岩土力学复习题.docx
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岩土力学复习题
复习提纲
1. 何谓岩体力学？
它的研究任务和对象是什么？
岩体力学研究的对象是在各种地质作用下形成的天然岩体
2. 岩体力学采用的研究方法有哪些？
3. 何谓岩块？
岩体？
试比较岩块、岩体与土的异同点。
岩块（rock或rockblock）是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。
岩体（rockmass）是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体（或称岩块）和结构面网络组成的，具有一定的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。
4. 何谓结构面？
从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类？
各有什么特点？
结构面（structuraLplane）是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。
根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类
相应地按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。
5. 剪性结构面有何特征？
为什么岩体中以剪性结构面数量最多？
剪性结构面的特点是连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等现象发育
6. 何谓岩体结构？
各类岩体结构的主要区别是什么？
岩体结构（rockmassstructure）是指岩体中结构面与结构体的排列组合特征，因此，岩体结构应包括两个要素或称结构单元，即结构面和结构体。
岩体结构类型划分表（引自《岩土工程勘察规范》GB50021-94，1995）
岩体结构类型
岩体地质类型
主要结构形状
结构面发育情况
岩土工程特征
可能发生的岩土工程问题
整体状结构
均质，巨块状岩浆岩、变质岩，巨厚层沉积岩、正变质岩
巨块状
以原生构造节理为主，多呈闭合型，裂隙结构面间距大于15m，一般不超过1～2组，无危险结构面组成的落石掉块
整体性强度高，岩体稳定，可视为均质弹性各向同性体
不稳定结构体的局部滑动或坍塌，深埋洞室的岩爆
块状结构
厚层状沉积岩、正变质岩、块状岩浆岩、变质岩
块状柱状
只具有少量贯穿性较好的节理裂隙，裂隙结构面间距0.7～1.5m。
一般为2～3组，有少量分离体
整体强度较高，结构面互相牵制，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体
层状结构
多韵律的薄层及中厚层状沉积岩、副变质岩
层状板状透镜体
有层理、片理、节理，常有层间错动面
接近均一的各向异性体，其变形及强度特征受层面及岩层组合控制，可视为弹塑性体，稳定性较差
不稳定结构体可能产生滑塌，特别是岩层的弯张破坏及软弱岩层的塑性变形
碎裂状结构
构造影响严重的破碎岩层
块状
断层、断层破碎带、片理、层理及层间结构面较发育，裂隙结构面间距025～05m
，一般在3组以上，由许多分离体形成
完整性破坏较大，整体强度很低，并受断裂等软弱结构面控制，多呈弹塑性介质，稳定性很差
易引起规模较大的岩体失稳，地下水加剧岩体失稳
散体状结构
构造影响剧烈的断层破碎带，强风化带，全风化带
碎屑状颗粒状
断层破碎带交叉，构造及风化裂隙密集，结构面及组合错综复
杂，并多充填粘性土，形成许多大小不一的分离岩块
完整性遭到极大破坏，稳定性极差，岩体属性接近松散体介质
易引起规模较大的岩体失稳，地下水加剧岩体失稳
7.结构面特征包括哪些方面？
各自用什么指标来表示？
定义如何？
它们怎样影响岩体的性质？
（一）产状
结构面的产状常用走向、倾向和倾角表示。
（二）连续性
结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续性系数、迹长和面连续性系数表示。
（三）密度
结构面的密度反映结构面发育的密集程度，常用线密度、间距等指标表示。
（四）张开度
8.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征？
9.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些？
定义如何？
各自的测定方法式什么？
影响各种力学指标的因素有哪些？
三大类岩的各种指标如何？
10.摩尔强度理论的基本思想。
11.何谓蠕变、蠕变模型？
研究它有何实际意义？
常见的几种模型的本构关系如何？
蠕变（creep）是指岩石在恒定的荷载作用下，变形随时间逐渐增大的性质。
12.岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？
13.用图来表示岩石和岩体变形与时间关系，并指出几个不同的阶段。
14.常见确定岩体变形参数的原位试验有哪几种？
平板荷载试验和声波法试验的基本原理是什么？
15.岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何？
为什么？
16.何谓天然应力、重分布应力及天然应力比值系数？
研究天然应力的意义何在？
17.岩体中的天然应力有哪些基本特征？
影响因素有哪些？
18高地应力区的地应力现象主要有哪些？
19.何谓地下洞室？
地下洞室的岩体力学问题有哪些？
20.基岩的破坏模式有哪些？
21.何谓围岩？
其范围一般为多大？
22.何谓塑性松动圈？
具有塑性圈后围岩中的重分布应力如何变化？
23.试总结各类结构围岩的变形破坏特点。
所谓渐进式破坏的含义？
24.何谓围岩压力？
按其成因可分为哪几类？
各自用什么方法确定？
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破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力，称为围岩压力（peripheraLrockpressure）。
25.试述形变围岩应力确定的基本原理与方法。
26.边坡岩体变形破坏有哪些基本类型？
各自特点如何？
名词解释
直剪试验
真假三轴试验：
应力状态
土粒级配：
土中各粒组所占百分比
灵敏度：
原状土无侧限单轴抗压强度与相同含水率的扰动土的单轴抗压强度之比
最优含水量：
在击实功一定情况下，土的最大干密度所对应的含水量
固结度
土体应力历史：
土层在地质历史中所形成的先期应力状态以及这个状态对土层强度与变形的影响。
蠕变：
岩石在恒定载荷作用下，应变随时间逐渐增加的性质
松弛：
在恒定变形的情况下，应力随时间而减小的状态
滑坡
填空题
1．表征岩石抗剪性能的基本指标是（内聚力）和（内摩擦角）。
