岩石力学2复习总结题

第一章 复习思考题

1、岩块具有哪些力学特征？

答：1.岩块的力学性质与组成岩块的矿物成分及其相对含量有关。一般来说，含硬度大的粒柱状矿物愈多，岩块强度越高。含硬度小的片状矿物越多，岩块的强度越低。

2．胶结连接的岩块强度 硅质胶结>铁质、钙质胶结>泥质胶结

3.岩块的力学性质与组成岩块的岩石结构构造有关。颗粒形状 强度：粒状、柱状>片状>鳞状。 颗粒大小 强度：粗粒<细粒

4.岩块的力学性质与岩块的微结构面发育程度有关，微观结构面削弱岩块强度，导致各向异性

5.岩块的风化程度对岩块力学性质也有影响。导致岩块的硬度降低，抗变形能力减弱，渗透性增加

2、软弱结构面具有哪些地质特性？

答：1.由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构2.粘粒含量很高

3.含水量接近或超过塑限

4.密度比原岩小

5.常具有一定的胀缩性

6.力学性质比原岩差

7.强度低8.压缩性高9.易产生渗透变形

3、结构面特征对岩体性质的影响是什么？

答：1.产状：常用走向，倾向和倾角表示，结构面与最大主应力之间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。当结构面与最大主平面的夹角β为锐角时，岩体将沿结构面滑移破坏；当β=90°时则表现为平行结构面劈裂拉张破坏；β=0°表现为横切结构面产生剪断岩体破坏2.连续性：常用连续性系数K ，迹长和面连续性系数表示，K 在0~1之间，K 值愈大说明结构面连续性愈好，当 K=1时，结构面完全贯通。结构面的连续性对岩体的变形、变形破坏机理、强度及渗透性有很大的影响。3.密度：密度控制着岩体的完整性和岩块的强度。一般的，结构面发育越密集，岩体的完整性越差，岩块的块度愈小，进而导致岩体的力学性质变差，渗透性增强4.张开度：使结构面实际接触面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。当结构面张开且被外来物质填充时，则其强度主要由充填物决定5.形态：结构面的形态对岩体的力学性质及水力学性质存在明显的影响。

6.充填胶结：结构面经胶结后，总的来说力学性质有所改善。

4、《岩土工程勘察规范》（国标GB50021-2001）用哪两个指标来评价岩块的风化程度 答：波速比v k 和风化系数f k

风化程度（硬质岩石按波束指标的风化分级）

全风化;强风化；中等风化；微风化；未分化

5、岩体的定义是什么？

答：在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面组成的具有一定结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。

6、按结构类型划分岩体有哪五种？

答：整体状结构，块状结构，层状结构，碎裂结构，散状结构等五种类型。

7、为什么要进行岩体工程分类？岩块和岩体的工程分类方法有哪些？

答：总的来说是为工程服务。岩体工程分类既是工程岩体稳定性分析的基础，也是岩体工程地质条件定量化的一个重要途径

岩块工程分类方法：（1）迪尔和米勒的双指标分类（2）按岩石强度分类

岩体工程分类方法：（1）岩体质量分级（2）洞室围岩分类（3）岩体地质力学分类

（4）巴顿岩体质量分类

第二章 复习思考题

1、岩石密度对岩石力学性质有何影响？

（岩石密度分为颗粒密度和块体密度）

答：1.密度越大，岩石强度越高2.密度大小也决定于地下工程的几何尺寸及其布置

2、岩石空隙性对岩石力学性质有何影响？

答：（1）一般来说，空隙率愈大，岩块强度愈大，塑性变形和渗透性愈大（2）空隙率越大岩石抗风性降低（3）对可溶性岩石来说，空隙率愈大岩石力学强度愈小并且其透水性增强（4）空隙中充填物的存在，形成软弱结构面

3、岩石的吸水率、饱水率和饱水系数有何区别？

答：（1）吸水率：指的是岩石试件在常温常压下自由吸入水的质量与岩样干质量之比

（2）饱水率：指的是岩石试件在高压或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比

（3）饱水系数：岩石的吸水率与饱和吸水率之比

4、岩石软化性对岩石力学性质有何影响？

答：岩石软化性：指岩石浸水饱和后强度降低的性质；常用软化系数KR 表示。

影响：1.KR 愈小，岩石软化性愈强。在水的作用下岩石承载能力降低2.KR 愈小，岩石的抗冻性和抗风化能力越差3.KR 愈小，岩石的工程地质条件愈恶劣工程稳定性也越差。

