岩体力学课后习题答案

时间：2022-12-08 03:40:52 课后答案我要投稿

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岩体力学课后习题答案

　　导语：走进风里，细节在空气中纷飞，不敢凝望你的眼，问轻风，亲爱的朋友，你可能读懂我的思念？以下小编为大家介绍岩体力学课后习题答案文章，欢迎大家阅读参考!

　　1、何谓岩体力学？它的研究对象是什么？是力学的一个分支学科,是研究岩体在各种力场作用下的变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。研究对象是各类岩体。

　　2、岩体力学的研究内容和研究方法是什么？内容:○岩块、岩体地质特征。○岩石的物理、水理与热学性质。○岩块的基本力学性结构面力学性质。○岩体力学性质。○岩体中天然应力分布规律及其测量的理论质。○ 与方法。○边坡岩体、地基岩体及地下洞室围岩等工程岩体的稳定性。○岩体性质的改善与加固技术。○各种新技术、新方法与新理论在岩体力学中的应用。○工程岩体的模型、模拟试验及原位监测技术。方法：○工程地质研究法。○试验法。○数学力学分析法。○综合分析法。

　　一、岩体地质与结构特征

　　1、何谓岩块、岩体？试比较岩块与岩体，岩体与土有何异同点？岩块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。

　　岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体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。

　　岩块岩体都是由岩石组成，但岩体包含若干不连续结构面，岩块不含显著结构面。岩块是岩体的组成物质，岩体是岩块和结构面的统一体。岩石露在地表部分被风化和淋滤后形成的不溶于水的物质，残留在原地的形成土。矿物，岩石，岩体都可以形成土。组成岩体的岩石的矿物颗粒间具有牢固的连接而土没有。

　　2、岩石的矿物组成是怎样影响岩块的力学性质的？岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。力学性质主要取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。矿物硬度大则强度大，反之则小。

　　3、何谓岩块的结构？它是怎样影响岩块的力学性质的？岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形式和排列方式及微结构面发育情况与粒间连接方式等反应在岩块构成上的特征。力学性质主要取决于矿物颗粒连接及微结构面的发育特征。

　　4、为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？可能与其二氧化硅的含量有关。

　　5、常见岩石的结构连结有哪几种类型？ 2 种：结晶连接（矿物颗粒通过结晶相互嵌和在一起）胶结联结（通过胶合物连接在一起）

　　6、何谓结构面？从地质成因和力学成因上各自分为哪几类？各自有什么特点？结构面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，厚度相当较小的地质界面或带。地质成因：原生结构面（分沉积、岩浆、变质结构面）、构造结构面、次生结构面。力学成因：剪性结构面和张性结构面。

　　7、何谓岩体结构？岩体结构类型划分的主要区别是什么？岩体结构是指岩体中结构面与结构体的排列组合特征。主要区别在于结构面的性质及发育程度。

　　8、自然界岩石按成因分为几大类，各自有何特征？岩浆岩（分为深成岩、浅成岩、喷出岩）：无层理，产状复杂，岩相表现在结晶程度上。沉积岩（分为他生、自生沉积岩）：具有层理构造，岩体呈层状结构。

　　变质岩（分为接触、动力、区域变质岩）成因复杂，片状结构，各向异性明显，强度高

　　9、岩体结构一般分为几类，各自有何特征？ 5 类（整体状、块状、层状、碎裂状、散体状结构）

　　10、剪性结构面有何特征？为什么岩体中以剪性结构面最多？连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等现象发育。结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。 β<90°表现为滑移破坏，由剪应力产生。

　　11、结构面特征包括哪几个方面？各自用什么指标表示？定义如何？它是怎样影响岩体力学性质的？产状（常走向、倾向和倾角表示）连续性（常用线连续性系数、迹长、面连续性系数表示）反映结构面的贯通程度。密度（常用线密度、间距表示）反映结构面发育的密集程度。张开度指结构面两壁面间的垂直距离。形态（侧壁的起伏形态及粗糙度）充填胶结特征（影响结构面的强度）组合关系(研究组合关系确定可能失稳块体的状态、规模和可能滑移方向)

