地下硐室围岩稳定分析

地下硐室围岩稳定分析
5.地下洞室围岩稳定性分析
―――岩体⼒学作业之五
⼀、名词释义
1.围岩：指由于⼈⼯开挖使岩体的应⼒状态发⽣了变化，⽽这部分被改变了应⼒状态的岩体称为围岩。

地下⼯程开挖过程中，在发⽣应⼒重分布的那⼀部分⼯程岩体称为围岩。

2.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破坏，进⽽引起施加于⽀护衬砌上的压⼒。

作⽤在⽀护物上的围岩的变形挤压⼒或塌坍岩体的重⼒称为围岩压⼒。

3.静⽔应⼒状态：在岩⽯⼒学中，地下深部岩体在⾃重作⽤下，岩体中的⽔平应⼒和垂直应⼒相等的应⼒状态。

4.形变围岩压⼒：指围岩在⼆次应⼒作⽤下局部进⼊塑性，缓慢的塑性变形作⽤在⽀护上形成的压⼒，或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的⽀护压⼒。

⼀般发⽣在塑性或者流变性较显著的地层中。

5.松动围岩压⼒：指因围岩应⼒重分布引起的或施⼯开挖引起的松动岩体作⽤在隧道或坑道井巷等地下⼯程⽀护结构上的作⽤压⼒。

⼀般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的。

6.冲击围岩压⼒：（1）是地下洞室开挖过程中，在超过围岩弹性限度的压⼒作⽤下，围岩产⽣内破坏，发⽣突然脆性破坏并涌向开挖(采掘)空间的⼀种动⼒现象。

（2）强度较⾼且完整的弹脆性岩体过渡受⼒后突然发⽣岩⽯弹射变形所引起的围岩压⼒。

7.膨胀围岩压⼒：在遇到⽔分的条件下围岩常常发⽣不失去整体性的膨胀变形和位移，表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出，并在⽀护结构上形成形变压⼒的现象。

8.应⼒集中：受⼒物体或构件在其形状或尺⼨突然改变之处引起应⼒在局部范围内显著增⼤的现象。

9.应⼒集中系数：指岩体中⼆次应⼒与原始应⼒的⽐值，也可⽤井巷开挖后围岩中应⼒与开挖前应⼒的⽐值来表⽰。

10.侧压系数：岩体中⼀点的⽔平应⼒与垂直应⼒的⽐值。

11.围岩（弹性）抗⼒系数：当隧洞受到来⾃隧洞内部的压⼒P时，在内压⼒作⽤下，洞壁围岩必然向外产⽣⼀定的位移△α，则定义围岩的弹性抗⼒系数为K＝P／△α。

此时K的物理意义为促使隧洞洞壁围岩产⽣单位径向位移所需的内⽔压⼒值。

12.单位抗⼒系数：隧洞围岩的弹性抗⼒系数不仅与隧洞的地质条件有关，⽽且与隧洞的半径有关，为了统⼀，在⼯程上规定洞径为200cm时隧洞围岩的抗⼒系数定义为单位抗⼒系数。

⼆、填空题
1.研究岩⽯应⼒状态的⽬的在于正确认识岩⽯的，阐明围岩的，充分利⽤和发挥围岩的，使⼯程设计更加合理安全和经济。

2.作⽤于洞室围岩⽀护上的压⼒按形成机理可以分成四
种：、、 1 和。

3.岩体变形的不均匀，导致围岩局部破裂的原因是岩体分布的不均匀性和
不均匀性。

4.岩⽯在三向压缩时，随着侧向应⼒σ3和主应⼒差值σ1－σ3的增加，也随之增⼤；岩⽯发⽣破坏后，仍保留⼀定的。

5.隧洞根据其内部的受⼒情况可分为和两⼤类。

6.对于⽆衬砌有压隧洞，洞内⽔压⼒P在围岩中所产⽣的径向和切向应⼒随隧洞半径r的增⼤⽽迅速降低，在处该应⼒基本可以忽略不计。

在有些有压隧洞中常见到新形成的、平⾏于洞轴线的放射状张裂隙，这主要是由于内⽔压⼒使围岩产⽣的应⼒抵消了围岩的压应⼒，并超过了岩体的 1 强度所致。

7.围岩在不产⽣破坏的条件下，当岩⽯性质由硬岩、中硬岩到软岩的变化过程中，对于同⼀种⽀护形式⽽⾔，围岩位移增长会
越来越⼤，相应要求⽀护结构所承担的压⼒会越来越；对于同⼀岩⽯⽽⾔，随围岩的不断变化要求⽀护结构承担的压⼒会随位移增长⽽越来越。