5、岩石透水性与哪些因素有关？它对岩石力学性质有何影响？

答:用渗透系数K 表示透水性K=U/J(U 为渗透流速J 为水力梯度),影响因素岩石中空隙的大小，数量、方向、及连同情。透水愈大，岩体力学性质愈差，强度愈低

6、如何表征和计算岩石的密度、空隙性、吸水性、软化性和透水性。

岩石的密度：1、颗粒密度(ρs)ρs= ms/Vs 2、块体密度(ρ) ρ=m/V

空隙性用孔隙率（n ）表征

总空隙率(n)

总开空隙率(no) 大开空隙率(nb) 小开空隙率(na) 闭空隙率(nc)

吸水性用吸水率(Wa)表征岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量(mw1)与岩样干质量(ms)之比，用百分数表示 %10000?=V

V n v %100?=V

V n vb b b va a n n V V n -=?=0%1000%100n n V V n vc c -=?=%100)1(%100?-=?=s d v V V n ρρ

软化性用软化系数(KR)为岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗压强度(σc)的比值

透水性用渗透系数（K ）

第三章 复习思考题

1、在单轴压缩连续加载条件下，岩块变形有何特征？结合应力--应变曲线分阶段加以阐述。

答：1.孔隙隙压密阶段，OA 曲线上凹曲线斜率随之增加而增大，表明岩块中微裂隙被压密，形成早期非线性形变2.弹性变形阶段（AB 段)曲线呈直线，表明岩块变形随σ成正σ o A B

C

D E

ε(+) ε(-) εL εV

εd %10021?=w w a m m W c cw R

K σσ=KJ

U =

比例增加，且为弹性形变。3.微破裂稳定发展阶段（BC段）：曲线偏离直线，表明岩块内出现新的微裂隙，并且随σ增加而逐渐发展为塑性变形4.非稳定破裂发展阶段（CD段）曲线下凹，微破裂的发展出现了质的变化。由于破裂过程造成的应力集中效应显著岩块内微裂隙不断发展，直到试件破坏5.破坏后阶段（D点以后阶段）：曲线反向下凹，表明岩块内部结构完全破坏，形成宏观破裂面，变形主要表现为，沿宏观破裂面的块体滑动，但岩块并不完全失去承载能力。

弹性型弹-塑性型塑-弹性型

2、在单轴压缩连续加载条件下，峰值前岩块应力--应变曲线的基本类型有几种？

塑-弹-塑性型1 塑-弹-塑性型2 弹性-蠕变型

答：共有六种类型：1.直线型，曲线不发生明显弯曲，且以弹性变形为主。一般的，致密、坚硬的岩石表现出这种类型；2.下凹形，曲线开始为直线，当应力增大到一定值以后，变下弯，直到破坏，为弹——塑性变形。一般的，较坚硬而少裂隙的岩石为这种类型；3.开始为上凹型曲线，随后变为直线，直到破坏，没有明显的屈服段。为塑-弹性型变形，坚硬而有裂隙发育的岩石表现出出此类型4.S型，中部比较陡，较长的直线段而两端曲线段较短为塑—弹—塑变形，是某些坚硬变质岩常见的变形曲线5.S型，中部较缓而两端曲线较长，为塑—弹—塑变形，某些压缩性较高的岩石表现出此类型；6.开始为一很小的直线段，随后就出现不断增长的塑性变形和蠕性变形，为弹—蠕变形。是盐岩等蒸发岩、极软岩等的特征曲线。

3、变形模量及泊松比的定义及测定方法是什么？

答：变形模量：在单轴压缩条件下轴向压应力与轴向应变之比1.σ—ε曲线为直线类型时，变形模量用弹性模量E表示，即E=σ/ε 2.当σ—ε曲线为非直线性时，变形模量用初始模量，切线模量、割线模量表示，即1.初始模量（Ei）：值曲线原点处的切线斜率。Ei=σi/εi；2.切线模量（Et）：指曲线上中部直线段的斜率，Et=（σ2-σ1）/（ε2-ε1）；3.切割模量（Es）：指曲线上（σc/2）处的点与原点连线的斜率：Es=σ50/ε50；泊松比：在单轴压缩条件下，横向应变εd与轴向应变εL之比：μ=-εd/εL

