岩体力学复习资料

岩体力学复习资料

第一章

1.何谓岩体力学？它的研究任务和对象是什么？

2.岩体力学采用的研究方法有哪些？

第二章

3.何谓岩块？岩体？试比较岩块、岩体与土的异同点。

4.岩石的矿物组成是怎样影响岩块的力学性质的？

5.何谓岩块结构？它是怎样影响岩块的力学性质的？

6.岩体力学研究岩块有何实际意义？

7.何谓结构面？从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类？各有什么特点？

8.剪性结构面有何特征？为什么岩体中以剪性结构面数量最多？

9.何谓岩体结构？各类岩体结构的主要区别是什么？

10.结构面特征包括哪些方面？各自用什么指标来表示？定义如何？它们怎样影响岩体的性质？

11.何谓岩体分类？主要有哪几种分类方法？分类指标是什么？

12.RMR值和Q值根据哪些指标确定？如何求取？

第三章

13.何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性？各自用什么指标表示？如何定义？

第四章

14.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征？

15.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些？定义如何？各自的测定方法式什么？影响各种力学指标的因素有哪些？三大类岩的各种指标如何？

16.何谓三轴压缩强度、强度包络线？围压对岩块变形、破坏及强度的影响如何？

17.试推导出几种岩块强度（强度参数）间的关系式。

18.何谓蠕变、蠕变模型？研究它有何实际意义？常见的几种模型的本构关系如何？

19.何谓强度判据？常见的几种判据的表达式与应用条件如何？如何判别岩石中一点是否破坏？

第五章

20.分别总结结构面的法向变形与剪切变形的主要特征？

21.结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何确定?

22.总结四种类型结构面的剪切强度特征（表达式及强度曲线特征）

第六章

23.原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有什么区别？

24.岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？

25.常见确定岩体变形参数的原位试验有哪几种？平板荷载试验和声波法试验的基本原理是什么？

26.岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何？为什么？

27.在垂直层面的法向应力作用下，层状岩体的变形参数怎样确定？

28.原位岩体剪切试验的原理是什么？通过它可以求得哪些参数？

29.工程岩体常见的破坏形式有哪几种？对应的强度叫什么强度？各自有何区别？

第七章

30.何谓天然应力、重分布应力及天然应力比值系数？研究天然应力的意义何在？

31.岩体中铅直天然应力与自重应力及天然主应力是否为同一概念？关系如何？

32.岩体中的天然应力有哪些基本特征？影响因素有哪些？

33.常见的实测天然应力的方法有哪些？各自的基本原理如何？

第八章

34.何谓地下洞室？地下洞室的岩体力学问题有哪些？

35.以水平圆形无压洞室为例，说明弹性围岩应力的分布规律。

36.何谓围岩？其范围一般为多大？

37.何谓塑性松动圈？具有塑性圈后围岩中的重分布应力如何变化？

38.试总结各类结构围岩的变形破坏特点。所谓渐进式破坏的含义？

39.如何确定地下洞室围岩的破坏范围？试举例说明。

40.何谓围岩压力？按其成因可分为哪几类？各自用什么方法确定？

41.试述形变围岩应力确定的基本原理与方法。

42.利用平衡拱理论与太沙基理论计算围岩压力的原理。

43.试述用块体极限平衡方法确定松动围岩压力的方法与步骤。

44.何谓围岩抗力及围岩抗力系数？常用什么方法确定抗力系数？

第九章

45.边坡岩体中的重分布应力有哪些主要特征？与哪些因素有关？

46.边坡岩体变形破坏有哪些基本类型？各自特点如何？

47.利用刚体极限平衡理论计算边坡稳定性的步骤有哪些？

48.何谓几何边界条件、受力条件、稳定性系数、安全系数？

49.单平面滑动的稳定性系数如何确定？推导其计算公式？

50.同向双平面滑动与异向双平面滑动的稳定性分析的基本思路是什么？

一、简答题（5×4′）

1、 什么是岩石的全应力应变曲线？

岩石在单周压缩荷载作用下，应变随应力变化的关系曲线，包括（1）空隙裂隙压密阶段；（2）弹性变形阶段；（3）微弹性裂隙稳定发展阶段；（4）非稳定破裂发展阶段；（5）破坏后阶段。

2、 岩石的蠕变？

岩石的应力保持不变，应变随时间增加而增长的现象。

3、 岩体的结构面？

是指地质过程中在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带，又称为不连续面或带。

4、RQD法？取值方法？

钻探取芯的岩芯完整程度与岩体的原始裂隙、硬度、均质性等状态相关，钻探取芯的岩芯复原率（岩芯采取率）可表征掩体质量，该表征指标称之为岩体质量指标（RQD）; RQD=Lp/L×100%(Lp:大于10cm的岩芯累计长度；L：岩芯取芯进尺总长度。

