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岩体力学考试论述简答题整理 三 简答题1、地质体和岩体在概念上有哪些区别？答：（1）岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。 （2）就具体问题研究而言，岩体即为地质体的一部分。 （3）岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。有时将土地作为一种特殊岩体对待。2、岩体和岩石的各自特征是什么？两者有何区别和联系？答：特征：岩体：不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性；岩石：是一种地质材料，是组成岩体的固相基质，是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质；区别联系：（1）岩体赋存于一定地质环境之中，地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。（2）岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造面，如不整合、褶皱、断层、节理，裂隙等而岩石相对完整。（3）一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。（4）岩体是地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。3、岩体力学的一般工作程序（步骤）和主要研究方法？答：工作程序：岩体工程地质信息采集岩体工程地质力学模型岩体稳定性评价岩体工程设计岩体工程施工岩体性态监测；主要研究方法:工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法4、岩体的组成要素是什么？答：物质成分（岩石）、结构（结构体、结构面）、赋存环境（应力场、温度场、渗流场、其他物理场）5、从工程地质研究的角度，简述岩石的主要造岩矿物及其基本性质？答：1、可溶性矿物，如岩盐、石膏、芒硝等，在适宜条件下可溶解于水，减少岩石的固相成分增加空隙比，使岩石结构变松、力学性能降低、渗透性提高。2、易风化矿物，其稳定性取决于矿物的化学成分迁移活动性、矿物结晶特征、矿物生成条件。3、粘土矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、绿帘石等，粘土岩在漫长的成岩作用后已失去胶体的活动性，但在水的长时间作用下活动性可以复苏。4、其它不稳定矿物，主要指黄铁矿硫化物，它们极易氧化在氧化过程中生成硫酸。6、岩石颗粒间的联结有哪几种？联结强度如何？答：按联结性质分类：结晶联结联结强度最强、胶结联结联结强度居中、水胶联结联结强度最弱。7、岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？答：1、岩石的重力 特征。指标：1、颗粒密度s=ms/Vs（ms为颗粒质量，Vs为颗粒体积）；2、岩石密度= m/V；3、干密度d= ms/V；4、容重=W/V=g。2、岩石的空隙率n=VV/V*100。3、岩石的吸水性。指标：1、吸水率=mw1/ms*100（mw1为一般大气压下岩石吸入水的质量）；2、sat=mw2/ms*100（mw2为岩石在高压或真空状态下的吸水质量）；3、饱水系数Ksat=/sat。4、岩石的透水性。指标：渗透系数K=v/grad(Z+p/w)（v渗流速度，Z位置高度，p水压力，w水的容重）。5、岩石的可溶性、膨胀性、崩解性无指标6、岩石的软化性。指标：软化系数KR=Rc/c（Rc为饱水状态下抗压强度，c为干燥状态下抗压强度）。7、岩石的抗冻性。指标：1、强度损失率RL=(c1-c2)/ c1（c1冻融前抗压强度，c2冻融后抗压强度）2、质量损失率Km=(md1-md2)/md1（md1冻融前干质量，md2冻融后干质量）8、岩石的碎胀性。指标：碎胀系数kp=Vh/Vo（Vo、Vh破碎前后体积）8、结构面按其成因通常分为哪几种类型？各自有何特点？答：成因类型：（1）原生结构面在成岩过程（建造过程）中形成的结构面。其特征与岩体成因紧密相关，它包括沉积结构面、火成结构面和变质结构面。（2）构造结构面岩体在改造过程中受构造应力作用产生的破裂面或破碎带，如劈裂、节理、层间错动及断层等。它是岩体中分布最广的一类结构面。结构面的产状空间分布取决于构造应力场与岩性条件，他们的力学成因、规模、发育历史及次生变化影响并制约着岩体的工程地质性质。（3）次生结构面次生结构面是指岩体在外营利（风力、卸荷、地下水、应力应变、人工爆破等）作用下形成的结构面。其特点是局限于岩体表层，规模小、数量多、多呈无序性，不平整和不连续状态。