4、论述三轴压缩条件下岩石变形与破坏特征与单轴压缩的不同之处。

不同之处：1.岩石破坏前的应变随围岩压增大而增加2.岩石塑性变形随围岩压增大而增大3.岩石的物态也随围压变化而变化；一般的，随围压增大，由脆性状态向延性流动状态变化4.随围压增大，岩块的变形模量和泊松比都有一同程度的提高5.岩块在三轴压缩条件下破坏型式大致分为脆性劈裂，剪切及塑性流动三类。

5、何为流变、蠕变、应力松驰及弹性后效？

答：流变：指在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力随时间变化的现象，包括蠕变，松弛，弹性后效。(1)蠕变：指岩石在恒定载荷作用下，变形随时间逐渐增大的现象(2)松弛：指应变一定时，应力随时间逐渐减小的现象(3)弹性后效：指弹性变形在卸荷后经过一段时间才能恢复的现象（应变恢复总是落后于应力）

6、论述蠕变三阶段的变形特征。

答：蠕变的曲线特征：划分为三个阶段1.AB段初始蠕变阶段2.BC段等速蠕变阶段3.CD 段加速蠕变阶段

7、影响蠕变性质的因素有哪些？如何影响？

答：影响因素1.岩性，岩石本身性质是影响其蠕变性质的内在因素2.应力：对同一种岩石来说，应力大小不同，蠕变曲线的形状及各阶段的持续时间也不同3.温度，温度上升，岩石总应变与等速阶段应变速率都明显增加了，另外，岩性不同岩石的总应变及蠕变等

速率随温度增加幅度也不同4.湿度：一般情况下湿度大的岩石比湿度小的岩石蠕变速率大且随溶液性质不同而不同。

8、在单轴压缩循环加载条件下，当卸荷应力值不同时，岩块变形有何特征？

答：1.当卸载点P的应力值低于岩石弹性极限（A）时，则卸载荷曲线将基本上沿加荷曲线返回到原点，表现为弹性恢复2.当卸载荷点p的应力值高于岩石弹性极限（A）时，则卸载曲线偏离原来的加荷曲线，也不能回到原点，其变形包括弹性变形εe和塑性变形εp，此时有

Ee=σ/εe；E=σ/（εe+εp）

9、如何测定岩石单轴抗压强度并分析测定单轴抗压强度的影响因素。

答：测定方法：抗压强度试验与点荷载试验

影响因素：1.岩石本身性质方面的因素（矿物组成，结构构造、颗粒大小、连接及微结构发育、密度、风化程度等）2.实验条件方面的因素：（1）试件的几何形状及加工精度：断面形状强度：圆形>六边形>四边形>三角形，试件尺寸越大，岩块强度越低即尺寸效应。试件的高径比，即试件高度（h）与直径或边长（D）的比值，随高径比的增大，岩块强度降低。（2）加荷速率：强度随加荷速率增大而增高（3）端面条件：端面条件对岩块强度的影响，称为端面效应（4）湿度和温度：含水量越高，强度越低。一般来说，温度升高，岩石脆性降低，粘性增强，岩块强度也随之降低（5）层理结构：岩块的强度因受力方向不同而有差异。

10、岩块剪切强度参数有哪两个？它们在直剪和三轴试验中是如何确定的？

特别要掌握莫尔圆与抗剪强度的关系。

答：参数为：岩块内聚力C和内摩擦角φ。在直剪实验时，先在试件上施加法向压力N，然后在水平方向逐级施加水平剪力T，直至试件破坏。用同一组岩样，在不同法向力σ下进行直剪试验，可得到不同σ下的抗剪断强度τf，且在τ-σ坐标中绘制出岩块强度包络线，研究表明该曲线不是严格的直线，但在法向应力不太大的情况下，可近似地视为直线，这时可按库伦定律τ=C+σtanφ求岩块的剪切强度参数C,φ值。在三轴试验时：将一组试件试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的围压σ3投到σ1-σ3曲线，得到极限的σ1-σ3曲线，然后在曲线上选择一最佳直线段，求出其斜线斜率m和σ1轴上的截距b，按下式求剪切强度参数C，φ值