　　12、RMR 值和 Q 值根据哪些指标确定？如何求取？ RMR（岩体地质力学分类）由岩块强度、RQD、节理间距、节理条件、地下水确定。 Q（巴顿岩体质量分类）

　　三、结构面的变形与强度性质

　　1、分别总结结构面的法向变形与剪切变形的主要特征？ 2、结构面变形和强度性质的研究的实际意义？（1）在工程荷载范围内，工程岩体的失稳破坏有相当一部分是延软弱结构面破坏的。（2）结构面及充填物的变形时岩体变形的主要组成，控制着工程岩体的变性特征。（3）结构面是岩体中渗透水流的主要通道。（4）工程荷载作用下，岩体中的应力分布也受结构面及其力学性质的影响。 3、结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何确定？法向刚度是指在法向应力作用下,结构面产生单位法向变形所需要的应力。它的确定可直接用试验求的结构面的σn-△Vj 曲线后，在曲线上求。（室内、现场压缩试验）剪切刚度是指在剪应力作用下，结构面产生单位剪切位移所需要的应力。它通过室内和现场剪切试验确定。 4、试述平直无填充结构面及有填充结构面的剪切强度特征？ 5、试述粗糙起伏无填充结构面的剪切强度特征。其节理面的起伏角 i=20°，基本摩擦角 Φb=35°，两臂岩石的内摩擦角 Φ=40°，C=10MPa，作出节理面的剪切强度曲线。 6、试述非贯通断续结构面的剪切强度特征。 7、比较巴顿方程、佩顿方程和莱氏方程的区别是什么？ 8、工程实际中一般如何确定结构面的力学参数？

　　四、岩体力学性质

　　1、原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有什么区别？ 2、岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？ 3、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发试验的基本原理是什么？ 4、岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何？为什么？ 5、在垂直层面的法向应力作用下，层状岩体的变形参数怎样确定？

　　非常感谢为此付出努力的王欣同学和刘南坤同学

　　6、原位岩体剪切试验的原理是什么？通过它可以求得哪些参数？ 7、工程岩体常见的破坏形式有哪几种？对应的强度叫什么？各自有何区别？ 8、某裂隙化安山岩，通过野外调查和室内实验，已知岩体质量为一般类，RMR=44，Q=1，岩块单轴抗压强度 σ=75MPa，岩体呈碎块状结构，四组主要结构面将岩体切割成嵌固紧密、部分扰动的角砾状岩块，结构面光滑，中等风化或发生蚀变，使用 Hoek-Brown 方程估算岩体的强度。 10、地下水对岩体力学性质的影响表现在哪些方面？ 11、岩体结构是怎样影响对地下水渗流的？ 12、应力是如何影响地下水渗流特性的。

　　五、工程岩体分类

　　1、影响隧道围岩分类的因素主要有哪些？ 2、围岩分类的主要用途有哪些？ 3、在岩块强度特征相同的情况下，请分析中厚层石灰岩与薄厚层石灰岩的力学参数大小。 4、请分析围岩分类的发展趋势。 5、在边坡工程、地基工程与隧道工程中，同一岩体的围岩分类是否相同，为什么？ 6、试分析教材中每一种围岩分类的优缺点。

　　六、岩体天然应力

　　1、简述地应力测量的重要性。 2、地应力是如何形成的？控制某一工程区域地应力状态的主要因素是什么？ 3、简述地壳浅部地应力分布的基本规律。 4、试述岩体中水平天然应力的基本特点。 5、地应力测量方法分哪几类？每类包括哪些主要测量技术？ 6、简述水压致裂法的基本测量原理。 7、简述水压致裂法的主要测量步骤。 8、对水压致裂法的主要优缺点作出评价。 9、分别讨论隆起、剥蚀和载荷作用对 λ 值的影响。 3 10、某岩体，在深度 100m 内，密度为 2.54g/cm ，天然应力比值系数为 1.89，试按自重应力理论计算深度 50m、150m 处的天然应力大小？

　　七、岩体本构关系与强度理论

　　1、什么叫岩石的本构关系？岩石的本构关系一般有几种类型？ 2、什么叫岩石的强度？岩石的破坏一般有几种类型？ 3、对于弹性平面问题，（1）应力状态有哪两种？其本构方程有什么关系？如果受力为常量，其应力分布是否与应力状态和材料性质有关，为什么？ 4、在平面问题中，已知一点 M 处的应力分量 σx，σy，τxy+τyx。试求经过该点的平行于 Z 轴而倾斜于 X 轴和 Y 轴的任一斜面上的应力。 5、试用莫尔应力圆画出：（1）单向拉伸，（2）纯剪力，（3）单向压缩，（4）双向拉伸，（5）双向压缩。 6、试证明：在发生最大与最小剪应力的面上，正应力的数值都等于两个主应力的平均值。 7、将一个圆柱形材料放在厚壁圆筒内承受轴向压缩，使之无法产生横向应变，（1）试利用泊松比确定水平应力与垂直应力之比；当泊松比是 0.1 和 0.5 时，（2）试计算上述的应力比；（3）试确定各向同性弹性岩石的 σx+σy+σz 与体积变化之间的关系。 8、在某些模型试验中，竖向放置的明胶板在侧边给予约束，使之在这一方向不能产生水平应变。而在明胶板的垂直向则不受约束，因而该明胶板处于平面应变状态。如果明胶板的密度为 γ，至任一点的深度是 z，泊松比是 μ，试计算明胶板在任一点的水平应力。

