岩石力学复习材料.doc

岩石、岩体，结构面的形成、概念与分类岩石材料特性：3个岩石物理特性：3方面（孔隙性，含水率与水理性，不同含水条件下的密度）岩石的变形特性：2个指标（E,)，全应力-应变曲线岩石的强度特性：3个指标（单轴、三轴、剪切) （测试方法(剪切)，影响因素，破坏形式，强度准则(压-剪、Griffith-）岩石的流变性质（时间效应）：概念，蠕变试验及曲线，长时强度2方法，蠕变模型（本构模型、蠕变方程、松弛方程）岩体的力学特性：岩体分类f,RQD ，测试方法（法向变形）地应力：概念（原岩应力，次生应力、应力重分布），分布规律，测试方法（应力解除）地下工程及维护：围压压力、共同作用原理、维护原则、新奥法1、 填空（16分）32*0.5=162、 名词解释（16分）8*2=163、 解答题（48分）8*6=48四、计算题2*10=20岩石:是构成地壳表层岩石圈的主体，是经历了漫长地质史的大自然产物，是天然矿物晶体以及其它物质（如有机质等）集合体。岩石按照其成因可分为三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩.岩体:是指在一定地质条件下，含有诸如节理、层理、劈理、裂隙、断层等不连续结构面的复杂地质体。岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干不连续面。由于不连续面的存在，岩体的强度远低于岩石的强度.岩石的结构:是指矿物颗粒的形状、大小和联结方式所决定的结构特征。岩石的构造:是指各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式。岩石的孔隙性：（一）孔隙比e = Vv /Vs (VV孔隙体积(m3); Vs 岩石固体的体积(m3)（二）孔隙率n=Vv/V V = V v+Vs (V包含孔隙在内的岩石体积(m3)岩石的水理性质1、 含水量：岩石孔隙中含水量(Ww)与岩石烘干重量(Ws)比值的百分率.2、吸水率：干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量与岩石烘干重量之比。渗透性：在一定的水压作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力，可用渗透系数来衡量。自由膨胀率：无约束条件下，浸水后膨胀变形与原尺寸之比,抗冻性: 岩石抵抗冻（胀）融破坏的性能，通常用抗冻系数表示。岩石的抗冻系数:指岩样在25的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解，其抗压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度之比：Cf岩石的抗冻系数；Rcf岩石冻融后的抗压强度(kPa)岩石的质量指标: 密度; 比重（1）天然密度：自然状态下，单位体积质量;（2）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体积质量（108烘24h）Ms岩石烘干后的质量，kg（3）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单位体积质量（水中浸48小时）VV孔隙体积W:一个大气压下4时水的密度岩石的比重：岩石固体烘干重量（WS）与4时同体积纯水的重量比VC岩石实体部分(不包含孔隙）的体积；w一个大气压下4时水的重度岩石的单轴抗压强度: 指岩石试件在单轴压力作用下（无围压，只受轴向压力）所能承受的最大压应力，也即是岩石在达到破坏时承受的最大轴向荷载P除以试件的横截面积A。Rc=P/A单向压缩试件的常见破坏形态:（1）单斜面剪切破坏：最常见的破坏方式（2）圆锥形破坏:原因：压板两端存在摩擦力，箍作用（又称端部效应），在工程中也会出现。（3）柱状劈裂破坏: 岩石单向压缩破坏的真实反映（消除了端部效应）产生的是张拉破坏（岩石的抗拉强度远小于抗压强度）单轴抗压强度的主要影响因素:1. 岩石自身的因素：矿物成分、结晶程度、颗粒大小及胶结情况、风化程度、含水情况和周围环境（温度、湿度）层理和裂隙的特性和方向等；含水量：含水量越大强度越低，岩石越软越明显；温度：180以下不明显；大于180，温度越高强度越小。2. 实验方法上的因素：试件; 承压板; 试验机; 加载速率岩石的三轴抗压强度: 指在三向压缩荷载作用下岩石所能承受的最大压应力。（1）真三轴: 1 2 3（2）常规三轴: 1 2 = 3岩石三向压缩强度的影响因素: （1）侧压力的影响: 围压越大，轴向压力越大（2）加载途径对岩石三向压缩强度影响（3）孔隙水压力对岩石三向压缩强度的影响: 孔隙水压力使有效应力（围压）减小,强度降低岩石的抗剪强度: 在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力常用试验方法: 直接剪切试验; =P/A=T/A给定不同的(或P）进行多次试验，求出不同的，近似直线得=f()=tan + c角模压剪试验荷载计算公式:N=P(cos+ f sin)Q=P(sin- f cos). P压力机的总压力试件倾角f 圆柱形滚子与上下压板的摩擦系数剪切破坏面上的正应力和剪应力: 岩石的抗拉强度：在单轴拉力作用下岩石试件抵抗破坏的极限能力，在数值上等于破坏时的最大拉应力。岩石的变形特性弹性：物体受外力作用瞬间即产生全部变形，卸载后立即恢复原有形状和尺寸的性质粘性：物体受力后变形不能瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质，又称为流变性（蠕变，松弛，弹性后效）。塑性：物体受力后产生变形，在卸载后变形不能完全恢复的性质实际应力-应变曲线可分成五类:1. 直线或近似直线（弹性体）2. 曲线向下弯曲（弹塑性体）3. 初向上弯曲后直线（塑-弹性体）4. 曲线似S型（塑-弹-塑性体）5. 初小段直线后进入非弹性的曲线部分（弹-粘性体）注意：这一块的内容挺多，主要结合图形进行理解，希望结合课件或者课本理解结构面：断层、褶皱、节理统称结构面类型：原生结构面（火成结构面、沉积结构面、变质结构面）；构造结构面（断层、节理、劈理）；次生结构面岩石的流变性质：是指岩石受长期荷载作用的力学效应。