2．如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是（应力）和（应变）。
3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（增加），变形增量逐次（减小）。
4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（6？
）倍半径范围内的岩体。
5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（ ）、（ ）和（ ）三种类型。
6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（ ），弹性模量（ ）；顺层面加压时的抗压强度（ ），弹性模量（ ）。
7．莫尔强度理论认为：
岩石的破坏仅与（ 大）应力和（小 ）应力有关，而与（ 中间）应力无关。
8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（45+φ/2 ）的；而破坏面又总是与中间主应力（ 平行？
）。
9．不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（ ），最小主应力作用方向与边坡面（ ）。
10． 主要的岩体工程分类有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。
11． 水对边坡岩体的影响表现在（）、（ ）和（ ）。
12． 天然应力场的主要成分有（自重应力）、（空隙水压力）和（构造应力？
）。
13． 地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（ ）和（ ）。
14． 结构面在法向应力作用下，产生（压缩）变形，其变形性质用指标（？
）表征。
15． 岩石抗拉强度的试验室方法有（劈裂法）和（点载荷试验）。
16． 地质结构面按力学条件可分为（ ）和（ ）。
17． 岩体结构类型可分为（整体状）、（块状）、（层状）、（碎裂状）和（散体状）。
18． 岩体的强度处在（岩石）强度与（结构面）强度之间。
19． 结构面的线连续性系数是在（0）至
（1）变化的。
20． 水对岩石力学性质的影响表现在（抗压强度）、（ ）和（ ）。
21． 格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（拉应力超过抗拉强度）。
22． 八面体强度理论认为材料破坏的原因是（八面体切应力超过其抗剪强度）。
23． 有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（ ）。
如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（ ）。
24． 软弱夹层的基本特点有（高压缩）、（低强度）、（结构疏松）、（ ）和（ ）。
：
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，密度比原岩小；④常具有一定的胀缩性；⑤力学性质比原岩差，强度低，压缩性高；⑥由于其结构疏松，抗冲刷能力差，因而在渗透水流的作用下，易产生渗透变形。
以上这些特性对工程建设，特别是对水工建筑物的危害很大。
25． 岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（水平），最小主应力方向为（铅直 ）。
26． 原生结构面据其成因中划分为（岩浆结构面）、（沉积结构面）、（变质结构面）。
27． 表征岩块变形特性的指标有（应力）和（应变）。
28． 根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（45-φ/2 ）。
29． 据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（脆性）和（塑性）。
30． 岩体中的结构面据其地质成因分为（原生结构面）、（次生结构面）和（构造结构面）。
31． 岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（天然应力比值系数 ）。
32． 岩体中正断层形成时的应力状态是：
最在主应力方向为（铅直），最小主应力方向为（水平）。
33． 均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（ ）。
34． 洞室围岩压力的基本类型有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
35． 边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（平行），最小主应力作用方向与边坡面（正交）。
36． 岩体是由（岩石）和（结构面）两个最基本的要素组成的。
37． 根据边坡岩体面形态、数目、组合特征把岩体边坡的破坏类型划分为（平面滑动）、（楔形状滑动）、（圆弧形滑动）和（倾倒破坏）。
辨别正误
1．石英砂岩的强度随石英颗粒的含量增加而增大。
（ ）
2．相邻两条结构面的垂直距离就是结构面的密度。
（ ）
3．一般情况下，岩体的强度可以用岩块的强度来代替。
（f）
4．从岩体本身性质来分析，可以用连续介质理论来解决岩体力学问题。
（ ）
5．岩石的泊松比是指单向压缩条件下，侧向应变与侧向应力之比。
（ ）
6．结构面的密度不随方向而变化。
（ ）
7．边坡岩体坡面一点的最大主应力是垂直于坡面，而最小主应力则平等于坡面，且都不为零。
（ ）
8．单位体积内岩石的质量定义为岩石的颗粒密度。
（ ）
9．天然铅直应力是随深度增加而增大的。
（ ）
10． 一般情况下，岩块的三轴压缩强度比抗压强度大。
（ ）
11． 岩块在单轴受压条件下，能承受的最大主应力叫岩块的强度。
（ ）
12． 在普通试验机上测出的应力－应变关系，就是岩石的应力－应变全过程曲线。
（ ）
13． 岩块的弹性模量可以用作用于它上面的应力与位移之比来表示。
（ ）
14． 坡度影响边坡应力轨迹形式。
（ ）
15． 岩体作为力学介质研究时，其与钢、混凝土等人工力学介质的根本区别在于岩体中有天然应力、多裂隙交切及是三相介质。
（ ）
16． 岩体中地下水的水压力效应，使岩体中结构面抗剪强度增大。
（ ）
17． 可能滑动面上可供利用力与抗滑力之比值定义为稳定性系数。
（ ）
18．研究的岩体实际上是已经受过破裂和变形的地质体。
（ ）
19． 天然中铅直应力一般随深度增加而增大。
（ ）
20． 在普通试验机上测出的应力与应变的关系，就是岩石应力－应变全过程曲线。
（ ）
21． 饱水岩样的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。
（ ）
22． 岩体的强度就是岩块的强度。
（ ）
23． 从岩体本身性质分析，可用连续介质力学理论解决岩体力学问题。
（ ）
