1、-. z.第一局部 填空題1、巖石力學定義巖石力學是研究巖石的力學性態的理論和應用的科學，是探討巖石對其周圍物理環境中力場的反響的科學。識記1分/空巖石力學是研究巖石在荷載作用下的應力、變形、破壞規律以及工程穩定性等問題。識記1分/空2、巖石力學研究內容巖石力學研究的主要領域可概括為根本原理、實驗室和現場試驗、實際應用。識記1分/空3、巖石力學研究方法巖石力學研究方法主要有工程地質研究法、試驗法、數學力學、分析法、綜合分析法。理解1分/空4、巖石的常用物理指標在工程上常用到的物理指標有：容量、比重、孔隙率、吸水率、膨脹性、崩解性等。識記1分/空巖石的容量是指巖石的單位體積包括巖石孔隙體積的重力

2、，單位是與巖石密度的關系為：。識記1分/空巖石的密度是指巖石的單位體積的質量包括孔隙體積單位是與巖石容重的關系為：。識記1分/空巖石的比重就是巖石的干的重力除以巖石的實際體積，再與4。C時水的容重相比。計算公式是：。識記1分/空孔隙率是指巖石試樣中孔隙體積與巖石試樣總體積的百分比，工程設計上所用的孔隙率常是利用計算出來。識記1分/空孔隙率是反映巖石的密度和巖石質量的重要參數。孔隙率愈大表示巖石中的空隙和細微裂隙愈多，巖石的抗壓強度隨之是降低。理解1分/空表示巖石吸水能力的物理指標有吸水率和飽和吸水率，兩者的比值被稱為飽水系數，它對于判別巖石的抗凍性具有重要意義。理解應用1分/空巖石的吸水能力大

3、小，一般取決于巖石所含孔隙的多少以及孔隙和細裂隙的連通情況。巖石中包含的孔隙和細微裂隙愈多，連通情況愈好，則巖石吸入的水量就愈多。理解1分/空巖石的抗凍性就是巖石抵抗凍融破壞的性能，一般用抗凍系數和重力損失率兩個物理指標來表示。識記3分/空5、巖石的滲透性及水對巖石的性狀影響巖石的滲透性是指在水壓力的作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力。表示巖石滲透能力的物理指標是滲透系數k。識記1分/空滲透系數的物理意義是介質對*種特定流體的滲透能力，它的大小取決于巖石的物理特性和構造特征。理解1分/空水對巖石性狀的影響主要表現在巖石的抗凍性、膨脹性、崩解性、軟化性。巖石的軟化是指巖石與水相互作用時降低強度

4、的性質，常用的物理指標為軟化系數，即飽和抗壓強度與抗壓強度的比值。識記1分/空巖石的膨脹性是指巖石浸水后體積增大的性質。這種現象的發生必備條件是巖石中含有粘土礦物。表示巖石的膨脹性能的物理指標是膨脹力和膨脹率。識記1分/空巖石的軟化性是指巖石與水相互作用時降低強度的性質。巖石軟化作用的機理是由于是水分子進入巖石分子間間隙而削弱分子間連結能力造成。理解識記2分/空6、巖體構造巖體是指在一定地質條件下，會有諸如裂隙、書理、層理、斷層等地質界面組成的現場巖石。識記2分/空巖石是由液相、固相、氣相三相組成的天然礦物集合體。識記1分/空巖體構造包括構造面和構造體，從數量上表示裂隙的發育程度的常用指標有裂

5、隙頻率和裂隙度。識記2分/空巖體構造面按成因可分為原生構造面、構造構造面及次生構造面三種。識記1分/空裂隙頻率K是指巖體內單位長度直線所穿過裂隙的條數。識記2分/空裂隙度有二向裂隙度和三向裂隙度之分。二向裂隙度是指巖體內一個平行于裂隙的截面口，裂隙的面積與整個巖石截面積比值，三向裂隙度是指*一組裂隙在巖體中所占總面積與總體積之比。識記1分/空巖體的力學性質不同于一般固體介質，它具有顯著的不連續性、不均勻性和各向異性。理解1分/空描述巖體內裂隙發育程度的指標有：裂隙頻率K、裂隙度其中裂隙度有二向裂隙度和三向裂隙度之分。識記1分/空7、巖體工程分類 米勒Miller和迪爾提出巖石分類方法考慮了單軸

