《岩石力学与工程》(科学出版社)总复习题

岩石力学总复习一、概念题1、岩体质量指标RQD。答：将长度为10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD。（P119）2、岩石的弹性模量和变形模量。答：应力（δ）与应变（ε）的比率被称为岩石的弹性模量。岩石的变形模量为正应力δ与总应变（εe+εp）之比。（P59）3、地应力及次生应力。答：地应力是存在与地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。（P129）经应力重分布形成的新的平衡应力，称为次生应力或诱发应力。(P307)4、岩石的蠕变和松弛。答：蠕变是当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象。松弛时当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象。（P198）5、地基承载力。答：地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力。（P402）6、弹性变形。答：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性，产生的变形称为弹性变形。（P52）7、等应力轴比。答：等应力轴比就是使巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比。（P315）8、极限承载力。答：地基处于极限平衡状态时，所能承受的荷载即为极限承载力。（P402）9、塑性变形。答：物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质称为塑性，不能恢复的那部分称为塑性变形，或称永久变形、残余变形。（P52）10、岩石本构关系。答：岩石本构关系是指岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系。（P183）二、填空题1、根据结构面成因，分为原生结构面，构造结构面，次生结构面。P822、同一岩石各种强度最大的是单轴抗压强度，中间是抗剪强度，最小的是单轴抗拉强度。3、岩石的抗剪强度用了凝聚力c和内摩擦角Φ表示。P2194、隧道轴线方向一般与最大主应力平行（一致），弹性应力状态下无关，轴对称图形无关。5、岩石的变形不仅表现为弹性和塑性，也具有流变性质，流变包括蠕变、松弛和弹性后效。P1986、D—P准则是在C—M准则和塑性力学中Mises准则基础上发展和推广而来的。应力第一不变量为I1=ij=1+2+3=x+y+z。7、边坡变形的主要表现是松动和蠕动。P3728、边坡按组成物质可分为土质边坡和岩质边坡。P3729、岩坡的失稳情况按破坏方式可分为崩塌和滑坡。P37310、地基承载力分为极限承载力和容许承载力。P40211、路基分为路堤和路堑，高于天然地面的填方路基成为路堤，低于天然地面的挖方路基称为路堑。P414三、简述题1、岩石力学的研究内容及方法。答：内容：1、岩石、岩体的地质特征2、岩石的物理、水理与热力学性质3、岩石的基本力学性质4、结构面力学性质5、体力学性质6、原岩应力（地应力）分布规律及其测量理论与方法7、工程岩体的稳定性8、岩石工程稳定性维护技术9、各种新技术、新方法与新理论在岩石力学中的应用10、工程岩体的模型、模拟实验及原位监测技术。方法：1、工程地质研究方法2、科学实验方法3数学力学分析方法4、整体综合分析方法（P5-6）2、地下水对岩体的物理作用体现在哪些方面？答：1、润滑作用2、软化和泥化作用3、结合水的强化作用（P116）3、简述地应力分布的基本规律。答：1、地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它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，但在不同地区，变化的速度很不相同。5、最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。6、最大水平主应力和最小水平主应力之值相差较大，显示出很强的方向性。7地应力的上诉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。（P133-136）4、喷砼的支护特点。答：喷砼最突出的两个支护特点，一是在施工中岩面一经暴露就可以用混凝土喷射覆盖，除起一定支护作用外，还及时封闭岩面，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低。另外，喷砼常配合锚杆使用，可以克服锚杆容易因岩面附近活石风化、冒落而失效的弱点，使围岩形成一个整体。（P346）5、边坡稳定性的影响因素。答：1、不连续面在边坡破坏中的作用2、改变斜坡外形，引起坡体应力分布的变化3、改变斜坡岩土体的力学性质，使坡体强度发生变化4、斜坡直接受各种力的作用（P377-378）6、岩石的强度指标有哪些？各指标是如何定义的？答：有单轴抗压强度、三轴抗压强度、、抗拉强度、抗剪切强度(P32-43)。岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度。（P32）岩石在三轴压缩荷载作用下，达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的三轴抗压强度。（P35）岩石在单轴拉伸荷载作用下，达到破坏前所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。（P39）岩石在剪切荷载作用下，达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度。（P43）7、地应力对岩体力学性质的影响体现在哪些方面？答：1、地应力影响岩体的承载能力2、地应力影响岩体的变形和破坏机制3、地应力影响岩体中的应力传播的法则（P76）8、边坡平面破坏计算方法的假定条件。答：1、滑动面及张裂隙的走向平行于坡面2、张裂隙是直立的，其中充有高度为Zw的水柱3、水沿张裂隙的底进入滑动面并沿滑动面渗透4、滑体沿滑动面做刚体下滑（P381）四、论述题1、结合下图，说明重力坝坝基深层滑动稳定性计算中，①不按块体极限状态计算的等K法②按块体极限状态计算的等K法，论述用K法计算抗滑安全系数K的过程。（书上P424）2、推导平面问题的平面微分方程。（书上P181）3、根据莫尔—库仑强度理论，推证岩石单轴抗压强度σc与单轴抗拉强度σt满足下式：sin1sin1　ct五、计算题1、已知岩样的容重=22.5KN/m3,比重Gs=2.80，天然含水量W。=8%，试计算该岩样的孔隙率n，干容重rd，饱和容重rw。解：01.01d→3/83.20mKNd3satsat/19.23gmKNngVVgVmgVVmwdwVsvs水sdGVVn1→%09.24n2、将一个岩石试件进行单轴实验，当压应力达到100MPa时即发生破坏，破坏面与最大主应力平面夹角（即破坏面与水平面的仰角）为65°。假定抗剪强度随正应力呈线性变化（即遵循莫尔库伦破坏准则）。试计算：1、内摩擦角2、在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度3、在上述实验中与最大主应力面呈30°夹角的那个平面上的抗剪强度4、破坏面上的正应力和剪应力5、预计一下单轴拉伸实验中的抗拉强度。解：1、已知6524得Φ=40°2、岩石进行单轴压缩，所以δ3=0，当δ1=100MPa时，岩石破坏，则sin1cos2sin1sin131C，得C=23.38MPa。当正应力剪切强度等于0时，38.23400tgCtgS=23.38MPa。3、2cos21213131，θ=30°，δ3=0，则=75MPaMPatgCtgS31.8638.2340754、2cos21213131，θ=65°，δ3=0，则=17.86MPa2sin2131，θ=65°，δ3=0，则=38.30MPa5、sin1cos2cRi=21.73MPa3、有一边坡如下图所示，坡高H=100m，坡顶垂直张裂隙深40m，坡角α=35°，结构面倾角β=20°。岩体的性质指标为r=25KN/m3，c=0，Φ=25°，试问当裂隙内水深Zw达到何值时，岩坡处于极限平衡状态？P382解：滑体上作用力有：滑体重量W，滑动面上的法向力N，滑动面上的裂隙水压力U，抗滑力S，作用在滑体重心上的水平力Qa，张裂隙空隙水压力V。由cossincostansincossinVWQUVWQlcFAA，当岩坡处于极限平衡状态时，F=1。这里c=0，Qa=0。得：cossintansincosVWUVWF=1因为Sabce=Sabcd-Sabe，计算得出Sabce=4408.25m2，所以W=110206.25KN。又sin121ZHZUwW，221wWZV。所以将W、U、V、α为结构面倾角=20°、Φ=25°代入方程cossintansincosVWUVWF=1，得到一个关于Zw的函数解出Zw=20.3这题结果算出来有一定的误差，应该在误差范围内吧。