三、选择题
1.在均质岩体中开⼀巷道，已知岩⽯的内摩擦⾓υ＝300，内聚⼒C＝20MPa，若已知σ1＝
200MPa，则能维持巷道稳定所需的σ3为。

（1）43.6MPa；（2）45.6MPa；（3）50MPa；（4）51.5MPa。

2.某⼯程在页岩岩层中开挖⼀引⽔隧洞，在隧洞开挖完成以后⼀段很长的时间内，预先埋设于⽀护结构和衬砌中的压⼒传感器显⽰，⽀护结构和衬砌中的压⼒⼀直在不断变化，这主要是由于 1 的结果。

（1）围岩弹性变形；（2）围岩塑性变形；（3）围岩弹塑性变形；（4）围岩蠕变。

3.围岩弹性抗⼒系数不仅与岩⽯性质有关，⽽且与隧洞的尺⼨也有关系，隧洞的半径越⼤，则岩体的弹性抗⼒系数将。

（1）越⼩；（2）越⼤；（3）不⼀定增⼤；（4）保持常数。

4.只考虑⾃重应⼒的情况下，赋存在600m深处原岩体内⼀点的垂直应⼒与侧向应⼒⽐值
为，设上部岩层的平均容重为24.5kN／m3，泊松⽐为µ＝0.2。

（1）垂直应⼒∶侧向应⼒＝14.7∶3.7；
（2）垂直应⼒∶侧向应⼒＝14.7∶14.7；
（3）垂直应⼒与侧向应⼒⽐值等于l；
（4）垂直应⼒与侧向应⼒⽐等于4。

5.根据弹性⼒学中的厚壁圆筒理论，对于半径为的⽆衬砌有压隧洞，当洞壁受内⽔压⼒的作⽤时，确定围岩附加应⼒的公式为。

（1）；（2）；（3）；（4）。

6.半径为的圆形隧洞在内⽔压⼒作⽤下洞壁围岩向外产⽣径向位移△，设此时围岩的弹性常数为、，则该隧洞围岩的单位弹性抗⼒系数为。

（1）；（2）；（3）；（4）。

四、计算题
1.⾃地表向下的岩层依次为：表⼟层，厚h1＝60m，容重γ1＝20KN/m3，内摩擦⾓υ1＝300，泊松⽐µ1＝0.3；砂岩层厚h2＝60m，容重γ2＝25KN/m3，内摩擦⾓υ2＝450，泊松⽐µ2＝0.25。

求距地表50m及100m处的原岩中有⾃重引起的⽔平应⼒。

2.在地下埋深H处的处于弹性均质岩体中的半径为的圆形巷道H＞（3～5 ）。

作⽤于岩体上的原始应⼒分别为垂直应⼒和⽔平应⼒，侧应⼒系数λ＝／。

试证明：
（1）巷道周边出现拉应⼒的条件是λ＜1／3；
（2）评价θ＝0、π／2、π、3π／2处的应⼒情况；
（3）求不允许出现拉破坏时的最⼩⽀护阻⼒；
（4）当提供⽀护阻⼒P时，求巷道周边的变形位移。

注：已知圆形巷道重分布应⼒公式为：。

3.在中等坚硬的⽯灰岩中开挖圆形洞室。

已知R0=3.0m，围岩容重γ＝27KN/m3，隧洞埋深为
H=100m，围岩的抗剪强度指标C=0.3Mpa，υ＝300，试基于弹塑性理论求解如下各项：
（1）当塑性松动圈的半径R=R0时的围岩压⼒；
（2）允许塑性圈厚度为2.0m时的围岩压⼒；
（3）若⽯灰岩的弹性模量为E=1200Mpa，泊松⽐为µ＝0.2，洞壁实测最⼤径向位移为
U max=3.0cm，试计算围岩压⼒。

