(完整版)重庆大学岩石力学往年题

这是我自己搜集的，答案可能不全，仅供参考。

1. 试论述岩石的水理性

岩石与水相互作用时所表现的性质称为 岩石的水理性。包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。 A 天然含水率

天然状态下岩石中水的质量m w 与岩石的 烘干质量m dr 的比值，称为岩石的天然含水率，以百分率表示，即：

%100?=

dr

m m ω

? B 吸水性

定义：岩石在一定条件下吸收水份的性能。 影响因素：孔隙的数量、大小、开闭程度和分布情况等。

表征岩石吸水性指标吸水率、饱和吸水率、饱水系数。

（1）吸水率a ω是岩石在常压下吸入水的质量与其烘干质量dr m 的比值，即

%1000?-=

dr

dr

a m m m ω

式中，0m 为烘干岩样浸水48小时后的总质量。

（2）饱和吸水率是岩石在强制状态下岩石吸入水的质量与岩样烘干质量的比值，即

%100?-=

dr

dr

sa sa m m m ω

式中，sa ω为岩石的饱和吸水率；dr m 为真

空抽气饱和或煮沸后之间的质量（kg ）。 （3）饱水系数w k 是指岩石吸水率与饱和率的比值，即

%100?=

sa

a

w k ωω C 透水性

透水性：岩石能被水透过的性能 达西定律：当地下水沿着岩石中的孔隙或裂隙流动时，其水流速度与水力梯度成正比，即

dl

dh

k l h h K

-=?--=12ν D 软化性

定义：岩石浸水后强度降低的性能

软化系数：c

cw

c σση=

式中：c η为岩石的软化系数

cw σ为饱水岩样的抗压强度(MPa) c σ为自然风干岩样的抗压强度(MPa)

E 抗冻性

定义：岩石抵抗冻融破坏的性能，岩石的抗冻性常用抗冻系数来表示。 抗冻系数：

%100?-=

c

cf

c f c σσσ 式中，f c 为岩石的抗冻系数，c σ为岩石动容钱的抗压强度（kpa ）。cf σ为岩样冻融后的抗压强度（kpa ）。

2.论述影响岩石力学性质的主要因素 （A ）水对岩石力学性质的影响 地下水包括结合水和重力水。对岩石力学性质影响的5个方面：连接作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用 （B ）温度对岩石力学性质的影响

随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，峰值强度也降低。

（C ）加载速度对岩石力学性质的影响 随着加荷速度的降低，岩石的延性加大，屈服点降低，峰值强度也降低。 （D ）围压对岩石力学性质的影响

随着围压的增高，岩石的延性加大，屈服点增加，峰值强度也增加。

（E ）风化对岩石力学性质的影响 主要表现在以下3个方面：

产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生变化

3.试论述岩体中的初始地应力及分布规律 a.定义：地应力是存在于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。

b.组成：自重应力、构造应力、热应力、地震应力、扰动应力

c. 地应力的成因 大陆板块边界受压、地幔热对流、地心引力、岩浆侵入、地温梯度、地表剥蚀等引起的地应力场。

d.地应力分布的基本规律（归纳）

1)地应力是一个具有相对稳定的非稳定应力场，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，但不同地区变化的速度不同 5)最大水平主应力和最小水平主应力也随速度呈线性增长关系

6)最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性

7)地应力分布受地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度和地下水等因素的影响。

4.论述岩石流变特性以及岩石蠕变变形曲线的基本特征。 1）a.流变性定义：岩石的流变性是指材料的应力应变与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。 b.蠕变、松弛与弹性后效

蠕变：当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象。

松弛：当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象。

弹性后效：加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。

c.流变方程包括本构方程、蠕变方程和松弛方程。所有流变模型均可由三个基本元件组成，包括弹性元件，粘性元件和塑性元件。

2）蠕变变形曲线的基本特征

当岩石在某一较小的恒定荷载持续作用下，其变形量虽然随时间增加有所增加，但蠕变变形的速率则随时间而减少，最后变形趋于一个稳定的极限值，这种蠕变称为稳定蠕变。当荷载交大时，蠕变不能稳定于某一极限值，而是无限增长直到破坏，这种蠕变称为不稳定蠕变。

典型的非稳定型蠕变曲线可分为4个基本阶段：

(1)瞬时弹性变形阶段（OA ）：E

0σε=

(2)第一蠕变阶段（AB ）：022πt

d d ε

，应变速

率随时间增加而减小，又称减速蠕变阶段。

(3)第二蠕变阶段（BC ）：022=t

d d ε

，应变速

率保持不变，又称等速蠕变阶段。

(4)第三蠕变阶段（CPD ）：022φt

d d ε

应变速

率迅速增加直到岩石破坏。又称加速蠕变阶段。

一种岩石既可发生稳定蠕变也可发生不稳

定蠕变，这取决于岩石应力的大小，超过某

一临界应力时，蠕变向不稳定蠕变发展，与此临界应力时，蠕变按稳定蠕变发展。

蠕变变形总量：

)()()(3210t t t εεεεε+++= 式中：0ε为瞬时弹性应变，

)(),(),(321t t t εεε为与时间有关的一次蠕

变、二次蠕变、三次蠕变。

5.试论述库伦准则的基本内容并简单说明对其研究的工程实际意义

a.基本观点：库仑认为，岩石的破坏主要是剪切破坏，岩石的强度等于岩石本身抗剪切摩擦的粘结力和剪切面上法向力产生的摩擦力，即平面中的剪切强度

b.用正应力和剪应力表述的库仑准则： 库伦准则可用莫尔极限应力圆直观的图解表示。即为：

φστtan ?+=c 或c =?-φστtan

式中，τ为剪切面上的剪应力；σ为剪切面

上的正应力；c 为粘结力；Φ为内摩擦角。图中直线AL 表示方程所确定的准则，斜率为φtan =f ,c 为截距，平面上应力σ和τ有主应力σ1和σ3的应力圆决定。如果应力圆上的点在AL 之下，材料不发生破坏，点在AL 之上，材料破坏，点在线上，材料处于极限平衡状态。