　　9、给出简单拉伸时的增量理论和全量理论的本构关系？ 10、试求下列情况的塑性应变增量之比：（2）二维应力状态：σ1=σ0/3；（3）纯剪：τxy =σ0。（1）简单拉伸：σ=σ0 ； 11、什么叫蠕变、松弛、弹性后效和流变。 12、蠕变一般包括几个阶段？每个阶段的特点是什么？ 13、不同受力条件下岩石的流变具有哪些特性？ 14、何为岩石长期强度，它与瞬间强度一般有什么样的关系？ 15、何为岩石强度准则？为什么要研究强度准则？ 16、试论述 Culomb，Mohr，Griffith 三准则的基本原理及其主要区别和联系。 17、某均质岩石的强度曲线为：τ=tanΦ+C，其中 C=40MPa，Φ=30°。试求在侧向围岩应力 σ3 =20MPa 的条件下，岩石的极限抗压强度。并求出破坏面的方位。 18、将一个岩石试件进行单轴试验，当其压应力达到 27.6MPa 时，即发生破坏，破坏面与最大主应力面的夹角为 60°。假设抗剪强度随正应力呈线性变化，试计算：（1）在正应力等于 0 的那个平面上的抗剪强度；（2）在上述试验中与最大主应力面的夹角为 30°的那个平面上的抗剪强度；（3）内摩擦角；（4）破坏面上的正应力和剪应力。 19、将岩石试件进行一系列单轴试验，求得抗压强度的平均值为 0.23MPa，将同样的岩石在 0.59MPa 的围压下进行一系列三轴试验，求得主应力的平均值为 2.24MPa。请在 Mohr 图上绘出代表这两种试验结果的应力圆，确定其内摩擦角及粘结力。

　　八、边坡岩体稳定性分析

　　1、边坡岩体中的重分布应力有哪些主要特征？与哪些因素有关？ 2、边坡岩体的变形破坏有哪些基本类型？单平面滑动与楔形体滑动的特点是什么？ 3、应用刚体极限平衡法计算边坡稳定型的一般步骤是什么？ 4、何谓几何边界条件，受力条件，稳定性系数，安全系数？ 5、单平面滑动的稳定性系数如何计算，并推导出它的计算公式。 6、异向双平面（楔形体）滑动的稳定性分析的基本思路是什么？ 7、某岩体边坡中存在一组与坡面倾向相同，倾角为 30°的结构面，结构面的剪切强度： 3 Cj=0.1MPa，Φj =28°，边坡倾角为 60°，岩体平均密度 r=2.5g/cm ，求该边坡的极限坡高。 8、某边坡中存在一倾角为 40°的断层，设边坡倾角为 60°，岩体剪切强度指标： j =30°， Φ 3 Cj =0.02MPa，平均密度 r=2.55g/cm ，边坡高度为 20m，试评价该边坡的稳定性（取安全系数 1.05）。

　　九、地下硐室围岩稳定性分析

　　1、以水平圆形无压硐室为例，说明弹性围岩应力的分布规律。 2、何谓围岩？其范围一般为多大？ 3、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？ 4、试总结各类结构围岩的变形破坏特点。何谓渐进式破坏的含义？ 5、如何确定地下硐室围岩的破坏范围？试举例说明。 6、何谓围岩压力？按其形成原因可分为哪几类？各自用什么方法确定？ 7、试述形变围岩应力确定得基本原理与方法。 8、试述用块体极限平衡方法确定松动围岩压力的方法与步骤。 9、何谓围岩抗力及围岩抗力系数？常用什么方法确定抗力系数？ 10、拟在地表以下 1500m 处开挖一水平圆形硐室，已知岩体的单轴抗压确定 σc =100MPa,岩 3 体天然密度 r=2.75 g/cm 岩体中天然应力比值系数 λ=1，试评价该地下硐室开挖后的稳定性。 11、在地表以下 200m 深度处的岩体中开挖一洞径 2R0=2m 的水平圆形隧洞，假定岩体的天然应力为静水压力状态（即 λ=1），岩体的天然密度 r=2.7 g/cm ，试求： 1)洞壁、2 倍洞半径、3 倍洞半径处的重分布应力 2)根据以上计算结果说明围岩中重分布应力的分布特征 3)若围岩的抗剪强度 Cm=0.4, Φm=30°试评价该洞室的稳定性 4)洞室若不稳定，试求其塑性变形区的最大半径 R1 12.在均质、连续、各向同性的岩体中，测得地面以下 100m 深度处的天然应力为： σv=26MPa， σH=17.3Mpa，拟定在该深度处开挖一水平圆形隧道，半径 R0=3m，试求： 1)沿 Φ=0°和 Φ=90°方向上重分布应力（σr、σΦ）随 r 变化的曲线 2)改岩体的 Cm=0.04MPa，Φm=30°，用图解法求洞顶与侧壁方向破坏圈厚度。

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