1、（答案）巖體力學考試復習思考題_濃縮版巖體力學復習思考題（38道）一、名詞解釋1、彈性模量:巖石在壓縮狀態(tài)下，軸向應(yīng)力與軸向應(yīng)變之比。當應(yīng)力 應(yīng)變曲線為直線關(guān)系時，變形模量就是直線的斜率。當變形為彈性變形時， 該模量乂稱為彈性模量：E? ?L。2、泊松比：巖石在壓縮狀態(tài)下，橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比，即?d, 無量綱，通常?L?0.2?0.3?0.5。3、長期強度：經(jīng)過較長時間加載達到破裂時的應(yīng)力，稱為長時強度 （long term strength）。4、巖石結(jié)構(gòu)面：結(jié)構(gòu)面是指發(fā)育于巖體中，具有一定方向、延伸性 和厚度的各種地質(zhì)界面，如斷層、不整合面、層面、節(jié)理、裂隙等。5、巖體表征單元體積（R

2、EV）：多大尺寸的巖體才能表征巖體的真實 力學特性，即與尺寸效應(yīng)無關(guān)，這個巖體稱為表征單元體（Representative Elementary Volume, REV,表征體元），其尺寸稱為REV尺寸。6、RQD：將長度在10 cm（含10 cm）以上的巖芯累計長度占鉆孔總長 的百分比，稱為巖石質(zhì)量指標RQD（ Rock Quality Designation）o7、橫觀各向同性：主要是巖體中最大的結(jié)構(gòu)面，即通常的層面或?qū)?理所造成，其它結(jié)構(gòu)面影響微弱可忽略不計。8、損傷變量：損傷變量是描述材料中所含微缺陷或微裂紋力學作用的場變量，是力學上描述材料內(nèi)部性質(zhì)劣化狀態(tài)的變量。是表征材料或結(jié) 構(gòu)劣

3、化程度的量度，直觀上可理解為微裂紋或空洞在整個材料中所占體積 的百分比。乂稱內(nèi)部狀態(tài)變量或內(nèi)變量。9、連續(xù)度和損傷度連續(xù)度：材料受損后的有效承載截面積與原始截面積的比值稱為連續(xù)度，連續(xù)度取值范圍為01,取0時：無承載能力，完全破壞；取1時： 無損傷損傷度：10、應(yīng)力強度因子：表征遠場載荷或殘余應(yīng)力作用下裂紋尖端附近區(qū) 域的應(yīng)力狀態(tài)（應(yīng)力強度）的參數(shù)。對于I型裂紋，用KI表示。11、斷裂韌度：材料中裂紋開始失穩(wěn)擴展時臨界應(yīng)力強度因子，表征 含裂紋的巖石材料抵抗斷裂的能力，或驅(qū)動裂紋擴展所需要的能量。對于 I型裂紋，用KIC （線彈性斷裂韌度）或JIC （彈塑性斷裂韌度）表示。12、地應(yīng)力：存在于

4、地殼中的內(nèi)應(yīng)力稱為地應(yīng)力，天然環(huán)境下地殼巖土體內(nèi)某一點所固有的應(yīng)力狀態(tài)為原始地應(yīng)力（Insitu state of stress in rock）。13、海姆假說：巖體深處垂直應(yīng)力與其上覆的巖體重力呈正比，而水 平應(yīng)力與垂直應(yīng)力相等。14、應(yīng)力重分布：從原始地下應(yīng)力場變化到新的平衡應(yīng)力場的過程， 稱為應(yīng)力重分布。應(yīng)力重分布：地下開挖破壞了巖體天然應(yīng)力的相對平 衡狀態(tài)，洞室周邊巖體將向開挖空間松脹變形，使圍巖中的應(yīng)力產(chǎn)生重分布作用，形成新的應(yīng)力狀態(tài)。15、基礎(chǔ)與地基的概念地基:直接承受上部建筑物荷載作用的部分土體或巖體；基礎(chǔ):建(構(gòu))筑物在地下直接與地基相接觸的部分。二、簡答題1、簡述巖石脆性-

