岩石力学复习题

概念
岩石力学：是研究岩石的力学性状和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论科学。

岩石：是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然体。

岩体：由结构面和结构体组成的地质体。

结构面：指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面。

岩石结构：岩石矿物颗粒的大小、形状、表面特征、颗粒相互关系、脉结类型等。

软化系数指岩石试样在饱水状态下的抗压强度σcw 与在干燥状态下的抗压强度σc 之比 弹性模量E;单向受压时，弹性变形范围内正应力与轴向应变之比
变形模量：单向压缩时，轴向应力与轴向总应变的比值
泊松比：岩石在单轴压缩条件下横向应变与纵向应变之比
抗压强度岩石试件在单轴受压条件下出现破坏时，试件单位面积上所能承受的最大压应力 抗拉强度：岩石试件在单轴拉伸条件下出现破坏时，试件单位面积上所能承受的最大拉应力 抗剪强度：岩石试件在剪切荷载作用下，抵抗剪切滑动破坏的能力。

流变性：指在外力不变的条件下，岩石应力或应变随时间而变化的性质。

蠕变：当应力保持恒定时，应变随时间延长而增大。

准岩体强度：由完整岩石试件的强度和岩石完整性系数K 确定。

完整性系数(龟裂系数)——根据弹性波在岩体和该岩石试件中的传播速度比。

普氏系数：f=σC/10
原岩应力：原岩中天然赋存的应力称为原岩应力，又称为初始应力、天然应力或地应力 自重应力：地壳上部各种岩体由于受到地心引力的作用而产生的应力。

它是由岩体自重引起的
构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力.
侧压系数：某点水平应力与垂直应力的比值.
狭义地压 ：因围岩位移和冒落破坏而作用在支架上的压力
广义地压：将巷道无支护条件下原岩对围岩的压力
地压现象：围岩发生变形、出现裂隙、断裂冒落和支架破坏的现象
次生应力（二次应力）岩体开挖扰动了原岩的自然平衡状态，使一定范围内的原岩应力发生变化，变化后的应力称为次生应力或二次应力。

变形地压 ：岩体受支架约束而产生的对支架的压力
散体地压：如果假设支架，冒落下的岩体会以重力的方式作用在支架上。

此时支架所承受的压力。

崩落角：指地表裂缝区的最边缘至井下采空区下部边界线的连线与水平面所成的夹角。

移动角：地表位移边界线至采空区下部边界线的连线与水平面所成的夹角。

问题 1. 岩石与岩体的区别。

岩石是矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体。

岩体，是指一定工程范围内的自然地质体，它经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用，并在
％钻孔总长度
以上岩芯累计长度10010⨯≥=cm RQD
地应力的长期作用下，在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹岩体是非均质各向异性体；岩体内部存在着初始应力场；岩体内含有各种各样的裂缝系统，处于地下环境，受地下水等因素的影响。

2.影响岩石单轴抗压强度的因素
（1）岩石本身(矿物、结构、构造)
（2）.岩石的环境条件：风化程度、含水量
（3.）实验条件：试件形状和尺寸，加载速度，温度，试件的端部效应
3.什么是真三轴与假三轴试验
假三轴试验的应力状态为s1>s2＝s3>0,即岩石试件受轴压和围压作用。

真三轴:s1>s2>s3>0,即岩石试件在三个彼此正交方向上受到不相等的压力。

4.岩石的变形特征，全应力--应变曲线（如何获得，曲线特征，有何意义)
岩石的变形特征: 弹性,塑性,粘性,脆性,延性
一般通过岩石变形试验得到。

工程意义：岩石破坏后不会完全失效，还具有承载能力—残余强度；判断岩爆
5.典型蠕变曲线（可以分为几个阶段和及含义）
3个阶段，瞬时弹性变形阶段(OA)，初始蠕变阶段(AB)，等速蠕变阶段(BC)
6.流变模型的基本元件（有哪几种，分别用什么表示）
3种基本的流变元件，弹性元件--------用弹簧表示；粘性元件---------用一个带孔的充满粘性液体的活塞或阻尼器来表示；塑性元件-------用一个摩擦片表示
7.强度准则----------莫尔库伦强度理论的基本观点，强度曲线形式，该理论的优点和缺点
（1）岩石破坏的根本原因是剪切，岩石抵抗剪切破坏的能力还与正应力有关（2）认为岩石的破坏取决于s1和s3，而与s2无关，岩石的强度曲线是一系列极限莫尔圆的包络线。