φ=sinˉ1（m-1/m+1）；C=b*（1-sinφ）/2cosφ

11、阐述库仑一纳维尔判据及莫尔判据的主要内容及其应用。

答：库仑判据：岩石内任一点发生剪切破坏时，破坏面上的剪切应力τ应等于或大于岩石本身的抗剪强C和作用于该面上由法向应力引起的摩擦阻力σtanφ之和，

即τ=C+σtanφ

摩尔判据：当岩石中一点可能滑动面上的箭应力大于该面上的剪切强度时，该点就产生破坏，而滑动面的剪切强度τ又是作用于该面上法向力σ的函数,即τ=f（σ）。

12、分析岩块的单轴抗拉强度比抗压强度小得多的原因。

答：理论和实验研究表明，岩块抗拉强度受空隙影响，特别是受裂隙空隙的影响很大。如果岩块含有宏观裂隙，则其抗拉强度还要小。原因就在于岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小的多，因此岩块的单轴抗拉强度比抗压强度小得多

13、为什么在普通材料试验机上得不到全应力--应变曲线？

答:普通机由于机器本生刚度小,实验时机器内贮存了很大的弹性形变.这种变形能在岩块试件濒临破坏时突然释放,作用于试件上,使之遭受崩溃性破坏.所以峰值以后的曲线测不出.

第四章复习思考题

1、结构面的法向刚度和剪切刚度是如何定义及测定的？

答：1.剪切刚度是在剪应力作用下，结构面产生单位剪切位移所需要的应力，其值等于峰值前τ-△μ曲线上任意一点的切线斜率。确定方法：（1）实验法（室内剪切实验，现场剪切实验）通过室内试验测出τ-△μ曲线，然后从曲线上求斜率。（2）经验估算法（Barton方程）

法向刚度指在法向应力作用下，结构面产生单位发行变形所需要的应力，数值上等于σn-△Uj曲线上的一点切线斜率。确定方法：实验法（室内压缩实验，现场压缩实验）;

(2)本构方程和经验估算

2、影响结构面抗剪强度的主要因素有哪些？

答：影响结构面抗剪强度的主要因素主要包括结构面的形态、连续性、胶结充填特征及壁岩性质、次生变化和受力历史（反复剪切次数）等等。根据结构面的形态、充填情况及连续性等特征，将其划分为：1.平直无充填结构面：取决于壁岩岩性及平直光滑程度；若壁岩岩性软弱壁面平直光滑，则其摩擦强度低粘聚力小，其抗剪强度愈低2.粗糙起伏无充填的结构面：抗剪强度与法向应力、结构面形态、壁面岩性有关3.非贯通断续结构面：剪切破坏要经历线性变形——裂隙端部发生新裂隙——新旧裂隙扩展联合过程其应力状态复杂4.具有充填物的软弱结构面与充填物的物质成分结构，充填程度和厚度、含水率等因素有关。

3、何为剪胀（爬坡）效应和啃断效应？

答：1.剪胀效应：在无充填情况下当法向应力较低条件下，在剪切过程中，上盘岩体主要是沿结构面产生滑动破坏，即剪胀效应（或称爬坡效应）。在法向应力较大条件下，其破坏将由沿结构面滑动转化剪断突起而破坏，引起所谓啃断效应。

4、具有充填物的软弱结构面抗剪强度的影响因素有哪些？

答：（1）充填物的颗粒成分：抗剪强度随粘粒含量增加而降低，随粗碎屑含量增多而增大；（2）充填物的厚度：充填物较薄时，随着厚度的增加，摩擦系数迅速降低，而粘聚力开始时迅速升高，升高到一定的值后又逐渐降低。

（3）充填夹层的强度：当充填物厚度达到一定值后，摩擦系数和粘聚力都趋于某一稳定值。这时，结构面的强度主要取决于充填夹层的强度。可用充填物的抗剪强度来代替结构面的抗剪强度（4）结构面充填程度：充填度愈小，结构面抗剪强度愈高（5）除此之外充填物的结构特征及含水率对结构面的强度也有明显的影响。充填物结构疏松且具定向排列时，结构面抗剪强度较低。抗剪强度随充填物含水率的增高而降低。