1、时间效应：岩石的流变特性：蠕变：应力恒定, 岩石应变随时间增大所发生的变形松驰：应变恒定, 岩石中的应力随时间减少，这种现象称“松驰”弹性后效：蠕变卸载时弹性应变滞后于应力的现象黏性流动：蠕变中不可恢复的变形性质蠕变试验曲线详见教材岩石强度随外荷载作用时间延长而降低(相对于瞬时强度)，通常把作用时间t的强度称为岩石的长期强度长期强度的确定方法恒载试验法：由破坏-t关系曲线的水平渐近线获t的强度等时曲线法：由蠕变试验作等时(-) 曲线获t的强度强度准则：在极限条件下的应力与应力关系（应力准则）或应变与应变关系（应变准则）也即是某种应力或应力状态与极限值之间的关系。建立强度准则的基本方法：理论型准则：假设某种应力状态是决定强度的因素3=t实验型准则：根据实验结果归纳获得强度规律=f()经典岩石强度准则：（一）库伦准则（二）莫尔强度准则(三) 格里菲斯准则习题2、岩石的弹性模量一般指（ ）。割线模量、切线模量及平均模量中的任一种3、岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（ ）。4、由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征5、剪胀（或扩容）表示（ ）。（D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象6、剪胀（或扩容）发生的原因是由于（ ）（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的7、岩石的抗压强度随着围岩的增大（ ）。（A）而增大9、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（ ）。（D）它没有考虑岩石中的大量伸长裂隙及其相互作用10、岩石的吸水率是指（ ）。B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比12、当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（ ）。（B）塑性体15、在岩石的含水率试验中，试件烘干时应将温度控制在（ ）。 （D）10511016、按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（ ）。（A）受拉破坏17、在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（ ） （B）1/101/5018、某岩石试件相对密度ds=2.60，孔隙比e=0.05，则该岩石的干密度d为（ ） （D）2.4819、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性质的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文模型？（ ）（C）弹簧与缓冲器并联20、格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（ ）。（A）拉应力引起的拉裂破坏参考答案岩体的力学性质岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体）影响岩体力学性质的基本因素：结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)岩体的变形：法向变形特征：法向变形曲线及特征：（1）直线型（弹性岩体）岩性均匀且结构面不发育或结构面分布均匀的岩体（2）上凹型（塑-弹性岩体）含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体（3）上凸型（弹-塑性岩体）结构面发育且有泥质充填的岩体。（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)结构面发育不均或岩性不均匀的岩体。剪切变形特征：各向异性变形特征：岩体质量评价及其分类：重点：岩石质量指标RQD分类(笛尔Deer，1964) ：习题某岩块强度符合库仑准则，C = 5 MPa,=300。如果三轴应力状态下的3=10 MPa 保持常数，求极限平衡时1若此时1和3分别铅直和水平，岩块内有一条节理。节理的C=0， =300。节理与水平倾角或为300（或450、或600、750、900），问以上情况中：在何种情况下节理不破坏，仅岩块破坏？在何种情况下节理不破坏，仅节理破坏，或节理和岩块都破坏，且岩块破坏面与节理面重合？在何种情况下，节理与岩块都破坏，但岩块破裂面与节理面不重合？地应力场的分布规律：1地应力是一个相对稳定性的非稳定应力场，且是时间和空间的函数。2实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量3水平应力普遍大于垂直应力4平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小5最大水平主应力与最小水平主应力也随深度呈线性增长关系6最大水平主应力与最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性7地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大地应力测量方法：(据测量对象不同)岩体初始应力测量测定岩体初始地应力场地下工程应力分布测量测定岩体开挖后引起应力重分布岩体应力测量可以分为(据测量基本原理不同) ：直接测量测定应力间接测量测定应变、密度、渗透性、吸水性、电阻/电容地应力测量方法：a) 水压致裂法水压致裂法的优点：(1)设备简单(2)操作方便(3)测值直观(4)测值代表性大(5)适应性强b) 应力恢复法（重点，需要细看）优点：采用该方法可以不用岩体中的应力应变关系，而直接得出岩体的应力。存在缺点：(1)若槽壁不是岩体主应力作用面，则在挖槽前的槽壁上存在剪应力，很显然这种剪应力的作用在应力恢复过程中没有考虑进去，这会导致一定误差。(2)应力恢复时，岩体应力应变关系与应力解除前并不完全相同，这也会影响量测的精度。