岩石力学2.doc

选择题一：1.单轴压缩强度和变形实验：1. 伺服控制刚性试验机a.用岩石的变形b,刚度大2. 纵向引伸仪：纵向变形3. 环向引伸仪：测量试件环向位移 2.三单轴压缩强度和变形实验：伺服控制刚性试验机：a.用岩石的变形b,刚度大三轴压力室液压稳定综合控制系统2：结构面是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。 力学性质：1.结构面最重要的力学性质之一是抗剪强度。2.结构面的变形-法向与切向变形特性3.结构面的力学效应3.岩体的分级方法：RSR分类方法 RMR分类系统 Q分类系统4. 岩体的初始应力：地层未受到扰动时，存在于地层内各点的应力称为原岩应力，或称为原始应力，或称为初始地应力（in situ stress）5. 流变力学模型：1、刚性 2、弹性 3、塑性 4、粘性 牛顿体粘性 马克士威尔模型粘弹模型（串联）6. 应力测试的两种方法：1、水压致裂法 2、应力解除法7、岩石的扩容的原因：岩石的试件在不断加载的过程中，由于试件中微裂纹的张开、扩展、贯通等现象的出现，使岩石内的孔隙不断地增大，促使其在宏观上表现为体积也随之增大。8、单轴强度实验的的破坏形态：1，圆锥形破坏 ；2，柱状劈裂破坏。P159、弹性波：在线弹性体的介质中传播的波；塑性波：应力超过介质弹性极限的波；粘弹性波：在非弹性体中传播的波；冲击波：如果固体介质的变形性质能使大扰动的传播速度远比小扰动的传播速度大，在介质中就会形成波头陡峭的，以超声速传播的冲击波。P5010、岩石弹性模量的确定方式：1，单轴压缩实验；2，三轴压缩实验；3，现场变形实验。Ppt第2讲119页、名词解释:1、岩石的松动压力 (书P.165)松动的岩体或施工爆破所破坏的岩体等在自重的作用下,掉落在洞室上的压力称为松动压力.2、岩石的应力应变全曲线 (书P.26)所谓的应力应变全曲线,是指在刚性试验机上进行试验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线.(分压密阶段,弹性阶段,塑性阶段,应变软化阶段,摩擦阶段)3、岩石的松驰 (PPT 第二章P.150版)松驰是指保持恒定变形条件下应力随时间逐渐减少的性质.松弛是流变力学中的一个专有名词。对岩石这种介质而言，如果保持岩石的应变为恒定值时，出现岩石内的应力随着时间的延续而逐渐降低的力学现象，则称为岩石具有松弛特性，上述现象称为岩石松弛。4、岩石的分区裂化 (Google)分区破裂化是指洞室围岩产生一圈一圈的破坏.5、应变局部化 (Google)应变局部化现象在力学上被描述为一个很窄的应变集中区域,依照连续介质定义,在这区域内变形率不同于带外区域,这个区域变形率场是不均匀的,而带外区域变形场保持连续.6、凯斯顿效应7、岩芯饼化现象 (書P.138)在中等强度下的岩体中进行勘探时,常可见到岩芯饼化现象.饼化岩芯是高地应力产物.从岩石力学破裂成因来分析,岩芯饼化是剪张破坏产物.在中等强度一下的岩体中进行勘探时，常可见到岩芯饼化现象。饼化岩芯中间厚（0.5-3cm），四周薄，断口新鲜。饼的厚度随岩芯直径和地应力的增大而增大。饼化程度越高，说明岩体变形越厉害，越易产生岩爆。饼状岩芯是高地应力产物。从岩石破裂成因来分析，岩芯饼化是剪胀破裂产物。8、什么是剪缩 (參考土力學)正常固结黏土的体积在剪切过程中不断减少,称为剪缩.问答题1.新奥法的基本原理？新奥法先进的理念主要表现在对岩体的认识，它提出二次应力的作用和结构面的切割时岩体失稳的主要因素；并认为洞室开挖后所产生的围岩压力是由岩体与支护结构共同承担，而且从某种意义上说，岩体承担了围岩压力的主要部分。新奥法应用的理论作为隧道建设的指导思想，合理地利用了岩体作为支护结构的一部分，摒弃了过去将岩体作为对支护结构作用的荷载和采用厚衬砌的传统做法。2.普氏围岩压力理论？普氏经过长期观察发现，深埋洞室开挖之后，由于节理的切割，洞顶的岩体产生塌落，当塌落到一定程度后，上不岩体会形成一个自然平衡拱，而作用在洞顶的围岩压力是自然平衡拱内岩体的自重。3.单轴岩石实验强度指标的影响因素？1承压板对单轴抗压强度的影响。承压板应尽可能采用与岩石刚度相接近的材料，避免由于刚度的不同而引起变形不协调造成应力分布不均匀的现象，减少岩石的端面对强度的影响。2岩石试件尺寸及形状对单轴抗压强度的影响，包括岩石试件的形状，尺寸和高径比。3加载速率对单轴抗压强度的影响。岩石的单轴抗压强度通常随加载速率的提高而增大。4环境对岩石单轴抗压强的影响。含水率的高低对岩石单轴抗压强度有一定的影响，烘干状态下的强度要比饱和状态下大得多。温度对岩石强度也有一定的影响。4.全应力应变曲线特征？当应力低于e 时应力与试样的应变成正比，应力去除，变形消失，即试样处于弹性变形阶段，e 为材料的弹性极限，它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。 当应力超过e 后，应力与应变之间的直线关系被破坏，并出现屈服平台或屈服齿。如果卸载，试样的变形只能部分恢复，而保留一部分残余变形，即塑性变形，这说明钢的变形进入弹塑性变形阶段。