它们往往是受原生结构面和构造结构面控制的，或在此基础上发展起来的。9、简述结构面定量统计的内容？答：（1）产状（结构面的空间分布状态）；（2）组数（岩体中交叉分布的结构面组数）；（3）间距（同组结构面法线方向上该组结构面的平均距离）；（4）延展性（在一个暴露面上能看见的结构面迹线的长度）；（5）粗糙程度（结构面的固体表面相对与它的平均平面的凹凸不平程度）；（6）结构面壁的抗压强度（结构面两侧岩壁的等效抗压强度）；（7）张开度（结构面两壁间的垂直距离，除水和空气外壁间无填充物）；（8）充填特征 （硬性结构面、软弱结构面）；（9）渗流特征（结构面中是否存在渗流及渗流量）；（10）块体尺寸。10、泥化夹层有何特性？答：结构上：由原岩的超固结、胶结式 结构变成了泥质散体结构或泥质定向结构；成分上：粘粒含量较原岩增多，可达70%，物理化学成分与原岩基本一致，高含量粘土矿物，含盐量低、游离氧化物增加；厚度上：泥化夹层发生在软硬相间的岩层组合和原生软弱夹层的条件下，通常被限制在相对坚硬岩层之间发育。产状上：大多数泥化夹层由原生软弱夹层发育而来，其分布受到原生软弱夹层的控制，故它们的产状完全一致；物理状态上：干密度较原岩小，天然含水率超过塑限介于塑限和液限制间，膨胀量和膨胀力大小与矿物类型及有机质含量有关；力学性质上：较原岩大大降低，仅与软弱或松软土相似。11、试述自重应力场与构造应力场的区别和特点。答：自重应力场是岩体自重应力在空间的有规律分布；构造应力场是一定区域内具有成生联系的各种构造形迹在不同部位应力状态的总称。两者都是天然应力场的组成部分，自重应力场是由上覆岩体的重量引起的，而构造应力是空间和时间的函数，是随构造形迹的发展而变化的非稳定应力场。12、简述地壳浅部地应力分布的基本规律。答：地壳浅层岩体中绝大部分应力场是以水平应力为主的三向不等空间应力场，三个主应力的大小和方向是随空间位置而变化的。13、简述高地应力区的标志。答：（1）饼状岩芯；（2）岩爆、剥落、锤击有哑声；（3）隧道（隧洞、巷道）大变形、钻孔缩径；（4）隧道变形破坏具有相同的方式或形式；（5）软弱夹层挤出；（6）岩体现场物理力学指标高于室内；（7）其它：不透水性。14、解释单轴压缩作用下，岩石变形全过程的特征及其内在本质。答：岩石单轴压缩全过程分以下几个阶段：1压密阶段，此阶段岩石中原有空隙在荷载作用下逐渐被压缩而闭合，试件体积减小。2弹性阶段，随荷载的加大岩石中裂隙进一步闭合，空隙被压缩无新的裂隙发展表现为弹性变形。3微裂隙发生和稳定发展阶段，当应力超过弹性极限后，岩石中原有裂隙开始发展并产生新裂隙，表现为应变的增加速率大于应力的增加速率。4微裂隙加速扩展阶段，应力超过屈服极限并逐渐增大的过程中，岩石内部裂隙加速扩展并局部出现宏观裂隙，当裂隙扩展为贯通的破裂面是，岩石即发生破坏。15、循环加荷作用下岩石的力学性质？答：1、逐渐循环加载：1、弹性滞后；2、回滞环；3、峰值前应变强化；4、峰值后应变弱化；5、岩石的记忆2、反复循环加载：岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏，即疲劳破坏。疲劳强度非定值，与循环荷载持续时间有关。存在一个极限应力水平，当最大 应力低于这一应力水平时，应变在达到一定值后不再增长，即不发生破坏16、三向作用下岩石的力学性质？答：1、岩石在围压条件下的应力应变关系；2岩石在围压条件下的破坏方式及机制；3围压对岩石极限强度的影响；4岩石的莫尔包络线特征。（附说明：1三向作用下岩石与单轴压缩条件的应力应变曲线类似有弹性变形阶段、塑性变形阶段、应力下降阶段、摩擦阶段。2不同围压下变形特征不同：高强度坚硬致密岩石曲线斜率受围压影响小基本不变即弹性模量不因围压增高而改变，表现为常刚度变形。3对任何岩石当围压达到一定水平是，以塑性变形为主与之对应的破坏由脆性转为延性。4随着围压的增大，岩石的三轴极限强度也增大，但其增大的速率依岩性的不同而不同，对脆性破坏的岩石其极限强度随围压的增长很快，而延性破坏时，极限强度随围压增长缓慢。）17、岩体结构面粘滑的特征、机制和影响因素？答：粘滑特征：岩石表面突然向前滑动、锁住，然后又开始滑动，如此反复进行。粘滑机制：1松弛振荡机制：最初是通过光滑结构面开始粘滑研究的。由于动摩擦小于静摩擦使得结构面突然向前滑动锁住，然后又开始滑动如此反复形成张弛、跳跃式的粘滑现象称为松弛振荡。2脆性破坏机制：粘滑不仅仅出现在磨光面上，在粗糙的结构面上也较普遍的发生。由于表面存在大量的凸起体，且一般都呈嵌合接触，若剪切面上法向压力大到足以抑制上部块体升高并沿凸起体爬坡时，在剪切力作用下将凸起体剪断或使凸起体在相对面上犁刻凹槽。当凸起体一旦破坏阻抗立即下降。3凸起体蠕动机制：由于蠕动凸起体嵌入到相对的结构面中，使接触面增加，当继续加力至滑动时随着滑动的开始，接触面减小导致摩擦阻力突然降低而产生粘滑。影响因素：矿物成分、应力状态、应变速率、填充物、孔隙率、温度、水及空隙压力。