c) 应力解除法地下工程维护维护稳定的基本原则：维护围岩强度，发挥围岩承载能力：利用岩石性质、避免强度损失、适当变形、加固岩体改善围岩应力条件：选择位置方向、优选形状尺寸、采取特殊措施合理支护：支护形式、刚度、时间、结构受力合理监测与反馈：新奥法的重要原则新奥法是新奥地利隧道施工法（NewAustian Tunneling Method)的简称，强调利用岩体自身强度，符合围岩支护共同作用原理，重视实验，理论和实践相结合的一套科学施工设计方法。新奥法的支护理念：充分利用岩体强度，发挥岩体的自承载能力；正确运用围岩支护共同作用原理，恰当利用岩体蠕变发展规律；把监测作为必要手段，始终监测支护位移及压力变化；强调封底的重要性，务必封底；施工，监测，设计三结合。地下工程支护分类：普通支护、锚杆加固、锚喷支护、锚索加固和注浆加固岩石地下工程定义：是指在地下岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程(如地下井巷、隧道、地下仓库，地下发电厂，地下飞机库地下核废料存储库等)地下工程围岩应力为重点，具体参考教材！地下工程围岩体的破坏机理：地下工程开挖使围岩性状发生很大变化，如果围岩体承受不了重分布应力的作用，围岩就会发生塑性变形或破坏围岩体主要破坏形式：1、围岩整体稳定，可能有局部掉落。（爆破震动、局部裂隙切割）2、脆性断裂破坏拉裂破坏，一般在洞顶。3、松散、冒顶、片帮自然拱4、围岩膨胀底鼓5、形成塑性滑移面围岩-支护共同作用概念：支护所受压力和所产生的变形来自破裂岩体对支护的作用，反过来，支护以自己的刚度和强度抑制岩体变形和破碎的进一步发展。这种相互耦合或相互影响的情况称为“围岩支护共同作用”。围岩-支护共同作用原理：围岩既是支护荷载的主体，又是承受岩层荷载的结构，支护-围岩作为整体相互作用，共同承担围岩压力。摒弃了过去岩体作为对支护结构的荷载采用厚衬砌的传统做法。围岩压力是支护结构与围岩之间相互作用、共同变形的产物。围岩压力的大小不仅与围岩性质及变形有关，还与支护时机及支护结构的刚度有关。练习题一、名词解释：1、各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。2、软化系数：饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。3、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。5、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。6、平面应力问题：某一方向应力为0。（受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等）1平面应变问题：受力体呈等截面柱体，受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。2给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。3长时强度：作用时间为无限大时的强度（最低值）。4扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象5支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。1平面应力问题：受力体呈等厚薄板状，所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。2给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。3准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。4剪胀现象：岩石受力破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。5滞环：岩石属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。1、岩石的视密度：单位体积岩石（包括空隙）的质量。2、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。3、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度：4、弹性后效：停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。1.砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。2.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。3.卓越周期：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。4.工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。5.工程地质条件：与工程建筑有关的地质要素的综合，包括：地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建筑材料六个方面。6.滑坡：斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面（带）产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。7.振动液化：饱水砂、粉砂土在振动力的作用下，抗剪强度丧失的现象。8.卓越周期：岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，这种周期即为该岩土体的卓越周期。卓越周期的实质是波的共振。9.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀性有所增强，这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效应。10.基本烈度：指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下可能遇到的最大烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的，对一个地区地震危险性作出的概略估计，作为工程抗震的一般依据。11.