第五章复习思考题

1、岩体变形特征参数有哪些？如何确定。

答：一是由原位岩体变形实验法(静力法:承压板法钻孔变形法狭缝法水压洞室法单(双)轴压缩试验法动力法:声波法地震波法)等确定的岩体变形模量Em和弹性变形模量Eme参数.二是由岩体变形参数估算(1)在现场地质调查的基础上,建立适当的岩体地质力学模型利用岩块的资料估算岩体的(2)在岩体质量评价和大量实验资料的基础上,建立分类指标与岩体变形参数之间的关系,并用于岩体变形参数的估算.利用此方法可以确定出表征层状岩体变形性质的5个参数:Emn μnt Emt μtn Gmt

2、岩体剪切变形特征曲线有哪三种？各自的特征是什么？各种特征曲线对应的岩体类

型是什么？

答：A峰值前曲线平均斜率小，破坏位移大；峰值后应力降很小或不变。多为沿软弱结构面剪切。

B峰值前曲线平均斜率较大，峰值强度较高。峰值后应力降较大。多为沿粗糙结构面、软弱岩体及剧风化岩体剪切。

C峰值前曲线斜率大，线性段和非线性段明显，峰值强度高，破坏位移小。峰值后应力降大，残余强度较低。多为剪断坚硬岩体。

3、结构面性质是如何影响岩体变形性质的？

答：(1)结构面方位导致岩体变形各向异(2)结构面密度愈大,岩体完整性变差变形愈大，(3)张开度及充填特征，一般的结构面张开度大，又无填充物或填充物厚度薄时，岩体变形大。

4、试论述结构面、应力状态和风化程度等因素对岩体剪切强度的影响。

答：1.应力状态：高应力条件下，岩体剪切强度近似等于岩块剪切强度；低应力条件下，岩体剪切强度主要受结构面发育特征及其组合关系的控制2.结构面：沿结构面剪切破坏时，岩体剪切强度最小，并且岩体剪切强度约等于结构面抗剪强度；横切结构面剪切(剪

断破坏)时，岩体剪切强度最大，并且岩体剪切强度等于岩块剪切强度；沿复合剪切面剪切破坏时，岩体剪切强度介于上述两者之间3.岩体风化程度：在剧风化岩体中,剪断岩体时的内摩擦角多在30°-40°之间变化,内聚力多在0.01-0.5Mpa 左右,其强度包络线上下限比较接近,变化范围比较小,且其岩体强度总体上比较低. 5、分析影响波在岩体中传播速度的主要因素。

答：不同岩性岩体中弹性波速度不同，岩体愈致密坚硬，波速愈大，反之则愈小。沿结构面传播的速度大于垂直结构面传播的速度。 在压应力作用下，波速随应力增加而增加，波幅衰减少；反之，在拉应力作用下，则波速降低，衰减增大。随岩体中含水量的增加导致弹性波速增加。岩体处于正温时，波速随温度增高而降低，处于负温时则相反。 6、岩体原位变形试验方法有哪些？ 答：1.静力法：在选定的岩体部位上施加法向载荷，测定其岩体变形值，然后绘制出压力——变形关系曲线，并计算出岩体变形参数；又分为承压板法、夹缝法、钻孔变形法、水压洞室法和单（双）轴压缩试验法2.动力法包括声波法和地震波法。

7、论述及推导单结构面理论。

第六章 复习思考题

1、何为天然应力（地应力、初始应力、原岩应力）？何为重分布应力（次生应力、二次应力）？ j j f C tg +=-=-++=φστβσστβσσσσσ强度判据2sin 22cos 22313131β

βφφσσσ2sin )1()(2331ctg tg tg C j j j -+=-

答：人类工程活动之前存在于岩体中的应力称为天然应力；重分布应力：由于工程活动改变了岩体中的应力

2、岩体天然应力由哪两个部分组成？分布特征如何？

答：自重应力和构造应力组成；分布特征：1.岩体中的铅直天然应力(σv)，在岩体天然应力场中，σv大都是最小主应力，少数为最大或中间主应力,且自重应力分布规律随深度成线性分布。2.岩体中的水平天然应力：a.岩体中水平天然应力以压应力为主，出现拉应力甚少，多为局部。b.大部分岩体中水平应力大于铅直应力。c.岩体中两个水平应力σhmax和σhmin通常不相等。d.在单薄的山体、谷坡附近以及未受构造变动的岩体中，天然水平应力都小于铅直应力。3.岩体中天然水平应力与铅直应力的比值（定义为天然应力比值系数λ）随深度增加而减小4.岩体天然应力状态：岩体中天然应力一般处于三维应力状态。