6、抗壓強度和巖石的彈性模量二個力學指標，根據巖石的單軸干抗壓強度把巖石化分為五級又根據模量比把巖石劃分為H、M、L三級，兩者相結合把每類巖石劃分了十五個等級。識記1分/空RMR分類即比尼奧斯基巖體工程分類，考慮了巖塊強度、地下水、節理間距、節理狀態、RQD值等五項因素，進展評分。再根據節理裂隙的產狀變化對RMR初值加以修正。識記1分/空8、巖石的破壞巖石的破壞形式：脆性破壞、延性破壞、弱面剪切破壞。巖石的脆性破壞：巖石在到達破壞時，沒有顯著變形。巖石的延性破壞：巖石在到達破壞時，變形量很大，沒有明顯的破壞應力。9、巖石力學強度的定義巖石的力學強度是工程設計中最重要的力學指標，分別是單軸抗壓強度，

7、抗拉強度、抗剪強度。同一巖石其各種強度中最大的是單軸抗壓強度，中間的是抗剪強度，最小的是單軸抗拉強度。巖石的抗壓強度就是巖石試件在單軸壓力無圍壓作用下，抗壓破壞的極限能力。它在數值上等于破壞時的最大壓應力。巖石的抗拉強度就是巖石試件在單軸拉力作用下，抗拉破壞的極限能力，在數值上等破壞時的最大拉應力。影響巖石抗壓強度的主要因素一般有：礦物成份、結晶程度和顆粒大小、膠結情況、生成條件、風化作用、密度、水的作用、試件形狀和尺寸、加荷速度等。常用來測定巖石抗拉強度的試驗方法有直接抗接試驗，是在拉力機上進展；間接的巴西試驗法或稱為劈裂法是在壓力機上進展。巖體的強度不僅與組成巖體的巖石的性質有關，而且與巖

8、體內的構造面有關，此外，還與其所受的應力狀態有關。巖石的抗剪強度就是指巖石抵抗剪切破壞滑力的能力，用凝聚力C和內摩擦角來表示。常用來測定巖石抗剪強度的室內方法有：直接剪切試驗、楔形剪切試驗、三軸壓縮試驗。巖體的抗剪強度常用現場強度試驗來測定，具體方法有：現場直接剪切試驗，現場三軸壓縮試驗。在整理直剪試驗資料時，作出試驗破壞全過程曲線，該曲線上，代表裂隙開展強度或極限強度、代表峰值強度、代表剩余強度。 eq oac(,11)巖石的剪切試驗可分為抗剪斷試驗、抗剪試驗(或稱摩擦試驗)以及抗切試驗(在剪切面上不加法向荷載的情況下剪切)三種。10、巖石的破壞準則已學過的巖石強度破壞準則有最大正應力、最大

9、正應變，最大剪應力，八面體剪應力，莫爾理論及莫爾庫侖準則，格里菲斯理論，修正的格里菲斯理論，倫特堡理論，經歷準則等。下面四個公式對應的破壞準則是：最大正應力理論最大八面體剪應力理論最大正應變理論最大剪應力理論下面四種破壞準則的計算公式是： 最大正應力理論：最大正應變理論： 最大剪應力理論： 八面體剪應力理論：莫爾理論的關系式是 ：莫爾庫侖準則的關系式是： 。 兩者的關系是：莫爾庫侖理論是莫爾理論在低應力狀態下，莫爾包絡線為直線的一種形式。巖石的性質不同莫爾包絡線的形式不同。對于脆性材料莫爾包絡線是擺線或雙曲線形式。對于塑性材料莫爾包絡線是拋物線形式。巖石的性質不同莫爾包絡線的形式不同。對于脆性