5、延性轉(zhuǎn)化特征，并畫出示意圖。答：脆性(brittle)是指峰值時的極限應(yīng)變量很小，峰值強度比殘余強度高 出許多。反之，稱為延性(ductile)?巖石在低圍壓下表現(xiàn)為脆性，但在高圍壓下轉(zhuǎn)化為延性或韌性。？?由脆性轉(zhuǎn)化為延性的圍壓值，稱為“脆-延轉(zhuǎn)化臨界圍壓。3lj”。?圍壓。3VQ 3lj,應(yīng)變軟化；圍壓。3V=Q 3lj,塑性流動；圍壓。3 Q 3lj,應(yīng)變強化？巖石不能籠統(tǒng)地說成是脆性的，或是延性的，而要和 圍壓大小聯(lián)系考慮。？?水平地應(yīng)力可看成是作用在地下巖體中的圍壓。一般淺部地應(yīng)力小， 工程巖體大多是脆性的；但到了千米甚至幾千米的深部，水平地應(yīng)力可能 超過巖體的脆-延轉(zhuǎn)化臨界圍壓，巖體

6、表現(xiàn)為延性，開挖工程后，圍巖變形 劇增。2、簡述時間效應(yīng)對巖石力學性質(zhì)的影響(包括加載速率效應(yīng)及流變 現(xiàn)象)。答：3、簡述蠕變的三階段和三水平，并分別畫出其示意圖。答：4、巖石結(jié)構(gòu)面的幾何特征包括哪幾個方面？答：結(jié)構(gòu)面幾何特征包括：產(chǎn)狀（傾向、傾角）、連續(xù)性、密度、形 態(tài)（側(cè)壁的起伏形態(tài)和粗糙度）、張開度、充填膠結(jié)特征等。5、寫出Q分類方法中的Q值的計算公式，并指出六個參數(shù)的含義。答：6、 分別畫出巖石在（1）雙軸壓縮、（2）三軸壓縮、（3）三軸等壓 及（4）三軸拉伸條件下的莫爾圓示意圖。答：7、簡述庫侖準則的破壞機理。答：材料是屬于有正壓力情況下的剪切破壞形態(tài)，簡稱壓剪破壞。剪 切破壞力的一

7、部分用來克服與正應(yīng)力無關(guān)的粘聚力，使材料顆粒間脫離關(guān) 系，另一部分剪切破壞力用來克服與正應(yīng)力成正比的摩擦力，使面間發(fā)生 錯動而最終破壞。8、巖石斷裂力學與損傷力學的主要研究內(nèi)容分別是什么？二者之間 的有怎樣的區(qū)別與聯(lián)系。（1）損傷力學分析材料從變形到破壞前損傷逐漸積累的過程，主要關(guān) 注材料微缺陷的變形、貫通過程及其對材料性質(zhì)弱化的影響。損傷最終將導致材料結(jié)構(gòu)完整 性的完全喪失及宏觀裂紋的形成。（2）斷裂力學分析宏觀裂紋啟裂、擴展及止裂的過程。宏觀裂紋擴展 過程中也會在端部形成新的損傷區(qū)。（3）損傷與斷裂為流體滲流提供通道9、簡述連續(xù)損傷力學的研究內(nèi)容與方法。將具有離散結(jié)構(gòu)的損傷材料模擬為連續(xù)介

8、質(zhì)模型，引入損傷變量（場 變量），建立損傷演化方程描述從材料內(nèi)部損傷到出現(xiàn)宏觀裂紋的過程， 導出材料的損傷本構(gòu)方程，形成損傷力學的初、邊值問題，然后采用連續(xù) 介質(zhì)力學的方法求解。10、國際巖石力學學會（ISRM）建議的巖石I型斷裂韌度測試方法。V形切槽三點彎曲試樣、V形切槽短圓棒試樣、V形切槽巴西圓盤棒 試樣11、巖石斷裂過程區(qū)的四個發(fā)展階段特征是什么？用示意圖說明斷 裂過程區(qū)每個階段對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變曲線的哪一段？12、簡述水壓致裂法測量地應(yīng)力的優(yōu)缺點。優(yōu)點：1）可以在下套管之前，通過監(jiān)測裂縫痕跡的方法確定出裂縫的方向2）壓裂壓力不受套管或射孔炮眼的影響。缺點：1）為使裸眼封隔器密封，要求井筒形

9、狀盡可能圓2）地層中有天然裂縫時，由于漏失而很難進行試驗；3）現(xiàn)場試驗成本高。13、簡述空心包體應(yīng)變計法測量地應(yīng)力的步驟。打孔：安裝探頭 數(shù)據(jù)傳輸至采集器、數(shù)據(jù)處理空心包體應(yīng)變計的主體是一個用環(huán)氧樹脂制成的壁厚3mm的空心圓筒，其外徑為37mm，內(nèi)徑為31 mm。空心包體應(yīng)變計的突出優(yōu)點是應(yīng)變 計和孔壁在相當大的一個面積上膠結(jié)在一起，因此膠結(jié)質(zhì)量較好，而且膠 結(jié)劑還可注入應(yīng)變計周圍巖體中的裂隙，使巖體整體化。可用于中等破碎 和松軟巖體中，具有防水性能。在其中間部位，即直徑35mm處，沿同一圓周等間距嵌埋著三組電阻 應(yīng)變花。每組應(yīng)變花由四支應(yīng)變片組成，相互間隔45數(shù)據(jù)分析計算方法，12支應(yīng)變片，