3、在什么情况下可以按自重应力理论计算天然应力？如何计算？

答：在地形较为平坦，未经过过强烈构造变动的岩体中，天然主应力方向近似为铅直方向和水平方向。

4、岩体天然应力量测方法有哪几种？

答：1.水压致裂法2.应力恢复法(扁千斤顶法)3.套芯应力解除法4.先弹法5.声发射法6.X射线法

第七章复习思考题

1、何为围岩？何为围岩压力（山岩压力、地压）？何为压力显现？

答：围岩：地下开挖后重分布应力影响范围内的岩体

围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动变形破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。

压力显现：把支架压裂的现象

2、地压的分类及各类的定义是什么？

答：地压（围岩压力）的分类：形变围岩压力，松动围岩压力，冲击围岩压力

形变围岩压力：是由于围岩塑性变形塑性挤入，膨胀内鼓，弯折内鼓等形成的挤压

松动围岩压力：由于围岩拉裂塌落、块体滑移及重力坍塌等破坏引起的压力

冲击围岩压力：由岩爆形成的一种特殊的围岩压力，它是强度较高且较完整的弹脆性岩体过度受力后突然发生的岩石弹射变形所引起的围岩压力现象。

3、围岩应力重分布作用的结果，会导致地下洞室发生哪些力学反映？

答：地下开挖后，岩体中形成一个自由变形空间，是原来处于挤压状态的围岩，由于失去了支撑在重分布应力作用下向洞内发生松胀变形；如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。并从母岩中脱落形成坍塌、滑动或岩爆，我们称前者为变形，后者为破坏。

4、深埋于弹性岩体中的水平圆形洞室开挖前、开挖后洞壁上的重分布应力的规律有哪些？

答：开挖前重分布应力规律：

开挖后重分布应力： （1）λ≠1 情况

洞壁上的τr θ＝0，σr ＝0，为单向应力状态

σθ大小与与洞室尺寸R0无关

当θ=0、180o ，σθ=3σV-σh=（3-）σV

当θ=90、270o ，σθ=3σh-σV=（3-1）σV

当λ＜1/3时，洞顶底将出现拉应力

当1/3＜λ＜3时，σθ为压应力且分布较均匀

当λ＞3时，洞壁两侧出现拉应力，洞顶底出现较高的压应力集中

（2）λ=1

当r ＝R0(洞壁)时，σr=0，σθ=2σ0，可知洞壁上的应力差最大，

且处于单向受力状态，说明洞壁最易发生破坏

5、试论述各类结构围岩的变形破坏特点。

答：1.整体状和块状岩体围岩：a.岩体具有很高的力学强度和抗

变形能力，其主要结构面是节理，很少有断层，含有少量裂隙水。

b.在力学属性上可视为均质，各向同性，连续的线弹性介质，应

力变形呈近似的直线关系c.围岩具有很好的自稳能力其变形破坏

形式主要有岩爆，脆性开裂及块体滑移等。d.该类围岩的整体变

形破坏可用弹性理论分析，局部块体滑移可用块体极限平衡理论

来分析。（附：a.岩爆是高地应力地区，由于洞壁围岩中应力高度集中，使围岩产生突发性变形破坏现象b.脆性开裂：出现在拉应力集中部位c.块体滑移：以结构面切割而成为的不稳定块体滑出的形式出现）。2.层状岩体围岩：a.常呈软硬岩层相间的互层形式b.结构面以层理面为主，并有层间错动及泥化夹层等软弱结构面发育c.变形破坏常可用

[]?????=-++=--+==0

2cos )1(212cos )(20θτθλλσθσσσσσσθr V V h V h r ???????????=???? ??+=???? ??-=01122002200θτσσσσθr r R r R r