5、 地应力？

地应力是指存在于地层中未受扰动的天然应力，也称原岩应力、岩体初始应力或绝对应力。

6、 岩石的渗透性？

岩石在一定的水力梯度（I）或压力差作用下，水渗透或穿透岩石的能力。

7、岩爆？

处于高地应力状态下的围岩，在地下洞室开挖过程中，由于洞室周围应力集中而引起岩体贮存大量的弹性应变能得到突然释放，致使围岩向着临空方向产生脆性爆裂以弹性迸发出声响的一种动力地质现象。

8、岩石的松弛？

是指应变保持不变时，应力随时间的增加而减小的现象。

9、 新奥法？

在岩体或土体中设置的以使地下洞室的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的地设计施工方程，利用围岩的自承作用支撑隧道。

二、简答题（6×6′）

1、岩石与岩体的区别与联系。

岩石是由矿物+岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成德自然物体，岩体是由岩石、地质部连续面和不连续面内填充物组合成的天然地质体，岩体由于结构面的存在强度远低于岩石的强度。

2、岩石的强度有哪几种类型；由那几个实验确定其特征值?

岩石的强度有：单轴抗压强度（单轴压缩实验）、抗拉强度(直接拉伸试验法，劈裂试验法，点载荷试验法，抗弯法试验)、抗剪强度（抗剪断试验）、三轴抗压强度（真三轴加载实验，常规三轴加载实验）。

3、岩体的变形曲线可以分成哪几种类型；各有什么特点？

（1）岩体压缩变形曲线，特点：岩体的破坏过程一般呈柔性特征，通常岩体完整性越差，岩体越破碎，盈利下降就越小，岩体脆性越差；（2）岩体剪切变形曲线，特点：屈服点以后，岩体内某个结构体或面可能先被剪坏，出现应力降，未达到峰值是甚至有多次应力降，当应力降达到一定值时未剪坏部分瞬间破坏，，并伴有大的应力降，随后产生稳定滑移；（3）岩体法向变形曲线，特点：法向变形的曲线各异，按P-W曲线和变形特征大致可分为：直线型、上凹形、上凸形、复合形。（4）岩体剪切变形曲线，特点：沿结构面剪切和剪断岩体的剪切曲线明显不同，同时，沿平直光滑结构面和粗超结构面的剪切曲线也各异。

4、岩体边坡稳定性的影响因素。

（1）边坡岩体中的结构面，岩体的破坏总是沿着相对阻力较小的面发生，由于软弱结构面方向岩体抗剪强度最低，所以，软弱结构面就成为了影响边坡稳定性的控制因素；（2）边坡形态与几何特征的改变，开挖人工边坡时若切露了控制边坡稳定的主要软弱结构面，会导致边坡岩体的变形与破坏；（3）边坡岩体力学特性，各种地质作用会改变边坡岩体力学特性，往往使边坡岩体强度减小，大大降低了边坡岩体稳定性，使边坡变形与破坏；（4）边坡的作用力，区域构造力的变化、地震、爆破、地下静水压力与动水压力及施工荷载等，都使边坡直接受力，对边坡岩体的稳定性影响直接而迅速。

5、岩石地基设置中要考虑的问题。

（1）足够的地基岩体承载能力，以保证在外荷载作用下上部结构稳定与安全；

（2）在外荷载的作用下的岩石地基沉降值应满足建(构)筑物安全与正常使用的要求；

（3）应确保外荷载作用下的较弱岩性岩石的地基不发生滑动破坏。

6、岩体的结构类型，与之相对应的结构体的形式和结构面的发育特征。

7、围岩分类及考虑的因素。

围岩分类分为：把围岩分为I～V类；考虑的因素有：岩石结构面及组合状态、岩体特性、地下水状态、岩体结构、岩石强度指标、岩体声波指标、岩心质量指标RQD。

8、岩体强度确定方法：:(1)通过现场岩体力学试验侧定,称为“岩体的试验强度”,(2)根据岩块的室内试验强度推断岩体强度,称为 “准岩体强度”,(3)通过所测定的岩块和结构面的力学参

数,用图解和计算的方法求得岩体的强度,称为“岩体的计算强度”。

9、岩石边坡常用的加固方法。

1)开挖和压脚: 上部开挖，下部压脚； 2)地面排水: 排水沟网； 3): 排水孔、排水洞、排水等；4)坡面支护: 喷混凝土、喷纤维混凝土、混凝土面板、沥青混凝土面板、锚杆和混凝土塞等；5)深层加固: 锚索(杆)、预应力锚索(杆)、锚固洞等；6)灌浆处理: 水泥灌浆和化学灌浆等； 7)支挡措施: 各类挡土墙和防护网等。

