岩土工程复习题及答案

1.简述采矿工程中岩体力学的特点。

①采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；②对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；③矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点2.绘图并说明岩石的应力-应变全过程曲线。

3.3、简述岩石在三向压力作用下的变形规律。

1、裂隙压密阶段(OA)。

曲线上凹，体积缩小；A点：压密极限2、线弹性变形阶段(AB)。

呈直线，体积仍缩小；B点：弹性极限3、微裂隙稳定发展阶段(BC)。

近似线弹性，体积变形由缩小转为增大，发生“扩容”；C点：屈服极限屈服点：岩石从弹性变为塑性的转折点4、非稳定发展阶段(CD)5、裂隙扩展、新裂隙产生，体积膨胀加剧，显示宏观破坏迹象，岩石承载能力达到极限；D点:峰值强度/强度极限，即单轴抗压强度6、残余强度阶段(DE)岩石全面破坏，承载能力下降，但尚有承载力，此为岩石材料特点之一岩石三向压力（σ1＞σ2=σ3）作用下变形规律1随着围压（σ2=σ3）增大，岩石抗压强度显著增加；2随着围压（σ2=σ3）增大，岩石变形显著增大；3随着围压（σ2=σ3）增大，岩石弹性极限显著增大；4随着围压（σ2=σ3）增大，岩石性质发生变化：由弹性→塑性4. 解释岩石的不稳定蠕变曲线，试述如何利用它进行岩体工程破坏的预报？5. 绘图并说明岩石力学介质常用的理论模型。

①岩石自身性质 ⑴ 虎克体——弹簧元件 理想弹性元件，呈线弹性，完全服从虎克定律，其力学关系为由于弹性模量E 为常量，故变形与时间无关，有dtd E dt d εσ=⑴ 过渡蠕变阶段（Ⅰ）在加载瞬间有一弹性变形ε0，继而以较快的速度增长，随后蠕变速度逐渐降低，并过渡到等速蠕变阶段。

若在此阶段内卸载，则会出现瞬间弹性变形（PQ 段），和通过一段时间才能恢复的变形（QR 段） ⑵ 稳定蠕变阶段（Ⅱ）变形缓慢，应变与时间近于线性关系，变形速度保持恒定若在此阶段卸载，则不仅出现瞬间的弹性恢复（TU 段）和弹性后效（UV 段），还会有不可恢复的永久变形残留 ⑶加速蠕变阶段（Ⅲ）蠕变速度加快，内部裂隙迅速发展，促使变形加剧，直到破坏 * 利用蠕变曲线进行岩石工程破坏预报。

若发现岩体某部分位移速度开始由等速转入加速发展时，表明即将发生破坏；若给出加速蠕变起始点时间，及时撤离，可避免灾难发生⑶ 牛顿体——阻尼元件 是一种理想的粘性流体，其流动性质服从牛顿粘性定律，即粘性体的流动速度（或应变速度）与应力成比例关系：η——液体粘性系数⑵ 库仑体——摩擦元件理想塑性体，其力学关系为：⎩⎨⎧≥∞→<=)()(000σσσσεσ0——屈服极限6．影响岩石单向抗压强度的因素有哪些？①岩石自身性质矿物组成、粒间连接、岩性、结构特征、颗粒大小及形状、风化程度、微结构面、……②实验条件断面形状：(强度)圆形>六边形>四边形>三边形试件 尺寸效应：尺寸大，强度低；h/D 增大，强度降低 加荷速率：强度常随加荷速率增大而增高 端面条件：端面效应层理结构：强度各向异性（垂直/平行层理）温/湿度： 含水量高，强度低；温度高，强度越低7. 什么叫软化系数？岩石饱水状态的抗压强度Rw 与岩石干燥状态的抗压强度Rd 之比：软化系数表征岩石软化性的指标，软化系数值越小则岩石的软化性越强。