18、石蠕变一般包括哪几个阶段？各阶段有何特点？答：1瞬时变形阶段：加荷后立即发生变形。2初始蠕变或阻尼蠕变阶段：应变在最初随时间增长较快，但其增长速率随时间逐渐降低。3等速蠕变阶段：应变随时间呈近似直线的增长。4加速蠕变阶段;应变及应变速率均随时间增长而增长，表明变形加速直至破坏。19、简述不同形态结构面剪切强度特征。答：1、平直型硬性结构面：平直型无填充的硬性结构面，其力学性质主要取决于两壁岩石性质、结构面粗糙度、粘聚状态、干湿程度、发向应力；2、波状结构面：在较小正应力作用下发生剪胀，在正应力较大时发生剪断；3、台阶 状硬性结构面：阻止滑块的阻力有结构面段的抗剪强度与完整岩段沿层面方向的抗剪强度两部分组成。4、非贯通性结构面：发生剪切时，结构面与为贯通的“岩桥”都起抗剪作用。20、岩体与岩石的变形有何异同？答：岩体的变形包括体积变形、形状变形、位置变形，总体而言分为结构体变形（包括材料的弹性、塑性和粘性以及结构体的滚动和转动变形等）和结构面变形（包括压缩闭合或挤出变形、错动或滑动流动变形等），而岩石由于整体比较完整不存在结构面，故岩石的变形主要是结构体的变形而没有结构面的变形。21、岩体压缩变形曲线可分几类？各类变形曲线有何特点？答： A直线型：反映岩体加压过程中变形随压力成正比增加，直线型又分两类，A-1型与A-2型。A-1型：曲线斜率陡，呈直线，岩体刚度大，退压后岩体变形几乎恢复到原点，以弹性变形为主。A-2型：曲柄斜率缓，呈直线，岩体刚度很低，退压后岩体变形只能部分恢复，有明显的不可恢复变形和回滞环，岩体变形不是弹性的。B上凹型：B-1型：每次加压曲线的斜率随着加压退压循环次数增加逐渐变大，即岩体刚度增大，各退压曲线较缓且相互近于平行，变形系数随压力增加而减小，岩体弹性变形逐渐增大。B-2型：加压曲线斜率随压力增大而逐渐变大，即岩体刚度增大，各卸荷曲线很陡，在卸荷后，变形大部分不可恢复。C下凹型：每次加压曲线在应力较小时近于平行，而有应力较大时逐渐变缓，变形系数随压力增加而增加。D复合型：岩体受压时的力学行为复杂，同时岩体受压的边界条件又随压力的增大而改变。22、简述岩体抗剪强度参数该如何选取。答：对岩体破坏机理加以分析，并结合工程建筑物的工作状态和要求，确定选值标准，通过数理统计而获得强度参数。选值标准（即抗剪强度准则）主要有比例极限准则、屈服极限准则、极限强度准则、残余强度准则、剪胀准则、长期强度准则、最大允许位移准则、剪切变形速率准则等。23、简述岩体力学性质的影响因素。答：岩体力学性质影响因素有两个方面：1、岩体的内在因素即岩石的成分、结构及岩性、岩体结构；2、外部条件即地下水、地应力、地热及作用力特点。24、简述岩体力学性质法则。答：1、爬坡效应法则。切向变形过程中爬坡效应由结构面形态和粗糙度、岩石强度及围压大小共同决定；2、各向异性效应法则。与岩体结构密切相关、随围压的增加而减弱；3、尺寸效应法则。即力学性质随试件尺寸大小而变化。25、简述岩体的工程地质分类与质量分级的区别和联系。答：区别： 根本区别在于服务对象。分类的服务对象：工程地质和岩体力学工作者，着重解决一般问题，一般不涉及具体工程；分级的服务对象：岩体工程的设计和施工人员，直接为具体岩体工程的设计和施工服务。联系：岩体的工程地质分类必须以岩体质量为基础，是工程岩体质量分级的归宿；而岩体质量分级也是岩体工程地质分类的深化和发展，属于岩体工程地质分类范畴。26、Q分类法和RMR分类法中各考虑了岩体的哪些因素？答：Q分类法:岩石质量指标、结构面组数、结构面粗造度系数、结构面蚀变程度系数、裂隙水折减系数、地应力折减系数。 RMR分类法：岩石强度、岩石质量指标、结构面间距、结构面形态、地下水状态。27、岩体质量分级在工程中如何应用？答：1、工程地质分类的基本依据之一；2、工程地质和岩体力学定量化的研究；3、岩体工程的设计和施工：如规划、勘察、加固、支护、地下工程等。二、论述题1、从岩石力学的角度分析岩质边坡病害的发生机理和研究方法。答：机理：1崩塌：块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。其成因是由于风化等原因减弱了节理面的内聚力或也可能是由于气温变化、冻融松动岩石的结果，或是由于植物根系生长造成膨胀压力，以及地震、雷击等原因而引起；2滑坡：岩体在重力作用下，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。其成因是由于岩体中存在有软弱结构面（层面、断层、裂隙），岩体在重力的作用下，克服了滑面底部与两侧的阻力而引起沿软弱面的滑动。滑面的倾角必须大于滑面的内摩擦角，否则无论坡角和坡高大小如何，边坡都不会滑动。研究方法：极限平衡法、数值分析法、有限单元法等2、岩石力学与土力学在研究对象、研究方法、物理性质、力学性质和渗透性等方面有何异同点？答：研究对象：岩石力学-岩石、岩体、岩体工程；土力学-土体。