弹性梁，弹性板或材料力学中的压杆平衡理论来分析d.变形破坏主要受岩层产状及岩层组合等控制，破坏形式主要有：沿层面张裂，折断塌落、弯曲内鼓等。3.碎裂状岩体围岩：a.碎裂岩体是指断层、褶皱、岩脉穿插挤压和风化破碎加次生夹泥的岩体b.变形破坏形式表现为塌方和滑动c.用松散介质极限平衡理论来分析。4.散体状岩体围岩：a.是指强烈构造破裂，强烈风化的岩体。常表现为弹塑性、塑性或流变性b.可用松散介质极限平衡理论配合流变理论来分析c.围岩结构均匀时，其变形破坏形式以拱形冒落为主。当围岩结构不均匀或松动岩体仅构成局部围岩时，常表现为局部塌方，塑性挤入及滑动等变形破坏形式。d.围岩的变形破坏是渐进形式逐次发展的。

6、试论述围岩与支护相互作用原理（结合p-u曲线论述）。

围岩位移特性曲线：以支架所承受荷

载为纵坐标，以围岩位移为横坐标，

作出围岩位移与支架所受变形的关

系曲线，如图所示。

架设支架后，支架受到围岩变形所产

生的变形压力Pi而发生弹性变形，

此时支架的反力逐渐增大，围岩因变

形而对支架产生的压力逐渐减小，在

Pi= P时，围岩与支架达到平衡，变

形停止。

7、形变围岩压力和松动围岩压力有哪些分析方法？如何分析？

答：形变围岩压力是由于围岩塑性变形塑性挤入，膨胀内鼓，弯折内鼓等形成的挤压

分析：形变围岩压力可利用支衬结构对围岩的支护力pi就是作用于支衬上的形变围岩压力。基于这一思路，可得计算圆形洞室变形围岩压力的修正芬纳-塔罗勃公式，或卡斯特纳公式

松动围岩压力：是指松动塌落岩体重量所引起的作用在支护衬砌上的压力。

分析：围岩过度变形超过了它的抗变形能力，就会引起塌落等松动破坏，这时作用于支护衬砌上的围岩压力就等于塌落岩体的自重或分量。

计算松动围岩压力的方法主要有：平衡拱理论、太沙基理论及块体极限平衡理论

8、岩爆的产生条件是什么？形成机理是什么？

答：一.1.围岩应力条件

判断岩爆发生的应力条件有两种方法：

一是用洞壁的最大环向应力σθ与围岩单轴抗压强度σc之比值作为岩爆产生的应力条件；一是用天然应力中的最大主应力σ1与岩块单轴抗压强度σc之比进行判断。2.岩性

条件：弹性变形能系数ω>70/%时，会产生岩爆，ω越大发生岩爆的可能性越大。（弹性变形能系数ω：加载到0.7σc后再卸载至0.05σc时，卸载释放的弹性变形能与加载吸收的变形能之比的百分数。）3.应变能消耗比：岩石单向压缩时，达到强度极限前积累于岩石内的应变能与强度极限后消耗于岩石破坏的应变能之比n。当n＜1时，不会发生岩爆；当n＞1时，可能发生岩爆。

二.形成机理：1)劈裂成板阶段（岩爆孕育）

垂直洞壁方向受张应力作用而产生平行于最大环向应力的板状劈裂。仅在洞壁表部，部分板裂岩体脱离母岩而剥落，而无岩块弹射出现。

2)剪切成块阶段(岩爆的酝酿)

劈裂岩板向洞内弯曲，发生张剪复合破坏。处于爆裂弹射的临界状态。

3)块、片弹射阶段

劈裂、剪断岩板，产生响声和震动。岩块发生弹射，岩爆形成。

第八章复习思考题

1、试论述岩体边坡内的应力分布特征。

答：1.边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡体内逐渐恢复初始应力状态。2.坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态3.坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近，最大剪应力增高，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，常形成拉应力带。边坡愈陡，则此带范围愈大，因此，坡肩附近最易拉裂破坏。 4.最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线