24． 在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最大能力叫做剪切强度。
（ ）
25． 一般情况下岩块的抗压强度随加荷速度的增大而增大。
（ ）
26． 三向受压条件下，岩石破坏前的应变比单向受压要大。
（ ）
27． 饱水岩体的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。
（ ）
28． 在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最在能力叫剪切强度。
（ ）
29． 一般来说，岩块的单轴抗压强度随加荷速度的增在而减小。
（ ）
30． 地下洞室洞壁支护的目的是不让洞壁围岩向洞内产生位移。
（ ）
模拟试卷一
一、名词解释（每词2分，共20分）
1、结构面
2、蠕变
3、饱和吸水率
4、强度判据
5、围岩
6、剪切刚度
7、天然应力
8、RQD值
9、围岩抗力系数
10、岩石软化性
二、填空（每空1分，共30分）
1、结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。
2、表征岩石抗剪强度的基本指标是（）和（）。
3、垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。
4、有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力σ1的方向为（）；假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角Φ为（）。
5、测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。
6、RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。
7、从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。
8、天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。
9、岩体天然应力的测量方法主要有（）、（）和（）。
10、按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。
三、问答（共30分）
1、试述地下洞室弹性围岩重分布应力的基本特点。
（10分）
2、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特征（要求图加简要文字说明）。
（10分）
3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。
（10分）
四、计算（共30分）
1、某岩块的剪切强度参数为：
C=50MPa，Φ=600，设岩石强度服从莫尔直线型强度理论。
如用该岩石试件做三轴试验,当围压σ3和轴压σ1分别加到50MPa和700MPa后，保持轴压不变，逐渐卸除围压σ3，问围压卸到多少时，岩石试件破坏？
（15分）
2、在某岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩的剪切强度参数为：
C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3，设岩体天然应力比值系数λ=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。
（15分）
模拟试卷二
一、名词解释（每词2分，共20分）
1、岩体
2、单轴抗压强度
3、吸水率
4、强度判据
5、围岩
6、剪切刚度
7、重分布应力
8、RQD值
9、围岩抗力系数
10、变形模量
二、填空（每空1分，共30分）
1．按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。
2．结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面的形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。
3．表征岩石变形性质的基本指标是（）和（）。
4．垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。
5．有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力的方向为（），假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角为（）。
6．测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。
7．RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。
8．从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。
9．天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。
10．结构面按地质成因可分为（）、（）和（）。
三、问答（共32分）
1、试述岩石边坡应力分布特征。
（8分）
2、试述粗糙起伏规则锯齿状无充填结构面的剪切强度特征（图示、列出公式、并用文字加以简单说明）。
（8分）
3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。
（8分）
4、列出岩石破坏判据（不少于3种）的名称及其适用条件。
（8分）
四、计算（共18分）
1、某岩体，天然应力比值系数λ=1，按自重应力考虑，在其中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩剪切强度参数为：
C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3。
（10分）
（1）计算400m深处的铅直应力和水平天然应力的大小；
（2）计算洞壁上的重分布应力大小；
（3）评价该洞室开挖后围岩的稳定性。
2．某岩块，进行全过程变形实验，测得实验数据如下，要求：
（8分）
（1）在坐标纸中画出应力-应变曲线；
（2）标出各变形阶段；
（3）计算各种变形模量的大小。
应力
（MPa）
应变
（×10-2）
应力
（MPa）
应变
（×10-2）
应力
（MPa）
应变
（×10-2）
5
1.2
40
2.95
45
6.6
10
1.8
45
3.4
40
6.7
15
2.15
50
3.9
35
6.9
20
2.3
55
5.0
30
7.0
25
2.5
56.2
5.7
25
7.4
30
2.53
55
6.1
20
8.2
35
2.8
50
6.5
18
9.2
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