研究方法：岩石力学-工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法；土力学-实验室测定法、野外现地测定法、理论分析法、综合研究法。物理性质：岩石力学-岩石的重力特征、空隙性、吸水性、透水性、可溶性、膨胀性、崩解性、软化性、抗冻性、碎胀性、压实性、热（力）学性质等；土力学-碎散性、三相体系、自然变异性。力学性质:岩石力学-岩石为抵抗外力而维持自身稳定和平衡所表现出来的性质，包括变形性质和破坏性质；土力学-土体的自重应力、自身以外的荷载引起的附加应力、土的压缩性、抗剪强度。渗透性：岩石力学-岩石透水性取决于岩石中 空隙的大小、数量、方向和连通情况，完整岩体的透水性与其组成的岩石相近。岩体的渗透分为：孔隙型、裂隙型、岩溶管道型；土力学-水在土体孔隙中流动，土具有被水等液体透过的性质。3、从基本特征、物理性质、力学性质、赋存环境等角度讨论岩体、岩石的区别。答：基本特征：岩体：不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性；岩石：是一种地质材料，是组成岩体的固相基质，是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质。物理性质：岩体：结构面产状、结构面组数、结构面间距、延展性、粗糙程度、风化程度、张开度、充填特性、渗流、块体尺寸；岩石：重力特征、空隙性、吸水性、透水性、可溶性、膨胀性、崩解性、软化性、抗冻性、碎胀性、压实性、热（力）学性质等。力学性质：岩体：法向压缩变形、岩体抗拉强度、岩体的抗剪强度、岩体的剪切变形；岩石：为抵抗外力而维持自身稳定和平衡所表现出来的性质，包括变形性质和破坏性质。赋存环境：岩体：地应力场、温度场、渗流场、其它物理场；岩石：没有赋存环境4、从岩石力学的角度分析3.11日本9级地震的成因机理和破坏特点？答：按照地震的成因可分为构造地震、火山地震、陷落地震和人工触发地震。3.11日本地震属于构造地震，是由于地壳运动引起的，地壳运动使地壳岩层发生变形并产生应力集中，当应力积累超出岩体的强度时，地壳岩层的薄弱处瞬间发生断裂，积累的大量能量迅速释放，形成弹性振动传播至地面，形成地震。构造地震的特点是活动性频繁，延续时间较长，影响范围最广，破坏性最大。破坏特点：（1）大地抖动对建筑物产生的直接破坏。（2）砂土液化导致地面沉陷变形，地基产生巨大沉降和建筑物严重倾斜。（3）大地的错断和裂开，从而破坏各种输送管线、铁路、桥梁、大坝等。（4）地震引起的重大滑坡破坏。（5）土的震陷导致建筑物产生差异沉降而倾斜。（6）引发海啸，这是严重地震灾害的主因。三、简答题：1、什么是全应力应变曲线？为什么普通材料试验机得不出全应力应变曲线？答：在单轴压缩下，记录岩石试件被压破坏前后变形过程的应力应变曲线。普通材料实验机整体刚度相对较小，对试件施加载荷产生的反作用力将使实验机构件产生较大变形（弹性能储存），当岩石试件被压坏时，试件抗压能力急剧下降，致使实验机弹性变形迅速恢复（弹性能释放）摧毁岩石试件，而得不到岩石破坏后的应力应变曲线。刚性 实验机在施加载荷时，自身变形极小，储存的弹性能不足以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线。2、简述岩石在三轴压缩下的变形特征。答：E、与单轴压缩基本相同；随围压增加三向抗压强度增加；峰值变形增加；弹性极限增加；岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。3、按结构面成因，结构面通常分为几种类型？答：按成因分类有三种类型： 原生结构面成岩阶段形成的结构面； 构造结构面在构造运动作用下形成的结构面；次生结构面由于风化、人为因素影响形成的结构面。4、在巷道围岩控制中，可采取哪些措施以改善围岩应力条件？答：选择合理的巷道断面参数（形状、尺寸），避免拉应力区产生（无拉力轴比）；巷道轴线方向与最大主应力方向一致；将巷道布置在减压区（沿空、跨采、卸压）。5、地应力测量方法分哪两类？两类的主要区别在哪里？每类包括哪些主要测量技术？答：分为直接测量法和间接测量法。直接测量法是用测量仪器直接测量和记录各种应力量。间接测量法，不直接测量应力量，而是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的物理量的变化，通过其与应力之间存在的对应关系求解应力。直接测量法包括：扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法等。间接测量法包括：套孔应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物理探测法。1岩石的塑性和流变性有什么不同?答：塑性指岩石在高应力（超过屈服极限）作用时，产生不可恢复变形的性质。