2、边坡变形的基本类型有哪两种？边坡破坏的基本类型有哪几种？

答：1.变形的基本类型：a.卸荷回弹b.蠕变变形2.破坏的基本类型：a.崩塌b.滑坡（平面滑动，楔形状滑动，圆弧形滑动）c.倾倒破坏

3、分析影响边坡岩体变形破坏的主要因素。

答：1、岩性决定岩体边坡稳定性的物质基础。

2、岩体结构岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破坏的控制因素。

3、水的作用使岩土的质量增大、滑动面的滑动力增大；岩土软化、抗剪强度降低；对岩体产生动水压力和静水压力。

4、风化作用使岩体内裂隙增多、扩大，透水性增强，抗剪强度降低。

5、地形地貌直接影响边坡内的应力分布特征，进而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性。

6、地震产生地震惯性力

7、天然应力

8、人为因素

4、何为边坡稳定性系数和安全系数？

答：1.稳定性系数=滑动面上可能利用抗滑力/滑动力

n>1 稳定 n≦1 不稳定。2.安全系数：根据各种因素人为规定的允许的稳定系数。大小是根据各种影响因素人为规定的，必须大于1（安全系数一般=1.05—1.5）。

5、块体极限平衡法的假设条件及计算步骤有哪些？

答：1.假设条件：a.边坡岩体将沿某一结构面（滑动面）产生滑移剪切破坏b.滑体在滑动过程中相对位置不变化，即为刚体。c.滑动面上的应力分布均匀d.不考虑滑体两侧的抗滑力。2.步骤：a.可能滑动岩体几何边界条件的分析b.受力条件分析c.确定计算参数

d.计算稳定性系数

e.确定安全系数，进行稳定性评价。

6、单平面滑动稳定性计算的推导思路是什么(要理解公式的含义)？

仅有重力作用时

滑动面上的抗滑力Fs=Gcos βtg φj+CjL 滑动力Fr ＝Gsin β

稳定性系数

第九章 复习思考题

1、水平采场顶板岩层中应力可划分为哪四个区？

答：1.拉应力区：取决于矿床跨度与开采深度（h ）h 越大，拉应力越小。若拉应力区有裂隙，裂隙尖端会有拉应力集中，极易冒落2.卸载区：σx 、σy 均比开采前的σx 、σy 低，其上边界具有拱形，称卸压拱，顶板围岩出现弯曲下沉3.压缩区，σy 比开采前大，引导原岩应力向矿床两边移动的作用，4.支撑压力区。

2、根据采场顶板变形及破坏程度，顶板变形可分为哪三个带？

答：（1）冒落带.如果顶板由层状岩层构成，由于各岩层岩性不同（E 不同），于是在自重作用下顶板岩层发生弯曲变形。在顶板岩层发生弯曲变形过程中，各层的挠度不同，顶板岩层出现离层现象。因出现离层使作用在离层部分荷载减小，进而使作用在两侧部分荷载增加。顶板表面拉应力作用区加大到采场跨度的67%。顶板岩层拉应力区扩大及离层，导致在采场顶板中发生一断面形状略呈拱形的冒落区或冒落带。冒落带出现与否取决于顶板岩层岩性及采场跨度。当其出现时，该区高度一般不超过开采层厚度的4~6倍。

（2）裂隙带。在冒落区上部岩层由初始弯曲变形，进而于其间发生裂隙，裂隙一般与弯曲层面成垂直或沿层面发展。这些裂隙组成一系列沿层面或垂直方向的透水通道。裂隙带的高度为采高20~30倍。（3）弯曲带。弯曲带位于裂隙带之上，在此带范围内岩层呈现弯曲变形。但在这一带中产生的裂隙互不贯通，因此不会发生向井下透水的危险。

第十章至第十二章 复习思考题

1、电阻应变式测试的基本原理是什么？所用的设备及传感器是什么？

答：1.基本原理：是利用敏感元件的物理效应，将待测的岩石应变量转换成电阻值的变化，建立非电量与电量的等效联系。所用设备：一般由电阻应变片、电阻应变仪和记录仪器组成。

2、岩体变形测量包括哪两大部分？各部分主要使用哪个测量仪器？

答：包括围岩表面位移测量和岩体深部位移测量，使用的仪器：最常用的是收敛计和各种类型的机械式或电测量式深孔位移计。

3、何为岩体声波探测法？

答：它是研究人工激发或岩石破裂产生的超声波在岩体内的传播规律，并以此规律判断岩体内结构状态，应力大小，物理力学性质等岩体力学指标。

βφβηsin cos G L C tg G F F j j r

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