优点：强度曲线不平行于s轴，说明岩石的破坏不仅与剪应力有关，还与正应力(摩擦)有关。

符合实际情况。

2. 强度曲线单调增大，说明了强度随围压增加这一事实。

三向等压下的摩尔圆是s轴上的一个点，不会破坏，与试验相符3. 很好的反应了岩石抗拉能力远小于抗压能力的特点。

缺点：1.认为破坏与中间主应力s2无关，不符合事实，与真三轴的试验结果不符。

2. 未考虑结构面的影响，使对节理发育岩体破坏面的判断结果与实际偏差较大。

3.认为岩石破坏均为剪切型，对受拉区研究不够，不适合拉伸破坏情况。

8.为什么要进行岩体分类，常用的有哪几种分类方法
为岩体工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。

普氏分类法，按岩石质量指标（RQD）分类，宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类（RMR分类系统）,Q 值岩体质量分类法。

9.地压的分类，地压两阶段
变形地压，散体地压，冲击地压，膨胀地压。

变形地压和散体地压实质上是地压发展过程的两个阶段，是在不同性质的岩体中，不同应力状态下地压显现的不同形式。

10.根据围岩应力分布特点可将围岩分为哪几个区
松动区，塑性强化区，弹性变形区，原岩应力区
11.围岩与支架共同作用原理实质及要点
围岩与支架形成一个共同承载体，二者相互依存、相互制约，共同变形，共同承受全部地压。

要点：（1）围岩对支架的作用力（地压），等于支架对围岩的反作用力（支护抗力），两者作用力大小相等、方向相反；
（2）巷道周边的位移量，等于支架的被压缩量；
（3）围岩对支架所施加的压力，不仅与围岩本身的性质有关，也与支架的刚度有关。

（4）在围岩稳定条件下，若原岩应力为p0，支护抗力为pi，则围岩自承能力为p0- pi
12.原岩和围岩的定义及区分原则
原岩：未经工程开挖（采动）扰动的岩体。

围岩：开巷（采动）后，初始应力发生显著变化的区域，在此范围内的岩体。

区别原则：原岩是未经开挖扰动的岩体，围岩是开挖后影响的岩体。

13.普氏理论（自然平衡拱理论）及自然平衡拱形态
由于受弱面切割的影响，岩体既不是连续介质，也与完全松散的介质有区别，而是具有一定粘结力的松散介质。

巷道开挖后，由于应力的重新分布，部分围岩发生破坏，巷道顶部岩体冒落，而顶板岩体的冒落是有限的；冒落到一定程度后，顶板形成拱形而稳定下来，即自然平衡拱。

而且自然平衡拱的形状是一条抛物线。

14.采场地压的处理方法并解释
处理方法;（1）合理确定采场断面形状及矿房、矿柱参数。

正确的地压控制方法，应是在保证回采矿房安全的条件下，最大限度地回收矿石。

（2）支撑与岩体加固，在回采不稳定矿体时，用人工支护回采工作空间，防止冒落。

3）利用免压拱控制采场地压。

（4）合理的回采顺序。

5）充填。

（6）崩落。

15.新奥法施工（基本原理，原则）
基本原理：新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。

原理：（1）充分保护围岩，减少对围岩的扰动（光面爆破）。

（2）充分发挥围岩的自承能力。

（3）尽快使支护结构闭合。

（4）加强监测，根据监测数据指导施工。

原则：即“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”。