8. 什么是岩石的强度理论？主要是用于解决岩石在复杂应力状态下的破坏判据和准则问题，将复杂原因产生的破坏问题用一些简单的准则加以描述和计算。

岩石的强度理论有：最大伸长线应变理论，库仑-莫尔强度理论，格里菲斯强度理论。

9. 岩石主要破坏类型？拉伸破坏和剪切破坏 ⑴ 拉抻破坏岩石破坏的根本力学原因在于拉应力＞岩石抗拉强度极限这种破坏的特点是：破坏时沿断裂面发生拉开运动，出现张开的裂缝，故又称为张性破坏 ⑵ 剪切破坏直接由剪切作用产生压缩作用衍生的剪切应力产生其特点是：破坏时沿断裂面发生相互错动；断裂面通常呈现成对的交叉裂缝，且X 形剪切裂隙的锐角总是对着最大主应力方向，破坏角α总是大于45°。

10. 莫尔-库仑强度理论的基本含义是什么？试评述该理论的优缺点。

库仑理论 材料破坏是由剪应力引起的，当材料内部某斜截面上的剪应力τ达到材料的抗剪强度Ss 时，将沿该斜截面发生剪切破裂。

材料抗剪强度条件表示为 莫尔理论 材料在复杂应力状态下发生破坏，是由于材料在外载荷作用下，沿某一斜截面上的剪应力达到某一极限值造成的，并且破坏也与剪切面上正应力有关 只有当τ≥Ss 时，材料才会沿此斜截面发生剪切破坏。

沿此剪切面上的剪应力不仅要克服岩石颗粒间的粘聚力，而且还要克服沿此面上的摩擦阻力。

1≤=d w R R R K CS s +ϕσ=≥τtan )(σ=f S s对莫尔强度理论的评价——优点将岩石受压、受拉、受剪的应力状态与强度条件结合，以判断岩石在某应力状态下是否发生破坏，以及破坏的方向岩石强度曲线与正应力有关，能比较真实地反映岩石的抗剪特性 岩石在三向等拉时会破坏岩石在三向等压时，是不会破坏的 对莫尔强度理论的评价——不足忽略中间主应力σ2影响，与实验结果有一定出入✓ 没有反映出岩石中存在结构面时，对岩石强度的影响✓ 只适用于剪切，对受拉区研究不够充分，不适用于膨胀或蠕变破坏 11. 岩石与岩体的区别是什么？如何分析岩体结构面强度？岩体是由结构面及其所围限的岩块(结构体)所组成 具有一定的结构是岩体的显著特征之一岩体中存在着复杂的天然应力状态和地下水，这是岩体与其他材料的根本区别之一 （一）结构面抗剪强度在垂直结构面方向施加恒定荷载P ，沿结构面方向施加水平推力T ，试件沿结构面发生滑移。

试件剪断时最大水平推力T 除以断裂面面积A ，即为结构面抗剪强度用同种岩石的不同试件，可获得一组沿结构面破坏时的正应力σn 和剪应力τn ，据此绘出结构面强度曲线（二）结构面抗摩擦强度结构面抗摩擦强度，实质为Cj =0时的结构面抗剪强度利用已做完抗剪强度的试件再重复作一次抗剪试验，即可测出结构面上的抗摩擦强度根据一组试验资料，可获得一条通过σ-τ坐标原点的斜直线，其表达式为 12. 描述结构面状态的指标？A 结构面的产状、形态；B 结构面的延展尺度；C 结构面的密集程度；D 结构面的填充物； 13. 什么是龟裂系数？它的大小一般反映什么含义？根据弹性波在试件中和在岩体中的传播速度比，可判断岩体中裂隙发育程度，此比值的平方称为龟裂系数（或称岩体完整性系数），以K 表示V 、v ——分别为弹性波在岩体和岩石中传播的纵波速度 K 可判断岩体的完整程度，对岩体进行分类：岩体种类 龟裂系数K 完整 >0.75 块状 0.45~0.75 碎裂状<0.452)(v V K =A T =τjj s C S +=ϕσtan j so S ϕσtan =14. 绘图并说明岩体的应力-应变全过程曲线。

⑵ 弹性变形阶段（AB 段）经过压密阶段后，岩体由不连续状态进入连续状态，呈现弹性变形 B 点的应力称为弹性极限 ⑶ 塑性变形阶段（BC 段）应力-应变曲线呈向下弯曲状。