流变性指岩石在任何应力作用下，随时间增长而产生的不可恢复的变形。相同点：均为不可恢复变形；不同点：变形产生的原因、机理不同。2试叙述构造应力对原岩应力场的影响及其特点。答：影响：加大了水平应力和应力不均衡分布。构造应力特点：1）分布不均，在构造区域附近最大；2）水平应力为主，浅部尤为明显；3）具有明显的方向性；4）坚硬岩层中明显，软岩中不明显；5）3简述围压对岩石力学性质的影响。围压可改变岩石的力学性状。围压增大致使塑性增大、峰值强度增高、破坏前变形加大。实验时加载速率大，导致弹性摸量大、强度指标高。4影响巷道围岩稳定的主要因素有哪些？围岩强度、应力集中程度、原始应力大小、巷道支架的支撑力5采用锚杆支护时如何选择锚杆的杆径？锚杆杆径确定：一般先确定锚固力，然后由拉断力锚固力确定拉断力，再确定杆径。1岩石受载时 会产生哪些类型的变形?岩石受载可发生弹性变形、塑性变形和粘性变形。一般岩石呈现粘弹性性质（滞弹性），即应变的产生和恢复滞后于应力变化。2程岩体比尼奥斯基分类法依据哪些指标对岩体进行分类？依据岩块强度、RQD、节理间距、节理条件、地下水条件五个指标进行分类。3岩体与岩石相比，其变形性质有何特点？岩体变形与岩石相比E低，峰值强度低，残余强度低，高；达到峰值后，岩体呈柔性破坏，并保留一定残余强度；各向异性显著，不同结构面分布呈现不同变形性质。4试分析支承压力的有利因素与不利因素。有利：压酥煤体，便于落煤，节省能耗。不利：破坏煤体引起片帮，不利顶板管理；破坏顶板，生成采动裂隙，造成顶板破碎不易管理；高应力引起巷道围岩变形严重，维护量大不安全；高应力易引发冲击地压。5采用锚杆支护时，如何选择锚杆的类型？坚硬、厚层状岩体多选用端头锚固型；松软破碎、裂隙发育岩体多选用全长锚固；为增加锚杆作用效果，锚固经常与喷射混凝土、钢筋网、钢板条带等联合使用。1、在巷道围岩控制中，采用哪些措施可使支护更加合理？答：对于位移明显巷道，采用恒阻可伸缩支护形式；对于变形量较大的软岩，采用二次支护；支架与围岩要整体接触，使应力均匀传递；加强支护与围岩间的整体性，共同承受载荷作用。2、峰前区应力应变曲线有几种类型，各表示岩石何种性质？答：峰前区应力应变曲线形态可分为直线型、下凹型、上凹型、S型、平缓型，分别表示了岩石受力作用后呈现的弹性、弹塑性、塑弹性、塑弹塑性和弹粘性性质。3、岩体结构基本类型有哪些？完整结构； 块裂结构； 板裂结构； 碎裂结构； 断续结构；散体结构4、结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？剪切变形与岩石强度（C）、结构面粗糙性（JRC）有关；法向变形与结构面抗压强度（JCS）、结构面粗糙性（JRC）、结构面张开度（）有关。5、简述水压致裂法主要测量步骤及适用条件。答：（1）打孔到测量应力的部位，将加压段用封隔器密封；（2）向隔离段注入高压水，测得岩体初始开裂压力Pi；（3）把高压水释放后重新加压，测得压力Pr和稳定关闭压力Ps，重复23次；（4）将封隔器完全卸压后连同加压管等全部设备从钻孔中取出；（5）测量水压裂隙和钻孔试验段的天然节理、裂隙的位置、方向和大小，做好记录。适用于：完整、脆性岩石。4.简述斜坡中应力分布特点：（1）斜坡周围主应力迹线发生明显偏转：愈接近临空面,最大主应力 1愈接近平行于临空面, 3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。（2）坡脚附近形成最大剪应力增高带，往往产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。（3）在坡顶面和坡面的某些部位,坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力，形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。（4）与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向。（5）坡面处由于侧向压力趋于零,实际上处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。5.工程地质常用的研究方法主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法、工程地质类比法等。6.试述岩土体稳定性分析刚体极限平衡法的思路（1）可能破坏岩土体的几何边界条件分析（2）受力条件分析（3）确定计算参数（4）计算稳定性系数（5）确定安全系数进行稳定性评价7.岩石力学、土力学与工程地质学有何关系岩石力学和土力学与工程地质学有着十分密切的关系，工程地质学中的大量计算问题，实际上就是岩石力学和土力学中所研究课题，因此在广义的工程地质学概念中，甚至将岩石力学、土力学也包含进去，土力学和岩石力学是从力学的观点研究土体和岩体。