s称为材料的屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的塑性材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，又叫名义屈服极限或0.2。当应力超过s后试样发生明显而均匀的塑性变形，若使试样的应变增大，则必须增加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化或形变强化。当应力达到b时试样的均匀变形阶段即告终止，此最大应力b称为材料的强度极限或抗拉强度，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。在b值之后试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈，应力下降，最后应力达到k时试样断裂。k为材料的条件断裂强度，它表示材料对塑性的极限抗力。 上述应力-应变曲线中的应力和应变是以试样的初始尺寸进行计算的，事实上，在拉伸过程中试样的尺寸是在不断变化的，此时的真实应力S应该是瞬时载荷（P）除以试样的瞬时截面积（A），即：S=P/A；同样，真实应变e应该是瞬时伸长量除以瞬时长度de=dL/L。下图是真应力-真应变曲线，它不像应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必须不断增高，才能使变形继续进行，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力-应变曲线中应力下降的假象。 真应力-应变曲线5.影响岩体边坡稳定性有哪些因素？影响边坡稳定性的因素很多，大致归纳为以下八种1.岩体的结构因素：包括结构面和结构体（结构面试指具有一定面积的连续、断续延展的破裂或隐伏破裂的地质介面；结构面是指由不同产状结构面组合分割的单元岩体。）岩体中结构面的存在是影响岩质边坡稳定性的重要因素之一。 岩体中结构面的存在，降低了岩体的整体强度，增大了岩体的变形性能，加强了岩体的流变力学性质和其他时间效应，并且加深了岩体的不均匀性、各向异性和非连续性等性质。大量的岩质边坡工程事故表明，不稳定岩体往往是沿着一个结果面或多个结构面的组合边界产生剪切滑移、张裂破裂和错动变形等而造成边坡岩体的失稳。2.岩性风化作用改变岩石性质，也就是说各种大气因素及其状况在起作用。风化作用可对岩石的变形性质产生不利影响并降低其他强度性质。风化作用的影响，在通常情况下只能予以定性的评价，但对于充分了解的边坡分析应该做到定量评价。侵蚀作用主要是水的侵蚀，水的存在会加大岩体中的裂隙及增强岩石的风化、造成岩体不稳。3.力学因素的影响公路岩质边坡破坏的力学因素很多，如震动力、地质构造力、岩体自重力以及岩体内物理化学和地球化学作用等在岩体内产生的应力等。在某些情况下开挖时进行爆破时影响岩质边坡稳定性最普遍、最严重和最经常的基本因素、对于阶梯边坡来说尤为严重。4.水因素的影响水对边坡岩体稳定性的影响不仅是多方面的而且是非常活跃的。大量事实证明，大多数边坡岩体的破坏和滑动都与水的活动有关。首先水对岩体有明显的化学作用，其次水对岩体的物理作用，两者共同使岩体松散、破碎并不同程度地增加岩体结构面的密度和贯通性、压缩性和透水性，而导致强度的降低，这对边坡岩体稳定是有重要影响的。5.气温因素的影响气温是岩体发生物理风化的重要原因之一。气温的骤冷骤热使边坡岩体风化加剧，产生自然削坡或自然剥离，而最终改变边坡的外形和坡度，这种作用和影响对路埑边坡是值得重视的。6.岩体结构面赋存物和地下水化学成分的因素的影响岩体结构面赋存物质的矿物成分、化学成分、粒度成分和显微结构，地下水的化学成分以及岩体结构面上赋存物质与地下水之间的相互作用等是影响结构面的力学性质和岩质边坡稳定性的重要因素之一。7.时间因素和渐进破坏的影响边坡通过蠕动和流动过程随时间经受着渐进破坏，因此边坡的分析和最终设计既要满足短期稳定的要求又要满足长期稳定的要求，这一点相当重要。8.构造作用和残余应力的影响开挖行程的挖方边坡影响挖方边界处岩体的应力状态。这些应力集中程度的预测及其对边坡稳定性的影响是复杂的。由于地址构造作用，几眼可能承受一定的水平向构造应力，这种构造应力对挖方边坡的性能有着重要影响，尤其在深挖方中，这种影响是相当明显的。9.扰动因素的影响地震和开挖边坡采用的爆破开挖都会对边坡的稳定产生不利的影响，因此，爆破孔的药量必须适当，以便充分发挥爆破所释放的能量，并对边坡岩体的危害最小。6岩石强度类型体现有哪几种1单轴抗压强度。是指岩石在无侧限条件下，受轴向力作用破坏时单位面积上所承受的荷载。2岩石的抗拉强度。是指岩石试件在受到轴向拉应力后其试件发生破坏时的单位面积所能承受的拉力。3岩石的抗剪强度。是指岩石在一定的应力条件下（主要指压应力）所能抵抗的最大剪应力。4岩石在三向压缩应力作用下的强度。是指在不同的三向压缩应力作用下岩石抵抗外荷载的最大应力。剪胀（或扩容）发生的原因是由于（ D ）（A）岩石内部裂隙闭合引起的 （B）压应力过大引起的（C）岩石的强度大小引起的 （D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值h/d和试件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥形破裂。