即使荷载增加不大，也会产生较大的变形。

C 点的应力称为强度极限 ⑷ 破坏阶段（CD 段）出现岩体应力释放过程，宏观上表面为破裂 岩体在破裂时应力并不是突然下降，在破裂面上尚存一定摩擦力，使岩体仍具有承载能力，直至最终达到岩体的残余强度 15. RQD 指标的含义是什么？长度在100cm （包含10cm ）以上的岩心累计长度占钻孔总长度的百分比，称为岩石（岩心）质量指标（R.Q.D ） 根据钻探时的岩心完好程度来判断岩体的质量，对岩体进行分类, R.Q.D 值越大岩石质量越好。

16. 解释对岩体进行工程分类的原因？由于组成岩体的岩石性质不同，以及岩体中弱面发育情况的差异，致使岩石力学性质比较复杂，为了便于研究岩体并运用于工程实际，必须对岩体进行分类。

通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。

17. 什么是原岩应力？习惯上将原岩应力分为哪两类？存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，又称初始地应力或地应力 主要包括由岩体重量引起的自重应力和地质构造作用引起的构造应力等 18. 目前获得原岩应力状态最可靠的方法是什么？获得原岩应力状态最可靠的方法是原位测量19. 什么是侧压系数？侧压系数能否大于1？从侧压系数值的大小如何说明岩体所处的应力状态？ 书p5720. 如何进行围岩局部稳定计算？块体极限平衡理论计算围岩压力 步骤：①运用地质勘探手段查明结构面产状和组合关系，并求出结构面的c 、φ值 ②对临空的结构体进行稳定性分析，找出可能滑移的结构体（危岩） ③采用块体极限平衡理论进行压力计算 +P74o∙∙∙∙AB CD⑴ 裂隙压密阶段（OA 段）原有裂隙受压闭合，出现不可恢复的残余变形，形成非线性上凹状压缩变形曲线，表现出弹塑性并存的特点 A 点的应力称为压密极限εσ(%)10010...⨯=钻孔长度以上岩心累计长度cm D Q R梯形块体稳定性分析（a ）结构面1和2分别具有长度l1和l2，抗剪力为τ1和τ 21. l1和l2面上各种应力均为均匀分布2. 岩块受两个面的夹持作用，即抗滑力τ=τ1+τ 23. 在自重作用下，作用于l2面上的法向压力较小，故岩块l2面一般只考虑粘聚力，不考虑摩擦力l1面上的抗滑力： l2面上的抗滑力： 式中：Q 为滑动岩体的重力φ1和c1分别为l1面上的内摩擦角和粘聚力 c2为l2面上的粘聚力21. 如何进行岩基的抗滑稳定计算？ 22. 岩坡破坏型式分为哪几类？岩石斜坡常见的破坏类型岩石崩塌、平移滑动、旋转滑动、岩块流动和岩层曲折 23. 如何进行岩坡平面滑动的力学稳定分析？平面滑动的力学稳定分析——刚体极限平衡法 a) 平面剪切的力学分析 b) 楔体滑动的力学分析 c) 滑面的组合分析24. 根据搬运和沉积方式的不同，可将第四纪土分为哪两类？可分为残积土和运积土两大类。

25. 根据搬运的动力不同，运积土可分为几类？坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积土、海相沉积土、冰积土、风积土 26. 试述残积土的特点。

残积土是指母岩表层经风化作用破碎成为岩屑或小颗粒后，未经搬运，残留在原地的堆积物。

特征是颗粒表面粗糙、多棱角、粗细不均、无层理 27. 试述弱结合水的性质及其工程意义？位于强结合水外侧，受颗粒表面电场吸引，但电场作用力随远离颗粒而减弱，厚度<0.5μm ，密度1.0～1.7g/cm3不能传递静水压力，呈粘滞状态；受力时能由水膜较厚处缓慢转移到水膜较薄处，亦可因电场引力作用而从一个土粒的周围转移到另一个土粒的周围。