其固有成分，并可以與周圍物質相區(qū)別的地質作用的產物。地質體的形成經歷了漫長的歷史時期，它是巖漿、沉積、變質等各種內地質和外地質營力作用下，經過多期構造等反復的地質作用下，經受變形，遭受破壞，最終形成了現(xiàn)在的地質體。8、簡述達西定律的基本內容及其表達式(2005,2009)達西定律 ：反映水在巖土孔隙中滲流規(guī)律的實驗定律。由法國水力學家達西通過大量實驗得出。其表達式為：Q=KFI。式中Q為單位時間滲流量，F(xiàn)為過水斷面，I為水力梯度，K為滲流系數(shù)。關系式表明，水在單位時間內的滲流量與過水斷面面積和水力梯度成正比。

15、9、結構面力學性質的尺寸效應體現(xiàn)在哪些方面？(2007)p951、隨著試塊面積的增加，平均峰值剪切應力呈減少趨勢；2、隨結構面尺寸增大，達到峰值時強度時的位移量增大；3、由于尺寸的增加，剪切破壞形式有脆性破壞向延性破壞轉化；4、尺寸增大，峰值剪脹角減??；5、隨結構面粗糙度減小，尺寸效應也減小。10、巖體質量分類有哪些意義？(2007)穩(wěn)定蠕變和不穩(wěn)定蠕變的臨界應力為巖石的長期強度。3、論述巖石在復雜應力狀態(tài)下的破壞類型，并闡述其在工程巖體穩(wěn)定性研究中的意義（2004）在關于巖石破裂的所有討論中，破裂面的性質和描述是最重要的，出現(xiàn)的破裂類型可用下圖中巖石在各種圍壓下的行為來說明。在無圍壓受壓條件

16、下，觀測到不規(guī)則的縱向裂縫見圖(a)，這個普通現(xiàn)象的解釋至今仍然不十分清楚；加中等數(shù)量的圍壓后，圖(a)中的不規(guī)則性態(tài)便由與方向傾斜小于45度角的單一破裂面所代替圖(b)，這是壓應力條件下的典型破裂，并將其表述為剪切破壞，它的特征是沿破裂面的剪切位移，對巖石破裂進行分類的Griggs和Handin(1960)稱它為斷層；因為它符合地質上的斷層作用，后來有許多作者追隨著他們；然而，更可取的似乎是限制術語斷層于地質學范圍，保留術語剪切破裂于試驗范圍更好；如果繼續(xù)增加圍壓，使得材料成為完全延性的，則出現(xiàn)剪切破裂的網格圖(c)，并伴有個別晶體的塑性。破裂的第二種基本類型是拉伸破裂，它典型地出現(xiàn)于單軸拉

17、伸中，它的特征是明顯的分離，而在表面間沒有錯動圖(d)。在較為復雜的應力條件下出現(xiàn)的破裂，可以認為上述類型之一或其它。如果平板在線載荷之間受壓圖(e)，則在載荷之間出現(xiàn)一個拉伸破裂，如果這些載荷是由環(huán)繞材料的外套擠入材料的裂縫中引起的，則將破裂表述為侵入破裂，當檢查圖(a)情況中的破裂面時，它們中的一些部分有剪切破裂的狀態(tài)。而其他一些部分顯然是拉伸破裂。巖石破裂中，注意力還將集中于重要的擴容現(xiàn)象，它發(fā)生于巖石試件的單軸和三軸受壓期間通常，在三軸試驗中，圍壓是由流體通過一個剛度可忽略不計的不滲透膜來施加的，在這樣的試驗中，試件的徑間膨脹和擴容顯然不會由于圍壓的增加而被局部或均勻地阻擋；如果試件被

18、更多的巖石包圍，象實際情形中聽發(fā)生的那樣，那就將是這種情況，不管圍巖是否破壞，預料它所提供的阻力會有增加最小主應力值的效應，因此趨于阻止破壞和集中破裂于有限的體積內。4、論述影響巖石力學性質的主要因素（2005，2006）論述影響巖石力學性質的因素很多，如水、溫度、風化程度、加荷速度、圍壓的大小、各向異性等等，對巖石的力學性質都有影響。如下：1 水對巖石力學性質的影響。主要表現(xiàn)在連接作用、潤滑作用、水楔作用、孔隙壓力作用、溶蝕及潛蝕作用；2 溫度對巖石力學性質的影響。隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點降低，強度也降低；3 加荷速度對巖石力學性質的影響。加荷速度越大，測得的彈性模量越大，獲得

19、的強度指標值越高。4 圍壓對巖石力學性質的影響。圍壓的增大使得巖石的變形、強度和彈性極限都有顯著的增大5 隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點降低，強度也降低；6 風化對巖石力學性質的影響。產生新的裂隙、礦物成分發(fā)生變化、結構和構造發(fā)生變化。5、論述在單軸壓縮載荷作用時巖石試件的端部約束效應（2005）? 由于巖石材料與鐵板之間的泊松比值存在差異，這將在試件端面與鐵板之間的接觸面上產生摩擦力，該摩擦力將影響巖石試件的橫向變形和巖石試件端面附件區(qū)域的應力狀態(tài)。? 由于該摩擦力的存在，導致巖石試件內部應力分布不均，致使巖石試件并非只產生縱向劈裂破壞（亦稱拉伸破壞），還有可能產生X狀共軛斜面剪切破

20、壞和單斜面剪切破壞等破壞形式。? 為了盡量減小試件端面與鐵板之間的接觸面上產生摩擦力，以保證巖石試件端面附件區(qū)域的應力狀態(tài)也為單向受力狀態(tài)，必須要在試件端面與鐵板之間的接觸面上添加緩沖材料。? 國際巖石巖石力學學會建議在試件端面與鐵板之間使用與同樣直徑大小的鋼件墊塊。6、詳述巖石試件在單軸壓縮荷載作用下破壞時，試件可產生的三種破壞形式（2007） 巖石在單軸壓縮荷載下達到破壞前所能承受的最大壓應力稱為巖石的單軸抗壓強度。 試件在單軸壓縮荷載作用下破壞的三種形式：1. X狀共軛斜面剪切破壞，如圖b2. 單斜面剪切破壞，如圖c這兩種破壞都是由于破壞面上的剪應力超過極限引起的，因而被視為剪切破壞。3

21、. 拉伸破壞，在軸向壓應力作用下，在橫向將產生拉應力。這是柏松效應的結果。這種類型的破壞就是橫向拉應力超過巖石抗拉極限所引起的。如圖d7、論述巖體結構的基本類型（2008）77頁中從“這個分類依據可以具體說明如下”后面。到“2.2.2 分類方案”以前，就按書上格式答。8、什么是巖石的巖石的應力應變曲線?簡要說明巖石應力應變全過程曲線的基本特征(在單向壓縮荷載條件下，巖石的應力應變曲線可分為哪四個階段？)（2004，2006,2008）全應力應變曲線：巖石試件在單軸壓縮荷載作用下直到破壞的全過程的應力應變關系曲線，包括破壞前和破壞后部分。四個階段：書上53頁（附圖）9、研究應力-應變全過程曲線的意義是什么？51頁用黑筆劃了的部分四、計算題2007年：某均質巖石的強度曲線為：?tan?c，其中，c?40MPa，?=30°，試求在側向圍巖應力?3?20MPa的條件下，巖石的極限抗壓強度及破壞面