10、材料莫爾包絡線是擺線或雙曲線形式。對于塑性材料莫爾包絡線是拋物線形式。格里菲斯理論把巖石看作為有細小裂隙的不均質材料，巖石之所以破壞是由于在裂隙邊壁上拉應力集中引起細小裂隙的發生開展所致。修正的格里菲斯理論則認為巖石破壞除拉應力集中所致外，還可以是壓應力集中引起裂隙沿裂隙長軸方向發生剪切破壞。格里菲斯理論把巖石看作有細小裂隙的不均質材料，這種理論適合于“判斷脆性材料的破壞。不能用于判斷脆性巖石破壞的強度準則有：最大剪應力理論、八面體剪應力理論。 不能用于判斷塑性巖石破壞的強度準則有：最大正應力理論，最大正應變理論。eq oac(,)巖塊的內摩擦角和內聚力，則巖塊的抗壓強度： ，理論上的抗拉強度

11、：。eq oac(,)在公式中，代表巖石的單軸抗壓強度。11、巖體強度和構造面對巖體強度的影響均質巖石破壞面與主應力面總成一定的關系，當抗壓破壞時，破裂面與最大主應力成角，當拉斷時，破裂面就是最大主應力面。試驗發現，當構造面處于*種方位時用傾角表示在*些應力條件下，破壞不沿構造面發生，而是仍在巖石材料內發生。只有當的條件下，才可能沿構造面發生破壞，假設圍巖保持不變 ，當 構造面傾角的情況下，巖體最易沿構造而破壞。節理巖體地下洞室邊墻在構造面傾角情況下，邊墻巖體有處于不穩定狀態的可能。均質巖體內*點的應力狀態滿足 時，該點處于穩定狀態。同莫爾庫侖準則12、巖石中水對強度的影響一般來說，*些巖石受

12、水影響而性質變壞主要是由于膠結物的破壞所致。然而，在大多數情況中，對巖石強度最有影響的是孔隙和裂隙中的水壓力。在三軸試驗中隨著孔隙水壓力的減少同種材料從脆性性狀，向延性性狀進展變化。即孔隙水壓力的作用是增加材料的脆性性質。第二局部 單項選擇1、巖石的常用物理指標。 識記2分/題A. B. ) C. ) D. )a.( ) b.( ) c.( ) d.( ) a. b. c. d. a. b. c. d. a.( ) b.( ) c.( ) d.( ) 2、巖體工程分類模量比是指： 識記2分/題巖石的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。 巖體的 單軸抗壓強

13、度和它的彈性模量之比。巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。巖石點荷載強度指數與單抗干抗壓強度之間關系：應用2分/題 a.25倍的點荷載指數約等于單軸抗干抗壓強度。b.點荷載指數約等于25倍的單軸抗干抗壓強度。c.5倍的點荷載指數約等于單軸抗干抗壓強度 .() d.點荷載指數約等于5倍的單軸抗干抗壓強度.()節理裂隙產狀變化對隧道穩定最有利的狀態是以下那種情況。 應用2/題 a、節理走向垂直于隧道軸線，且順傾向開挖。 b、節理走向垂直于隧道軸線，且逆傾向開挖傾向。 C、節理走向平行于隧道軸線。3、巖石的破壞形式：巖石內結晶晶格錯位的結果，引起巖石的a、脆性破壞 b、塑性破壞 c、弱面剪切破壞

14、巖石中細微裂隙的發生和開展結果引起巖石的 a、脆性破壞 b、塑性破壞 c、弱面剪切破壞 2、巖石的強度及其試驗室內靜荷載單軸抗壓強度試驗要求加荷速度：a. b.c. d.巖石的單軸抗壓強度一般與單軸抗拉強度間成以下哪種關系：a.Rc=(1-4)Rtb. Rc=(4-10)Rt c. Rt=(1-4)Rc d. Rt=(1-4)Rc在直剪試驗中，施加一垂直荷載之后，逐漸施加水平荷載，直至試件發生剪切破壞，試件的體積最終會 a、始終不變 b、減小 c、增大三軸壓縮試驗試件的破裂面與大主應力之間夾角為：a.45o-2 b. 45o2 c. 45o d. 90o同一種巖石其單軸抗壓強度Rt，單軸抗拉強