c.用主应力表述的库仑准则： 基于库伦准则和实验结构分析，有下图给出的简单而有用游泳的准则表示，

表达式：

c f f f f 2112321=++--+σσ ( c σσ2

1

1φ )

13σσ-= ( c σσ2

1

1≤ ) 坐标系中的库仑准则完整强度曲线：

从图中可以看到岩石可能发生以下四种破

坏：

当0<σ1≤1/2σc （σ3 = -σt ）时，岩石属

单轴拉伸破断。

当1/2σc <σ1<σc （-σ1<σ3<0 ）时，岩石

属双轴拉伸破断。

当σ1=σc （σ3 =0）岩石属单轴拉伸破断。

当σ1>σc （σ3 >0）时，岩石属双轴拉伸破

断。

直线AP 的倾角β为：

c t

σσβ2arctan =

由此看来，在主应力σ1，σ3坐标平面的库

伦准则可以利用单轴抗压强度和抗拉强度来确定。 其研究的工程实际意义 在研究实验中，用压力机、直剪仪、扭

转仪及三轴仪，现场做直剪试验和三轴

试验，以确定强度参数；在工程实践中，

用于解决地表挖掘的岩石工程问题，如

水库边坡、高坝岸坡、渠道、运河、路

堑、露天开采坑等天然和人工边坡的稳定、变形及加固问题。

非常“5+3”

以下是个人猜测的几个可能出现的考点，完全没有根据的。谨慎参考！ 6.岩石的变形特性。

a.岩石变形的定义

所谓岩石的变形是指岩石在外界因素的影

响下，所产生的形态变化。

b.岩石变形的表示方法 在以应力为纵轴、以应变为横轴的直角坐标

系中绘制的各类应力－应变关系曲线来表

述。

c 岩石变形的一般特征： 1.岩石一般不遵从虎克定律，在加载过程中也不出现明显的屈服极限点，其应力－应变曲线也非严格的直线；

2. 岩石一旦在外力作用下产生了变形，不论

该变形有多小，卸载后都或多或少地残留有一定数量的永久变形（亦称塑性变形），且该永久变形的大小将随外力的增加而增大，该现象在结构疏散或软岩中更为突出； 3.反复加、卸载过程中，每对加、卸载曲线都不互相重合，其间呈现所谓“塑性滞环”现象，这表明岩石在反复加、卸载过程中，其应力－应变曲线具有明显的非单值性。但

若将加、卸载值固定，并反复进行，则相应的“塑性滞环”的面积将可能随加、卸载循环次数的递增而减少，且其卸载至零时的永久变形量也随循环次数的递增而降低； 4.节理、裂隙较多的岩石，在受载初期在应力－应变曲线上表现为弹塑性，而对于结构致密坚硬的岩石，则在应力－应变曲线上表现为弹脆性； 5.描述岩石的变形特性时，所采用的“线性”、“可逆”等等术语，都是简化近似的概念，而像“弹性极限”、“弹性模量”、“泊松比”

等材料参数也都是在一定条件下的近似值或平均值。

d.岩石变形的三种基本类别 1）弹性变形： 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变形。

2）塑性变形：

受外力作用后产生变形，在外力去除(卸 载)后变形不能完全恢复的变形。 3）粘性变形： 受外力作用后变形不能在瞬时完成，且 其应变率随应力增加而增加的变形。 7. 岩石的物理性质 1) 岩石的容重（密度） ①定义：单位体积的岩石的质量称为岩石的密度，单位体积的岩石的重力称为岩石的重度。

②影响因素分类

矿物成分、孔隙发育程度、含水量

③测量方法

量积法、水中称重法、蜡封法

2) 岩石的比重

岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水的质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定，其计算公式为：

3) 岩石的孔隙性

定义：即岩石中发育有裂隙和孔隙的性质。孔隙度：即描述岩石的裂隙和孔隙发育的程度，其衡量指标为孔隙率(n)或孔隙比(e)。闭型空隙：岩石中不与外界相通的空隙。

开型空隙：岩石中与外界相通的空隙。

4) 岩石的水理性

天然含水率、吸水性、透水性、软化性、抗冻性

5) 岩石的碎胀性

定义：岩石破碎后的体积比原体积增大的性能。

碎胀系数：

其中：V 和VP为岩石破碎前、后的体积。永久碎胀系数：岩石破碎后的体积将随时间的变化而逐渐减小，并逐渐趋于稳定，岩石体积不再发生变化是的碎胀系数即永久碎胀系数。

8.岩体的水力学性质

1) 岩体与土体渗流的区别

土体的渗流特点：

岩体的渗流特点：附，值得关注的问题：

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