（B ）（A）h/d较大，磨擦力很小（B）h/d较小，磨擦力很大（C）h/d的值和磨擦力的值都较大（D）h/d的值和磨擦力的值都较小简答题：1、 新奥法基本原理 新奥法是应用岩体力学原理，以维护和利用围岩的自稳能力为基点，将锚杆和喷混凝土作为主要支护手段，及时进行支护，以便控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，形成了以锚杆、喷射混凝土和隧道围岩为三位一体的承载结构，共同支承山体压力。 通过对围岩与支护的现场量测，及时反馈围岩支护复合体的力学动态及其变化状况，为二次支护提供合理的架设时机；通过监控量测及时反馈的信息来指导隧道和地下工程的设计与施工。 新奥法不同于传统隧道工程中应用厚壁混凝土结构支护松动围岩的理论，而是把岩体视为连续介质，在粘弹、塑性理论指导下，根据在岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到岩体破坏要有一个时间效应，适时地构筑柔性、薄壁且能与围岩紧贴的喷射混凝土和锚杆的支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩本身为支护结构的重要组成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的支承环，共同形成长期稳定的支护结构。2、 普氏理论坍落拱理论 引入了似摩擦系数的概念 所有地层都可视为具有一定粘结力的“松散介质” 在具有一定粘结力的松散介质中开挖隧道后，其上方会形成一抛物线状的天然拱 这实质上就是在松散介质、裂隙岩层中开挖坑道时的破坏范围 作用在支护上的竖向压力就是这个破坏范围（天然拱）以内的松动岩体的重量 基本假定： 在任何一截面上无弯矩作用； 拱脚能保持稳定而不致产生滑动。3、影响岩石单轴压缩实验强度的因素： (1) 结晶程度和颗粒大小：岩石的结晶程度和颗粒大小对其抗压强度的影响是显著的。（2） 胶结情况：对沉积岩来说，胶结情况和胶结物对强度的影响很大。（3） 矿物成分：不同矿物组成的岩石，具有不同的抗压强度，这是由于矿物本身的特点，不同的矿物有着不同的强度。（4） 岩石的生成条件（5） 水的作用（6） 块体密度的影响（7） 风化作用（8） 试验方法：主要影响因素有试件形状、尺寸、岩样加工程度、压力机的加压板和岩样的加压面之间的接触情况等等。（9） 加荷速率对岩石强度也有影响4、全应力应变过程曲线的类型和特征：1、 岩石在刚性试验机上进行试验其曲线类型根据岩性的不同可以分成两种类型：稳定型曲线和非稳定型曲线。2、 特征： (1)岩石达到峰值应力之后，仍具有一定的承载能力，并非完全破坏，仅仅表现为承载能力的降低： (2)在反复加卸载的情况下，曲线也会形成塑性滞环，而且塑性滞环的平均斜率是在逐渐降低，表现出应变软化的特征。论述题3、 1：工程岩体代表性分类：4、 1巴顿Q分类：5、 采用六个参数：岩体的质量指标RQD,节理的组数系数J,节理的粗糙度系数，节理的蚀变系数，地下水的影响系数，应力折减系数SRF。6、 2、岩土力学分类RMR：7、 采用五个通用参数和一个修正系数，通用参数为岩石抗压强度，岩石质量指标，节理间距，节理状态，和地下水状态，修正系数为节理方向对工程的影响8、 3、岩石质量指标RQD：9、 以已修正的岩芯采取率来确定。采取率是指采取岩芯总长度与钻孔在岩层中的长度之比。10、11、 论述2：极限平衡方法及其适用范围：12、 1、圆弧破坏分析（瑞典法）13、 主要适用于均质软岩边坡、破碎岩石边坡14、 2、单一平面滑动15、 主要适用于均质砂性土、顺层岩质边坡以及沿基岩产生的平面破坏的稳定分析，要求滑体做整体刚体运动。16、 3、Sarma法17、 主要适用于评价各种破坏模式下边坡稳定性，诸如平面破坏，楔形体破坏，圆弧面破坏，和非圆弧面破坏等。它的条块的分条是任意的，条块边界无需垂直，可以对各种特殊的边坡破坏模式进行稳定分析。18、 4、三维楔形体法19、 主要用于评价岩质边坡以及沿两结构面的郊县华东的楔形体模式的边坡稳定性。2、 新奥法New Austrian Tunnelling Method 目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法，技术经济效益是明显的。新奥法的基本要点可归纳如下： 1岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。 2为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。 3为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。 4通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。 5为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。 6二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