10、12個方程，解出6個未知數(shù)，經(jīng) 坐標變換計算出3個主應(yīng)力的大小、方向。14、分析圖1所示圓形巷道，在不同K值時的應(yīng)力重分布特點。圖1圓形巷道受力示意圖四、推導題1、推導開爾文體的本構(gòu)方程及蠕變方程，并畫出蠕變曲線。2、如圖所示，若巖體中發(fā)育一組結(jié)構(gòu)面AB，假定AB面與最大主平 面夾角（結(jié)構(gòu)面傾角）為6，請推導以主應(yīng)力表示的單一結(jié)構(gòu)面剪切破壞 條件，并討論不同6角（結(jié)構(gòu)面傾角）時的情況。?2?改為?33、推導庫侖準則的主應(yīng)力表達式。答：四、計算題某均質(zhì)巖石的強度曲線為：? = ?Xtan30+40 (MPa)。試求在側(cè)向 圍巖應(yīng)力?3 = 20MPa的條件下，巖石的極限抗壓強度；并求出破壞面的方

11、 位。破壞面的方位由2?=90+?=60。解：由上面的(328)公式即可得？1=204Mpa,三、論述題1、分別從巖塊尺度及巖體尺度闡述巖石組織特征及巖體結(jié)構(gòu)特征。答：？2、畫出巖石全應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖，劃分階段并闡述各階段的特征。答：3、闡述現(xiàn)場巖體單軸抗壓強度、三軸抗壓強度及抗剪強度的測定方 法，并畫出相應(yīng)的示意圖。答：4、比較邊坡穩(wěn)定性分析方法中剛體極限平衡法與數(shù)值分析法的優(yōu)缺 點。(1)剛體極限平衡法是基于剛性假定和同時破壞假定，且不考慮滑床變 形，因此是一種經(jīng)典的力學分析方法，計算簡便，且有一套與之適應(yīng)的規(guī)范, 應(yīng)用廣泛,實踐經(jīng)驗豐富，但在大多數(shù)情況下，邊坡穩(wěn)定性問題是超靜定的。 極

12、限平衡分析法處理這個問題的對策是引入一系列近似假定(如滑動面的 假設(shè)、條間力的假設(shè)等)，使問題變得靜定可解。這種處理導致其計算結(jié)果 與實際情況有較大出入。(2)數(shù)值分析法：借助計算機的計算功能和商用數(shù)值分析軟件,已經(jīng)可 以將巖土工程結(jié)構(gòu)體作為整體加以模擬仿真，通過試驗取得最佳設(shè)計方案。 主要包括連續(xù)介質(zhì)分析法、非連續(xù)介質(zhì)分析法和混合分析法。由于部分考 慮了邊坡巖體的非均質(zhì)，不連續(xù)等特質(zhì)，能夠接近實際地從應(yīng)力應(yīng)變特征 分析邊坡的變化破壞機制，對了解邊坡的應(yīng)力分布及應(yīng)變位移變化很有利。 但由于要求使用者受過良好培訓、有經(jīng)驗,觀摩大量建模范例;需知曉模型/ 軟件的局限(如邊界效應(yīng)、網(wǎng)格比率、對稱性和

13、硬件內(nèi)存限制等);可供輸入 的數(shù)據(jù)有限且不易測得;不能模擬高度節(jié)理化的巖體;由于運行時間的限制， 很難進行敏感性分析；處理復雜問題需大量內(nèi)存;實踐經(jīng)驗尚少;需知處理 過程中的校核標準和約束條件。剛體極限平衡法的不足破壞標準的判定破壞的標準是按照滑動面同時破壞而制定的，并沒有考慮滑坡的漸進 破壞。強度參數(shù)的選取在計算中要么選取峰值強度，要么選取殘余強度，沒有考慮峰值強度 向殘余強度的變化。計算方法的局限無法模擬邊坡施工過程、開挖引起的二次應(yīng)力場，加固措施、加固時 機、滲流、地震等作用的影響。適用范圍有限只能模擬均質(zhì)性較強的土質(zhì)邊坡，無法模擬真實巖質(zhì)邊坡的非均質(zhì)、 各向異性的性態(tài)以及連續(xù)變形與非連續(xù)變形的破壞模式。5、分別回