论述题-重大-岩石力学-历年

三、论述题
1、结合岩石力学与工程实际，简要叙述工程岩体结构面的基本力学属性（2003）（看ppt）
结构面是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。

其工程力学性质主要包含三个方面：法向变形、剪切变形、抗剪强度。

2、论述岩石的流变性以及蠕变变形曲线特征（2004，2006，2009）或：简要说明岩石的流变性(2005,2008)或：简要论述岩石的蠕变特征（2003）
岩石的流变性：就是指岩石的应力-应变关系与时间因素有关的性质，包括蠕变、松弛与弹
性后效三个方面。

蠕变：当载荷不变时，变形随着时间而增长的现象；
松弛：当应变保持不变时，应力随着时间增长而减小的现象；
弹性后效：当加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。

当岩石在某一较小的恒定载荷持续作用下，其变形量虽然随时间增长而有所增加，但蠕变
变形的速率则随时间增长而减小，最后变形趋于一个稳定的极限值，这是稳定蠕变。

当荷载较
大时，蠕变不能稳定于某一极限值，而是无限增长直到破坏。

这是不稳定蠕变，根据应变速率
不同，分为以下三个阶段：(附上图)
1减速蠕变阶段(ab段)：应变速率随时间增加而减小
2等速蠕变阶段(bc段)：应变速率保持恒定
3加速蠕变阶段(cd段)：应变速率迅速增加直到岩石破坏
稳定蠕变和不稳定蠕变的临界应力为岩石的长期强度。

3、论述岩石在复杂应力状态下的破坏类型，并阐述其在工程岩体稳定性研究中的意义（2004）
在关于岩石破裂的所有讨论中，破裂面的性质和描述是最重要的，出现的破裂类型可用下图中岩石在各种围压下的行为来说明。

在无围压受压条件下，观测到不规则的纵向裂缝[见图(a)]，这个普通现象的解释至今仍然不十分清楚；加中等数量的围压后，图(a)中的不规则性态便由与方向倾斜小于45度角的单一破裂面所代替[图(b)]，这是压应力条件下的典型破裂，并将其表述为剪切破坏，它的特征是沿破裂面的剪切位移，对岩石破裂进行分类的Griggs和Handin(1960)称它为断层；因为它符合地质上的断层作用，后来有许多作者追随着他们；然而，更可取的似乎是限制术语断层于地质学范围，保留术语剪切破裂于试验范围更好；如果继续增加围压，使得材料成为完全延性的，则出现剪切破裂的网格[图(c)]，并伴有个别晶体的塑性。

破裂的第二种基本类型是拉伸破裂，它典型地出现于单轴拉伸中，它的特征是明显的分离，而在表面间没有错动[图(d)]。

在较为复杂的应力条件下出现的破裂，可以认为上述类型之一或其它。

如果平板在线载荷之间受压[图(e)]，则在载荷之间出现一个拉伸破裂，如果这些载荷是由环绕材料的外套挤入材
料的裂缝中引起的，则将破裂表述为侵入破裂，当检查图(a)情况中的破裂面时，它们中的一些部分有剪切破裂的状态。

而其他一些部分显然是拉伸破裂。

岩石破裂中，注意力还将集中于重要的扩容现象，它发生于岩石试件的单轴和三轴受压期间．通常，在三轴试验中，围压是由流体通过一个刚度可忽略不计的不渗透膜来施加的，在这样的试验中，试件的径间膨胀和扩容显然不会由于围压的增加而被局部或均匀地阻挡；如果试件被更多的岩石包围，象实际情形中听发生的那样，那就将是这种情况，不管围岩是否破坏，预料它所提供的阻力会有增加最小主应力值的效应，因此趋于阻止破坏和集中破裂于有限的体积内。

4、论述影响岩石力学性质的主要因素（2005，2006）
论述影响岩石力学性质的因素很多，如水、温度、风化程度、加荷速度、围压的大小、各向异性等等，对岩石的力学性质都有影响。

如下：
1水对岩石力学性质的影响。

主要表现在连接作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用；
2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，强度也降低；
3 加荷速度对岩石力学性质的影响。

加荷速度越大，测得的弹性模量越大，获得的强度指标值越高。

4围压对岩石力学性质的影响。

围压的增大使得岩石的变形、强度和弹性极限都有显著的增大
5随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低；
6 风化对岩石力学性质的影响。

产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生变化。

5、论述在单轴压缩载荷作用时岩石试件的端部约束效应（2005，2010）
由于岩石材料与铁板之间的泊松比值存在差异，这将在试件端面与铁板之间的接触面上产生摩擦力，该摩擦力将影响岩石试件的横向变形和岩石试件端面附件区域的应力状态。