它们属力学范畴的分支。9.水对岩土体稳定性有何影响（1）降低岩土体强度性能（2）静水压力（3）动水压力（4）孔隙水压力抵消有效应力（5）地表水的冲刷、侵蚀作用（6）地下水引起的地质病害、地基失稳（岩溶塌陷、地震液化、岩土的胀缩、土体盐渍化、黄土湿陷等）。四、论述题：1试说明普氏、太沙基地压计算理论，并给予评价。答：普氏认为：顶板岩石受力作用可形成平衡拱（免压拱），使上覆岩层压力通过拱轴转移到两侧围岩上，当两侧围岩稳定时，巷道支架仅承受平衡拱内岩石的重力作用。两帮岩体受拱传递压力作用，产生较大变形，当达到其强度时，两帮岩体将滑移，失去支撑作用，致使拱宽、拱高加大，顶压与侧压增大。太沙基认为：跨度为2a 范围内的上部岩石将由于自重而下沉，两侧摩擦力阻止其下沉，支架所承受的压力为下滑力与摩擦力之差。评价： 两种计算方法均为估算法。普氏地压公式与深度无关，不能解释应力随深度增大的现象；适用于松散岩体，对整体性、强度高的岩体，计算结果与实际有出入；应用简便（估算）、存在局限性。太沙基公式从另一角度提出地压计算公式，也反映了免压拱效应，经变换后与普式公式同形。适用于埋深不大、围岩松散破碎条件。 2分析库仑、莫尔、格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价 。答： 库仑认为：岩石破坏为剪切破坏；岩石抵抗剪切破坏的能力由两部分组成：内聚力、内摩擦力。 莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏；破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与作用在剪切面上的正应力有关。格里菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。 评价：库仑强度理论是莫尔强度理论的直线形式。莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都是由于拉伸引起破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于拉断破坏。格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。3试分析莫尔与格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价，说明各自适用条件。莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏；破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与作用在剪切面上的正应力有关。格里菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。 评价：莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都是由于拉伸引起破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于拉断破坏。格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。简答题1、地质体和岩体在概念上有哪些区别？答：（1）岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。 （2）就具体问题研究而言，岩体即为地质体的一部分。 （3）岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。有时将土地作为一种特殊岩体对待。2、岩体和岩石的各自特征是什么？两者有何区别和联系？答：特征：岩体：不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性；岩石：是一种地质材料，是组成岩体的固相基质，是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质；区别联系：（1）岩体赋存于一定地质环境之中，地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验而加工的岩 块，已完全脱离了原有的地质环境。（2）岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造面，如不整合、褶皱、断层、节理，裂隙等而岩石相对完整。（3）一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。（4）岩体是地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。3、岩体力学的一般工作程序（步骤）和主要研究方法？