15、度Rc，抗剪強度f之間一般存在以下哪種關系 a、Rt Rcf b、Rc Rtf c、Rtf Rc巖石試件中有一構造面，試件在單軸壓縮情況下，假設沿構造面破壞，要求荷載與該構造面法線夾角應a.0o 附近 b.30o 附近c.60o 附近d. 90o 附近4、巖石的破壞準則a. b.c. d.下面巖體的那種應力狀態是穩定狀態a. sinc. =sina.=sin b. =sinc. =sin d. =sina. b.c. d.a. b.c. d.a. b.c.d.第三局部 判斷1、巖石的物理性質巖石是由液相、固相、氣相三相組成的天然礦物集合體。巖體是指在一定地質條件下，會有諸如裂隙、書理、層理、斷

16、層等地質界面組成的現場巖石。巖石的軟化性是指巖石與水相互作用時降低強度的性質。巖石軟化作用的機理是由于是水分子進入巖石分子間間隙而削弱分子間連結能力造成。 巖石的孔隙愈高，說明空隙和細裂隙愈多，巖石的強度隨之降低。巖石的飽水系數越高，其越凍性能越好。*巖石的比重取決于組成巖石的礦物比重，大局部比重介于2.50至2.80之間，一般情況下的酸性巖石的比重要比基性超基性巖石的比重高。* 2、巖體工程分類巖石質量指標ROD值即為巖芯采取率。*RMR分類法考慮了巖石強度、節理間距、節理狀態及地下水狀態和RQD值等綜合因素對巖體質量進展評判。* 3、巖石的破壞特征巖體在荷載作用下能承受的最大壓應力值叫做單

17、軸抗壓強度巖石的脆性破壞是由于巖石中裂隙的發生和開展的結果所致巖石的脆性破壞是指巖石在荷載作用下，沒有顯著的變形便突然破壞巖石在破壞之前的變形很大，且沒有明顯的破壞荷載，這種巖石材料具有脆性特征巖石的塑性破壞是由于巖石內結晶品格錯位的結果所致4、巖石的強度巖石的抗壓強度可由單軸壓縮試驗和三軸壓縮試驗獲得一般情況下，巖塊在三向應力狀態下抵抗破壞的能力要比單向受力條件下要高。一般而言，結晶巖石比非結晶巖的強度高，粗粒結晶的巖石比細粒結晶的巖石強度高。對沉積巖來說，膠結情況和膠結物的物質組成對強度的影響很大，一般而言，鈣質膠結比泥質膠結和硅膠結的巖石強度要偏低把巖塊的各種強度值進展比照，一般是抗壓強

18、度抗剪強度抗拉強度一般情況下，巖體的強度可由巖塊強度來代表。5、巖石的破壞準則最大正應力理論是用來判斷塑性巖石破壞的理論。最大正應變理論是用來判斷脆性巖石破壞的理論。最大剪應力理論是用來判斷塑性巖石破壞的理論。最大剪應力理論是用來判斷脆性巖石破壞的理論。 格里菲里理論把材料看作非均質的含有許多細微裂隙的介質，其認為巖石之所以破壞是由于在孔隙周邊壓應力集中引起。根據莫爾理論可推測巖石的剪切峰值強度只要應力組適宜合可以無限增大根據莫爾一庫倫準則可證明均質巖石的破壞面法線與大應力方向間夾角為6、巖石中水對強度的影響構造面特性對強度的影響，構造面特征對強度的影響。巖石中孔隙壓力的作用是可以沖加巖石材料

19、的塑性性質。巖石中孔隙水壓力的作用是可以沖加巖石材料的脆性性質。巖體受空間應力的作用，表示垂直應力，表示水至應力，當巖體內構造面的傾角滿足，的條件時，才可能沿構造面發生破壞。在低應力狀態下，構造面的粗糙程度對構造面的抗剪強度有影響。即構造面粗糙度超高，抗剪強度越大。在剪切破壞過程中，試件體積的變化是逐漸減小。巖體中存在一組相互平等構造面、垂直構造面和平行構造面作抗壓單軸試驗時，在其它條件不多的情況下兩者所對應的峰值強度大小相差很大。巖體的強度不僅與組成巖體的巖石性質有關，而且與巖體內的構造面有關，此外，還與其所受的應力狀態及地下水有關。第四局部 簡答題1、巖石力學的定義 巖石力學它是研究巖石的