由于该摩擦力的存在，导致岩石试件内部应力分布不均，致使岩石试件并非只产生纵向劈裂破坏（亦称拉伸破坏），还有可能产生X状共轭斜面剪切破坏和单斜面剪切破坏等破坏形式。

为了尽量减小试件端面与铁板之间的接触面上产生摩擦力，以保证岩石试件端面附件区域的应力状态也为单向受力状态，必须要在试件端面与铁板之间的接触面上添加缓冲材料。

国际岩石岩石力学学会建议在试件端面与铁板之间使用与同样直径大小的钢件垫块。

6、详述岩石试件在单轴压缩荷载作用下破坏时，试件可产生的三种破坏形式（2007）
岩石在单轴压缩荷载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。

试件在单轴压缩荷载作用下破坏的三种形式：
1. X状共轭斜面剪切破坏，如图b
2. 单斜面剪切破坏，如图c
这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的，因而被视为剪切破坏。

3. 拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生拉应力。

这是柏松效应的结果。

这种类型的破坏就是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。

如图d
7、论述岩体结构的基本类型（2008）
77页中从“这个分类依据可以具体说明如下”后面。

到“2.2.2分类方案”以前，就按书上格式答。

8、什么是岩石的岩石的应力——应变曲线?简要说明岩石应力——应变全过程曲线的基本
特征(在单向压缩荷载条件下，岩石的应力——应变曲线可分为哪四个阶段？)（2004，2006,2008）
全应力应变曲线：岩石试件在单轴压缩荷载作用下直到破坏的全过程的应力应变关系曲线，包括破坏前和破坏后部分。

四个阶段：书上53页（附图）
9、研究应力-应变全过程曲线的意义是什么？
51页用黑笔划了的部分
四、计算题
2007年：
某均质岩石的强度曲线为：c +=φστtan ，其中，MPa c 40=，φ=30°，试求在侧向围岩应力MPa 203=σ的条件下，岩石的极限抗压强度及破坏面的方位，并用莫尔圆表示。

（sin30°=0.5，cos30°=0.866）
2008年：
设莫尔（Mohr ）理论的强度包络线为一直线，ϕ、c 分别为岩石的凝聚力和内摩擦角，试证明：
1、岩石的强度条件为：
ϕσσϕσσsin 23
131=++⋅-ctg c 2、岩石的单轴抗压强度ϕσ、与c c 之间的关系为：
⎪⎭⎫ ⎝
⎛-︒=2452ϕσtg c c 2011年：
1.某均质岩石的强度曲线为：c +=φστtan ，其中，C=30MPa ，φ=30°，试求在侧向围岩应力MPa 103=σ的条件下，岩石的极限抗压强度及破坏面的方位角。

（注：sin30°=0.5，cos30°=0.866）（答案：60°）
2.在岩体内某一点的应力值为：MPa x 70.14=σ，MPa y 20.8=σ，MPa xy 45.2=τ，按照平面应变考虑，试确定其主应力大小与方位角。

（答案：15.52，7.38,18.5°）
一、 什么是岩石的水理性？如何描述岩石的水理性？（2010）（20分
回答要点：
1. 岩石的水理性的定义；（3分）
2. 岩石的天然含水率；（2分）
3. 岩石的吸水性（定义、吸水率、饱水率和饱水系数）（6分）
4. 岩石的透水性（定义、渗透系数）（3分）
5. 岩石的软化性（定义、软化系数）（3分）
6. 岩石的抗冻性（定义、抗冻系数）（3分）
二、试评述单轴压缩载荷作用下的端部约束效应。

（20分）
回答要点：
1.单轴压缩载荷条件的定义；（2分）
2.材料的泊松效应；（4分）
3.岩石受载端面与钢压板间的摩擦力；(5分,其中示意图2分）
4.岩石端面的复杂应力状态分析；（5分,其中示意图2分）
5.改善端面约束效应的主要方法。

（4分）
三、试述莫尔（Mohr）强度理论的基本内容，并评述之。

（20分）
回答要点：
1.岩石强度理论的定义（包括对强度理论（2分）、强度准则(破坏条件)（1分）、
强度曲线（曲面）（1分）等的解释）及其一般数学表示方法（2分）
2.莫尔（Mohr）强度理论的基本观点（3分）及基本函数关系（|τ|=f（σ））（1
分）
3.莫尔（Mohr）强度包络线（2分）及其拟合（包括双直线、二次抛物、双曲线
等）（3分）
4.莫尔（Mohr）强度理论的优缺点（4分）及其适用性讨论（1分）。