答：工作程序：岩体工程地质信息采集岩体工程地质力学模型岩体稳定性评价岩体工程设计岩体工程施工岩体性态监测；主要研究方法:工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法4、岩体的组成要素是什么？答：物质成分（岩石）、结构（结构体、结构面）、赋存环境（应力场、温度场、渗流场、其他物理场）5、从工程地质研究的角度，简述岩石的主要造岩矿物及其基本性质？答：1、可溶性矿物，如岩盐、石膏、芒硝等，在适宜条件下可溶解于水，减少岩石的固相成分增加空隙比，使岩石结构变松、力学性能降低、渗透性提高。2、易风化矿物，其稳定性取决于矿物的化学成分迁移活动性、矿物结晶特征、矿物生成条件。3、粘土矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、绿帘石等，粘土岩在漫长的成岩作用后已失去胶体的活动性，但在水的长时间作用下活动性可以复苏。4、其它不稳定矿物，主要指黄铁矿硫化物，它们极易氧化在氧化过程中生成硫酸。6、岩石颗粒间的联结有哪几种？联结强度如何？答：按联结性质分类：结晶联结联结强度最强、胶结联结联结强度居中、水胶联结联结强度最弱。7、岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？答：1、岩石的重力特征。指标：1、颗粒密度s=ms/Vs（ms为颗粒质量，Vs为颗粒体积）；2、岩石密度= m/V；3、干密度d= ms/V；4、容重=W/V=g。2、岩石的空隙率n=VV/V*100。3、岩石的吸水性。指标：1、吸水率=mw1/ms*100（mw1为一般大气压下岩石吸入水的质量）；2、sat=mw2/ms*100（mw2为岩石在高压或真空状态下的吸水质量）；3、饱水系数Ksat=/sat。4、岩石的透水性。指标：渗透系数K=v/grad(Z+p/w)（v渗流速度，Z位置高度，p水压力，w水的容重）。5、岩石的可溶性、膨胀性、崩解性无指标6、岩石的软化性。指标：软化系数KR=Rc/c（Rc为饱水状态下抗压强度，c为干燥状态下抗压强度）。7、岩石的抗冻性。指标：1、强度损 失率RL=(c1-c2)/ c1（c1冻融前抗压强度，c2冻融后抗压强度）2、质量损失率Km=(md1-md2)/md1（md1冻融前干质量，md2冻融后干质量）8、岩石的碎胀性。指标：碎胀系数kp=Vh/Vo（Vo、Vh破碎前后体积）8、结构面按其成因通常分为哪几种类型？各自有何特点？答：成因类型：（1）原生结构面在成岩过程（建造过程）中形成的结构面。其特征与岩体成因紧密相关，它包括沉积结构面、火成结构面和变质结构面。（2）构造结构面岩体在改造过程中受构造应力作用产生的破裂面或破碎带，如劈裂、节理、层间错动及断层等。它是岩体中分布最广的一类结构面。结构面的产状空间分布取决于构造应力场与岩性条件，他们的力学成因、规模、发育历史及次生变化影响并制约着岩体的工程地质性质。（3）次生结构面次生结构面是指岩体在外营利（风力、卸荷、地下水、应力应变、人工爆破等）作用下形成的结构面。其特点是局限于岩体表层，规模小、数量多、多呈无序性，不平整和不连续状态。它们往往是受原生结构面和构造结构面控制的，或在此基础上发展起来的。9、简述结构面定量统计的内容？答：（1）产状（结构面的空间分布状态）；（2）组数（岩体中交叉分布的结构面组数）；（3）间距（同组结构面法线方向上该组结构面的平均距离）；（4）延展性（在一个暴露面上能看见的结构面迹线的长度）；（5）粗糙程度（结构面的固体表面相对与它的平均平面的凹凸不平程度）；（6）结构面壁的抗压强度（结构面两侧岩壁的等效抗压强度）；（7）张开度（结构面两壁间的垂直距离，除水和空气外壁间无填充物）；（8）充填特征 （硬性结构面、软弱结构面）；（9）渗流特征（结构面中是否存在渗流及渗流量）；（10）块体尺寸。11、试述自重应力场与构造应力场的区别和特点。答：自重应力场是岩体自重应力在空间的有规律分布；构造应力场是一定区域内具有成生联系的各种构造形迹在不同部位应力状态的总称。两者都是天然应力场的组成部分，自重应力场是由上覆岩体的重量引起的，而构造应力是空间和时间的函数，是随构造形迹的发展而变化的非稳定应力场。12、简述地壳浅部地应力分布的基本规律。答：地壳浅层岩体中绝大部分应力场是以水平应力为主的三向不等空间应力场，三个主应力的大小和方向是随空间位置而变化的。13、简述高地应力区的标志。答：（1）饼状岩芯；（2）岩爆、剥落、锤击有哑声；（3）隧道（隧洞、巷道）大变形、钻孔缩径；（4）隧道变形破坏具有相同的方式或形式 ；（5）软弱夹层挤出；（6）岩体现场物理力学指标高于室内；（7）其它：不透水性。14、解释单轴压缩作用下，岩石变形全过程的特征及其内在本质。答：岩石单轴压缩全过程分以下几个阶段：1压密阶段，此阶段岩石中原有空隙在荷载作用下逐渐被压缩而闭合，试件体积减小。