20、力學性態的理論和應用的科學，是探討巖石對其周圍物理環境中力場反響的學科，具體而言，研究巖石荷載作用下的應力、變形和破壞規律以及工程穩定性等問題。2、巖石力學研究內容 巖石力學的主要領域： a、根本原理，包括巖石的破壞、斷裂、蠕變以及巖石內應力、應變理論等的研究。 b、實驗室試驗和現場原位試驗，包括各種靜力和動力方法，以測定巖塊和巖體在靜力和動力荷載下的性狀以及巖體內的初始應力。 C、實際應用方面，包括地表巖石地基，地表挖掘，地下洞室、光面破碎、巖爆等問題的研究。3、巖石力學的研究方法 巖體力學研究中必須采用以下幾種研究方法： a、工程地質研究法。 b、試驗法現場、室內 c、數學力學分析法 d、

21、綜合分析法4、巖石的物理性質巖石是由幾相組成：由固相、液相、氣相三相組成。2分巖石的常用物理指標有哪些？它們與巖石的強度之間大致有什么關系？ 巖石的常用物理指標有：容量、比重、孔隙率、吸水率、膨脹性、崩解性。 與巖石抗壓強度存在一定關系的物理指標有：容量、比重、孔隙率、吸水率，一般是容量、比重越大，巖石抗壓強度越高，孔隙率或吸水率越大，巖石的抗壓強度越低。5、巖石構造何為構造面？構造面按成因分為幾類？研究構造面特性時應從注意那些特征？構造面是指巖體中的各種地質界面，它包括物質分異面和不連續面，諸如層面和斷層面。 構造面按成因分為：原生構造面層理、不整合面、層面、軟算夾層等、 構造構造面斷層、節

22、理裂隙、次生構造面。 研究構造面時應注意其規模，物質組成及結合狀態、連續性、密集程度等。詳細說明比尼奧斯基巖體工程分類方法的原理，考慮因素及優缺點。15分 RMR巖體工程分類方法是考慮諸各因素綜合分析后對巖體的工程性質和性能作出質量判定。它首先考慮了組成巖體的巖石材料的抗壓強度，巖石的RQD值、節理間距、節理狀態以及地下水的狀況，其次根據節理、裂隙產狀變化對以上判斷所得結論進展修正。這種分類方法考慮因素全面，但我們知道，在實際工程中，巖體穩定性與地應力場的具體分布有密關系，而這種分類方法中卻未加考慮。第五局部 計算題1 巖樣的容重=22.5kN/m3，比重，天然含水量，試計算該巖樣的孔隙率n，

23、干容重及飽和容重。2 有一長3.0m、截面積0.6m2的*巖柱體，求在環境溫度驟然下降40條件下，巖柱散失的熱量及因溫差引起的變形大小？(*巖石比熱，線膨脹系數)。3 在由中粒花崗巖構成的工程巖體中，有三組原生節理互成直角相交，各組節理的間距分別為10cm、30cm和50cm，試計算裂隙頻率和構造體的大小，并判斷該巖體屬于哪種構造類型。4 據現場觀測，中粒花崗巖體中節理均呈微*開(寬度小于1mm)，節理面有輕度風化，但保持潮濕狀態，又實測點荷載指數為3.5，如按最有利的條件開鑿直徑15m的隧洞，試估算無支護條件下的洞壁最長穩定時間。5 將一個巖石試件進展單軸試驗，當壓應力到達100MPa時即發