10、岩石地基沉降的来源。

来源：一、由岩体本身的变形、结构面的闭合以及少量泥质夹层的压缩三个部分组合形成的地基沉降；

二、由于岩体沿结构面剪切滑动产生地基沉降；三、与时间有关的地基沉降。

11、水压致裂法基本测量原理。

在竖直钻孔内封隔一段， 向其中注入高压水；压力达到最大值Pb后岩壁破裂压力下降，最终保持恒定以维持裂隙张开；关闭注液泵，压力因液体流失而迅速下降，裂隙闭合，压力降低变缓，其临界值为瞬时关闭压力P。；完全卸压后再重新注液，得到裂隙的重张压力Pr以及瞬时关压力P。：最后通过印模器或钻孔电视纪录裂缝的方向，由Pb，Pr，P。就可以确定水平应力和岩体的抗拉强度。

12、什么叫套孔应力解除法，基本原理和实验步骤？

套孔应力解除法即全应力解除法，其基本原理是在钻孔孔底部位安装位移和应变测量元件，利用套芯钻头实现套孔岩芯的完全应力解除，通过测量套孔岩芯应力解除前后钻孔孔径的变化、孔底应变变化或孔壁表面应变变化值来确定地应力值及其方向；实验步骤：（1）选定测量岩体表面，并采用大孔径钻头钻孔至测量岩体一定深度部位；（2）在大孔径孔底钻与选用探头直径匹配的同心小孔，以便安装量测探头；（3）利用专用装置在小孔中央部位安装好孔径变形计、孔壁应变计等测量探头；（4）用与大孔直径相同套芯钻头延深大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除。

三、分析题（2×10′）（答案并不完全）

1、结合课本172-173页分析图，弹性分析与弹塑性分析分别适用的情况？

分析图主要从应力趋势，大小关系入手；

弹性分析适用于：比较完整、强度高、连续性好的或地应力较小的裂隙岩体；

弹塑性分析适用于：相对较破碎、强度低、连续性较差的。

2、水坝坝基滑移面，坝基失稳的情况，解释公式中符号的含义。

失稳情况：超过岩体的强度失稳，超过抗滑能力失稳。

3、支护结构与围岩的相互作用（围岩位移及支护特性曲线）

4、结合霍光-布朗准则阐述岩体地基承载力的确定方法。

参考课本223页计算简图。

四、论述题（2×12′）

1、工程岩体分类（3个以上）；论述它的分类依据。

（1）岩石质量指标（RQD）分类，分类依据：钻探取芯的岩芯采取率；

（2）巴顿岩体质量（Q）分类，分类依据：岩体的完整性，结构面的形态、填充物特征及其次生变化程度，水与其他应力存在时对岩体质量的影响；

（3）RMR分类，分类依据：完整岩石强度，岩石质量指标，节理间距，节理条件，地下水条件。

2、岩石边坡稳定性计算极限平衡法有哪些（3个以上），与之相对应的因素分析。

（1）平面破坏计算方法，主要适用于顺层岩质边坡以及沿基岩产生平面破坏的边坡稳定性分析计算，要求滑动体为整体刚体远动，对于滑动体内产生剪切破坏的岩质边坡稳定性分析计算误差相对较大；

（2）楔形体破坏计算方法，主要适用于岩质边坡沿两结构面的交线滑动的楔形体破坏的边坡稳定性分析计算，考虑张裂缝的水压影响，并允许两结构面有不同的强度参数和水压力以及边坡顶部地面倾斜的情况，还可用于锚固边坡的稳定性验算；

（3）简化Bishop法，考虑了条块间作用力，适用于评价均质粘性及碎石堆土等斜坡形成的圆弧形或似圆弧形滑动滑坡。

3、岩石边坡的破坏类型有哪些？岩石边坡稳定性分析的极限平衡法有哪些分别适用的破坏类型。

(1)根据滑动面的形态特征，常见的破坏类型有：圆弧破坏、平面破坏、楔形体破坏及倾覆破坏；

（2）岩石边坡稳定性分析的极限平衡法有：Fellenius法、Bishop法、Tayor法、Janbu法、 Morgenstern-Price法、Spencer法、Sarma法、楔形体法、平面破坏计算法、传递系数法、

Baker-Carber临界滑动面法；

（3）平面破坏的滑坡可以选择平面破坏计算法；圆弧破坏的滑坡可选择Fellenius法或Bishop法；折线形破坏滑动面的滑坡可采用传递系数法、Janbu法；楔形四面体岩体滑坡可采用楔形体法；复合破坏滑动面的滑坡可采用Janbu法、Morgenstern-Price法、Spencer法；受岩体控制而产生的结构复杂的岩体滑坡可选择Sarma法。

4、结合岩体力学的应用领域，论述基本研究内容和方法。