2弹性阶段，随荷载的加大岩石中裂隙进一步闭合，空隙被压缩无新的裂隙发展表现为弹性变形。3微裂隙发生和稳定发展阶段，当应力超过弹性极限后，岩石中原有裂隙开始发展并产生新裂隙，表现为应变的增加速率大于应力的增加速率。4微裂隙加速扩展阶段，应力超过屈服极限并逐渐增大的过程中，岩石内部裂隙加速扩展并局部出现宏观裂隙，当裂隙扩展为贯通的破裂面是，岩石即发生破坏。15、循环加荷作用下岩石的力学性质？答：1、逐渐循环加载：1、弹性滞后；2、回滞环；3、峰值前应变强化；4、峰值后应变弱化；5、岩石的记忆2、反复循环加载：岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏，即疲劳破坏。疲劳强度非定值，与循环荷载持续时间有关。存在一个极限应力水平，当最大应力低于这一应力水平时，应变在达到一定值后不再增长，即不发生破坏16、三向作用下岩石的力学性质？答：1、岩石在围压条件下的应力应变关系；2岩石在围压条件下的破坏方式及机制；3围压对岩石极限强度的影响；4岩石的莫尔包络线特征。（附说明：1三向作用下岩石与单轴压缩条件的应力应变曲线类似有弹性变形阶段、塑性变形阶段、应力下降阶段、摩擦阶段。2不同围压下变形特征不同：高强度坚硬致密岩石曲线斜率受围压影响小基本不变即弹性模量不因围压增高而改变，表现为常刚度变形。3对任何岩石当围压达到一定水平是，以塑性变形为主与之对应的破坏由脆性转为延性。4随着围压的增大，岩石的三轴极限强度也增大，但其增大的速率依岩性的不同而不同，对脆性破坏的岩石其极限强度随围压的增长很快，而延性破坏时，极限强度随围压增长缓慢。）17、岩体结构面粘滑的特征、机制和影响因素？答：粘滑特征：岩石表面突然向前滑动、锁住，然后又开始滑动，如此反复进行。粘滑机制：1松弛振荡机制：最初是通过光滑结构面开始粘滑研究的。由于动摩擦小于静摩擦使得结构面突然向前滑动锁住，然后又开始滑动如此反复形成张弛、跳跃式的粘滑现象称为松弛振荡。2脆性破坏机制：粘滑不仅仅出现在磨光面上，在粗糙的结构面上也较普遍的发生。由于表面存在大量的凸起体，且一般都呈嵌合接触，若剪切面上 法向压力大到足以抑制上部块体升高并沿凸起体爬坡时，在剪切力作用下将凸起体剪断或使凸起体在相对面上犁刻凹槽。当凸起体一旦破坏阻抗立即下降。3凸起体蠕动机制：由于蠕动凸起体嵌入到相对的结构面中，使接触面增加，当继续加力至滑动时随着滑动的开始，接触面减小导致摩擦阻力突然降低而产生粘滑。影响因素：矿物成分、应力状态、应变速率、填充物、孔隙率、温度、水及空隙压力。18、石蠕变一般包括哪几个阶段？各阶段有何特点？答：1瞬时变形阶段：加荷后立即发生变形。2初始蠕变或阻尼蠕变阶段：应变在最初随时间增长较快，但其增长速率随时间逐渐降低。3等速蠕变阶段：应变随时间呈近似直线的增长。4加速蠕变阶段;应变及应变速率均随时间增长而增长，表明变形加速直至破坏。19、简述不同形态结构面剪切强度特征。答：1、平直型硬性结构面：平直型无填充的硬性结构面，其力学性质主要取决于两壁岩石性质、结构面粗糙度、粘聚状态、干湿程度、发向应力；2、波状结构面：在较小正应力作用下发生剪胀，在正应力较大时发生剪断；3、台阶状硬性结构面：阻止滑块的阻力有结构面段的抗剪强度与完整岩段沿层面方向的抗剪强度两部分组成。4、非贯通性结构面：发生剪切时，结构面与为贯通的“岩桥”都起抗剪作用。20、岩体与岩石的变形有何异同？答：岩体的变形包括体积变形、形状变形、位置变形，总体而言分为结构体变形（包括材料的弹性、塑性和粘性以及结构体的滚动和转动变形等）和结构面变形（包括压缩闭合或挤出变形、错动或滑动流动变形等），而岩石由于整体比较完整不存在结构面，故岩石的变形主要是结构体的变形而没有结构面的变形。21、岩体压缩变形曲线可分几类？各类变形曲线有何特点？答： A直线型：反映岩体加压过程中变形随压力成正比增加，直线型又分两类，A-1型与A-2型。A-1型：曲线斜率陡，呈直线，岩体刚度大，退压后岩体变形几乎恢复到原点，以弹性变形为主。A-2型：曲柄斜率缓，呈直线，岩体刚度很低，退压后岩体变形只能部分恢复，有明显的不可恢复变形和回滞环，岩体变形不是弹性的。B上凹型：B-1型：每次加压曲线的斜率随着加压退压循环次数增加逐渐变大，即岩体刚度增大，各退压曲线较缓且相互近于平行，变形系数随压力增加而减小，岩体弹性变形逐渐增大。B-2型：加压曲线斜率随压力增大而逐渐变大，即岩体刚度增大，各卸荷曲线很陡，在卸荷后，变形大部分不可恢复。C下凹型：每次加压曲线在应力较小时近于平行，而 有应力较大时逐渐变缓，变形系数随压力增加而增加。D复合型：岩体受压时的力学行为复杂，同时岩体受压的边界条件又随压力的增大而改变。22、简述岩体抗剪强度参数该如何选取。答：对岩体破坏机理加以分析，并结合工程建筑物的工作状态和要求，确定选值标准，通过数理统计而获得强度参数。选值标准（即抗剪强度准则）主要有比例极限准则、屈