24、生破壞，破壞面與大主應力平面的夾角(即破壞所在面與水平面的仰角)為65，假定抗剪強度隨正應力呈線性變化(即遵循莫爾庫倫破壞準則)，試計算：1)內摩擦角。 2)在正應力等于零的那個平面上的抗剪強度。 3)在上述試驗中與最大主應力平面成30夾角的那個平面上的抗剪強度。 4)破壞面上的正應力和剪應力。 5)預計一下單軸拉伸試驗中的抗拉強度。 6)巖石在垂直荷載等于零的直接剪切試驗中發生破壞，試畫出這時的莫爾圓。6 將直徑為5cm的巖心切成厚度為2.5cm的薄巖片，然后進展劈裂試驗，當荷載到達5000N時，巖片即發生開裂破壞，試計算試件的抗拉強度。7 巖石試件的單軸抗壓強度為120MPa，泊松比。 1

25、)巖石試件在三軸試驗中破壞，破壞時的最小主應力為90MPa，中間主應力為160MPa，試根據八面體剪應力理論的破壞準則及最大正應變理論的破壞準則推算這時的最大主應力；8 設巖體內有一組節理，其傾角為，節理面上的凝聚力為kPa，內摩擦角為，孔隙水壓力，邊墻巖體內大主應力為垂直方向kPa，在這巖體內開挖一個洞室，必須對邊墻施加140kPa的水平壓力才能使邊墻穩定，試推算節理面上的孔隙水壓力。9 在用地震波法動力測試中，已經測得縱波波速，橫波波速，設巖體的密度，試計算E和。10 在圓形試驗洞的洞壁上的測點1處進展應力測量(用應力解除法)，應變花按等邊三角形布置，見題5-1圖中黑粗線，其中有一應變元件

26、布置成與z軸平行量測(見題5-1圖)。今測得三個方向的應變為：，巖石的彈性模量E=4104MPa，泊松比=0.25。1)試求測點1處的大小主應變、以及它們的方位。 2)試求大、小主應力、。 3)試求該點處的縱向應力(即沿z方向的法向應力)。4)今在與點1同一橫斷面上的測點2處測得切向應力=10.8MPa，試求巖體的初始應力和。11 今在的均質石灰巖體地表下100m深度處開挖一個圓形洞室，巖體的物理力學性指標為：kN/m3，C=0.3MPa，=36試問洞壁是否穩定？12 設有一排寬度為15m、高度h=7.5m的圓角矩形洞室。它們的間距(中心到中心)為25m。這排洞室在均質、各向同性的砂巖中的30

27、0m深度處。巖體的物理力學性指標為：=25.6kN/m3，抗壓強度=100MPa，抗拉強度=10MPa，泊松比=0.5，試求洞群的平安系數。13 在地下50m深度處開挖一地下洞室，其斷面尺寸為5m5m。巖石性質指標為：凝聚力c=200kPa，內摩擦角，容重=25kN/m3，側壓力系數。側壁巖石不穩，試用太沙基公式計算洞頂垂直山巖壓力及側墻的總的側向山巖壓力。14 *圓形隧洞直徑8m，圍巖裂隙很發育，且裂隙中有泥質填充。隧洞埋深為120m，圍巖的力學指標為：c=400kPa，=40，考慮到隧洞襯砌周圍的回填不夠密，凝聚力和內摩擦角均有相應的降低。 1)試求塑性松動圈子的厚度(取c0=0.25c)

28、；2)試求松動壓力。15 *地擬開挖大跨度的圓形隧洞，需事先確定開挖后洞壁的應力值。為此在附近一樣高程的試驗洞內作了巖體應力測量工作，測得天然應力為：MPa，=2MPa，試求開挖后洞壁A、B、C三點的應力。16 在上題中，將洞室改為寬高比B/h=0.5的橢圓洞室，試計算相應點A、B的應力；其次改為B/h=2的橢圓洞室，計算相應點A、B的應力，試討論三種情況中哪一種最有利，哪一種最不利。17 設有一直墻拱頂地下洞室，圍巖中有一組構造面，其傾角=46。構造面的強度指標為=0，=40。構造面上的孔隙水壓力=200kPa。洞室側壁垂直應力為=1MPa，洞頂的水平應力=500kPa，問側壁和洞頂是否穩定，假設不穩定，則進展支護，洞壁支護和洞頂支護上的壓力各為多少？18 在