活断层：是指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。12.水库诱发地震：是指由于人类修建水库工程，水库蓄水所引起的地震活动，称为水库诱发地震。13.崩塌：斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体，突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象或运动称为崩塌。二、填空题：1、矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。2、已知岩石的孔隙率为5%，则其孔隙比为0.053。3、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足抗剪强度 抗拉强度。 4、岩石形成各向异性的原因是岩石物质成分、结构具有方向性，节理、结构面、层面具有方向性。5、岩石蠕变的类型分为稳定蠕变和不稳定蠕变两种。6、马克斯维尔（M）体描述具有瞬时弹性变形、等速蠕变和松弛性质的不稳定蠕变，其结构组成为M = HN （或元件图）。7、岩石抗冻系数为岩样在正负25之间反复冻融，其抗压强度降低值与未冻融前抗压强度的百分比。8、塑性区围岩具有弹塑性位移，位移仅与应力偏量有关，与静水压力无关。9、目前维护井下巷道围岩稳定，主要从两个方面入手:增强围岩强度、降低围岩应力。10、从支护原理上分析，普通支护为被动支护，锚喷支护为主动支护。11、锚杆支护设计时一般先确定锚固力，然后确定拉断力，再确定锚杆杆径。1.开尔文（K）体描述有弹性后效的稳定蠕变，其结构组成为K = H|N （或元件图）。2.莫尔认为无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏。3.依据回采空间是否移动，分为移动支承压力、固定支承压力。4.一般讲，岩体强度介于岩石强度与结构面（弱面）强度之间。5.ISRM 建议：加载速率为0.51.0MPa/s；破坏时间一般为510分钟。6.岩石破坏后所具有的残余强度是指破裂岩块之间因相互错动摩擦产生的摩擦阻力。7.一般以高于（低于）原岩应力5%为界，划分集中应力影响范围。1描述不稳定蠕变的马克斯维尔（M）体结构组成为M = HN （或元件图）。2矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。3岩体由岩块、结构面组成。 4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。5锚杆的作用原理有悬吊、组合梁、挤压拱、抗剪切等不同解释。6岩石塑性变形有真塑性和假塑性之说，其中假塑性变形是指岩石内部存在的节理裂隙被压闭合在宏观表现上的变形。7当侧压系数为1/3时，圆形巷道周边恰恰不产生拉应力。1、已知岩石的孔隙比为0.053，则其孔隙率为5%。2、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足三向抗压强度单轴抗压强度。3、结构面密集程度由裂隙度K与切割度Xe表征。4、岩石的破坏类型分为断裂破坏（劈裂）、流动破坏（剪切）两种。5、典型蠕变曲线分为初始蠕变、定常蠕变、加速蠕变三阶段。6、开尔文（K）体描述有弹性后效的稳定蠕变，其结构组成为K = H | N （或元件图）。7、巷道围岩受地压作用产生的三区分别为塑性区、弹性区、原始应力区。8、弹性区围岩具有弹性或粘弹性位移，位移与岩石弹性性质有关。9、大量实验表明，塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。10、锚杆施工时要注意两点足够、可靠的锚固力；稳定、完整的岩帮。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。判断题：1.结构面组数越多，岩体强度越接近于结构面强度。（ ）2.岩石三向抗压强度不是一个固定值，将随围压变化而改变。（）3.流变模型元件并联组合时，各元件满足应力相等，应变相加关系。（）4.在未受开采影响的原岩体内存在着原岩应力，其方向与水平方向垂直。（）5.岩石抗压强度值的离散系数越大，说明岩石抗压强度平均值的可信度越高。（）6.根据服务年限要求，矿井运输大巷应按照等应力轴比设计其断面尺寸。（）7.岩石蠕变与岩石类别有关，与应力大小有关。（）8.有粘聚力的固结岩体体，由地表开始侧压力与深度成线性增长。（）9.椭圆断面巷道，其长轴方向与最大主应力方向一致时，周边受力条件最差。（）10.在力学处理上，弱面不仅能承受压缩及剪切作用，还能承受拉伸作用。()1结构面组数越多，岩体越接近于各向异性。（）2流变模型元件串联组合时，各元件满足应变相等，应力相加关系。（）3软弱岩层受力后变形较大，表明构造应力在软弱岩层中表现显著。（）4岩石限制性剪切强度不是固定值，与剪切面上作用的正压力有关。（）5软岩破坏为渐进过程，首先对破坏部位支护，可使软岩控制取得好的效果。（）6随开采深度增加，巷道围岩变形将明显增大。（）7从巷道周边围岩受力情况看，拱型断面巷道要比梯形巷道断面差。（）8塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。（）9对无粘聚力的松散体，由地表开始侧压力即与深度成线性增长。（）10巷道返修是一种较好的巷道支护对策。（）1.水库蓄水前，河间地块存在地下分水岭，蓄水后将不会产生库水向邻谷的渗漏。2.斜坡变形的结果将导致斜坡的破坏。3.在岩土体稳定性评价中，由于边界条件、荷载条件、岩土体强度等难以精确确定，通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综合确定一经验值，此即稳定性系数。4.地震烈度是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小来确定。5.用标准贯入试验判定砂土液化时，若某一土层的实际贯入击数小于临界贯入击数，则该土层液化。1.岩石的物理力学性质1.岩体：位于一定地质环境中，在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带等）分割下形成的有一定结构的地质体。由结构面与结构体组成的地质体。2.岩石：是经过地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体。具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。3.岩（体）石力学：是力学的一个分支学科，是研究岩（体）石在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的一门基础学科。4.结构面：指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。5.岩石质量指标（RQD）：指大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。6.空隙指数：指在0.1MPa压力条件下，干燥岩石吸入水的重量与岩石干重量的比值。7.软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。8.软化系数：指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值。9.膨胀性：是指岩石浸水后体积增大的性质。10.单轴抗压强度：是指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值。，11.抗拉强度：是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。12.抗剪强度：是指岩石抵抗剪切破坏的能力。13.形状效应：在岩石试验中，由于岩石试件形状的不同，得到的岩石强度指标也就有所差异。这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。14.尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。15.延性度：指岩石在达到破坏前的全应变或永久应变。16.流变性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。17.蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。18.应力松弛：是指当应变不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。19.弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下，弹性应变滞后于应力的现象。20.峰值强度：若岩石应力应变曲线上出现峰值，峰值最高点的应力称为峰值强度。21.长期强度：指长期荷载（应变速率小于106s）作用下岩石的强度。22.扩容：在岩石的单轴压缩试验中，当压力达到一定程度以后，岩石中的破裂或微裂纹继续发生和扩展，岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程，称之为扩容。23.应变硬化：在屈服点以后（在塑性变形区），岩石（材料）的应力应变曲线呈上升曲线，如要使之继续变形，需要相应地增加应力，这种现象称之为应变硬化。24.疲劳破坏：在循环荷载作用下，岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏的现象。25.疲劳强度：是使岩石（材料）发生疲劳破坏时循环荷载的应力水平的大小（非定值）。26.速率效应：是指在岩石试验中由于加载速率的不同而引起的岩石强度的变化现象。27.延性流动：是指当应力增大到一定程度后，应力增大很小或保持不变时，应变持续不断增长而不出现破裂，也即是有屈服而无破裂的延性流动。28.脆性破坏：是指岩石在破坏前变形很小，出现急剧而迅速的破坏，且破坏后应力降很大。29.延性破坏：是指岩石在破坏前发生了较大的永久塑性变形，并且破坏后应力降很小。30.强度准则：表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系，一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程：1f（2，3）或f（）。31.塑性变形：在外力撤去后不能够恢复的变形。2.岩体的力学性质及分类2.岩体的力学性质及分类l.结构面：指在地质历史发展过程中岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。2.原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆（火成）结构面和变质结构面三类。3.构造结构面：指在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层面等。4.次生结构面：指在地表条件下，由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。5.结构面频率：即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。6.结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。8.剪胀角（angleofdilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。9.节理化岩体：是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。10.结构面产状的强度效应：指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。11.结构面密度的强度效应：指结构面发育程度(数量)对岩体强度所产生的影响。12.岩体完整性指标：是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。13.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。14.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。16.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10cm)以上的岩