4.设隧洞的最⼤内⽔压⼒P i=3.0Mpa，隧洞半径为R0=2.5m，⽤厚度为d=0.5m的混凝⼟衬砌。

已知混凝⼟的弹性模量E1=2.0×104Mpa，泊松⽐µ1＝0.17；岩⽯的弹性模量E2=1.0×104Mpa，泊松⽐µ2＝0.25。

试求距离隧洞中⼼4.0m处的附加应⼒。

5.在初始地应⼒场为σv=σh=σ0=40Mpa的岩体中开挖⼀直径为R0=
6.0m的圆形洞室。

岩体的抗剪
强度指标为C=2.9Mpa，υ＝300，岩体的剪切模量为G=0.5×104Mpa。

假定⼯程允许洞壁最⼤径向位移U允＝2.5cm。

试⽤修正的芬纳公式求围岩压⼒。

6.有⼀洞室，采⽤少筋混凝⼟衬砌，其端⾯尺⼨为：宽度2b1=6⽶，⾼度h0=4.5＋1.5＝6.0⽶，
其余尺⼨见下图所⽰。

周围岩⽯为不坚硬的⽯灰岩，γ＝26KN/m3,f＝4.0（υf =700）。

试求作⽤在洞室衬砌上的垂直围岩压⼒和侧向围岩压⼒。

第五节围岩抗⼒与极限承载⼒
⼀、围岩抗⼒的概念
洞室由于存在很⾼的内⽔压⼒作⽤，迫使衬砌向围岩⽅向变形，围岩被迫后退时，将产⽣⼀个反⼒来阻⽌衬砌的变形。

围岩对衬砌的反⼒称为围岩抗⼒，或称弹性抗⼒。

围岩抗⼒愈⼤，愈有利于衬砌的稳定。

围岩抗⼒承担了⼀部分内⽔压⼒，从⽽减⼩了衬砌所承受的内⽔压⼒，起到了保护衬砌的作⽤。

充分利⽤围岩抗⼒，可以⼤⼤地减薄衬砌的厚度，降低⼯程造价。

围岩极限承载⼒是表征围岩承担内⽔压⼒能⼒的指标。

它主要与围岩的强度性质及天然应⼒状态有关。

⼆、围岩抗⼒系数及其确定
1、围岩抗⼒系数
围岩抗⼒系数是表征围岩抵抗衬砌向围岩⽅向变形能⼒的指标，定义为使洞壁围岩产⽣⼀个
单位径向变形所需要的内⽔压⼒。

P
a
为洞壁受到的内⽔压⼒；y为洞壁围岩向外产⽣的径向位移。

围岩抗⼒系数愈⼤，说明围岩受内⽔压⼒的能⼒愈⼤。

2、单位抗⼒系数（k0）
K值不是⼀个常数。

它随洞室尺⼨⽽变化，洞室半径越⼤，K值越⼩。

为便于应⽤，特提出单位抗⼒系数的概念。

单位抗⼒系数是指洞室半径为100cm时的抗⼒系数值。

k0与
确定⽅法：直接测定法、计算法和⼯程地质类⽐(经验数据)法。

三、围岩极限承载⼒的确定
1、围岩极限承载⼒的定义
围岩极限承载⼒是指围岩承担内⽔压⼒的能⼒。

围岩极限承载⼒与围岩的⼒学性质及天然应⼒状态有关。

有压洞室开挖以后，围岩处于重分布应⼒状态中。

当洞壁受到⾼压⽔流的作⽤时，围岩内⼜产⽣⼀个附加应⼒，使围岩内的应⼒再次分布，产⽣新的重分布应⼒。

如果两者叠加后的围岩应⼒⼤于或等于围岩的强度时，则围岩就要发⽣破坏，否则围岩不破坏。

2、⾃重应⼒作⽤下的围岩极限承载⼒
设有⼀半径为R
0的圆形有压隧洞，开挖在仅有⾃重应⼒(σ
v
＝ρgh，σ
h
＝λρgh)作⽤的岩体中；
洞顶埋深为h；洞内壁作⽤的内⽔压⼒为p
a。

⽆⽔压⼒时，洞壁上的重分布应⼒
p
a
引起的洞壁上的附加应⼒
有⽔压⼒时，洞壁上的重分布应⼒
围岩极限平衡条件
围岩极限承载⼒
上覆岩层的极限厚度
洞顶上覆岩层的极限厚度
3、天然应⼒作⽤下的围岩极限承载⼒
把铅直天然应⼒σ
v 和⽔平天然应⼒σ
h
代⼊到洞壁重分布应⼒计算公式中，就可以得到天然
应⼒作⽤下的围岩极限承载⼒
围岩的极限承载⼒由岩体天然应⼒和内聚⼒两部分组成的。

因此，当岩体的C m，φm⼀定时，围岩的极限承载⼒取决于天然应⼒的⼤⼩。

岩⽯⼒学辅导题
⼀、名词解释
1、岩⽯
岩⽯是⾃然界各种矿物的集合体，是天然地质作⽤的产物，是构成岩体的基本单元。

2、岩体
岩体是指在⼀定的地质条件下，含有诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构⾯的复杂地
质体。

3、岩⽯的容重
岩⽯的容重：岩⽯单位体积（包含岩⽯内孔隙体积）的重量。

，式中r为岩⽯容重，w为
被测岩样的重量，v为被测岩样的体积。

4、岩⽯的流变性
5、流变性：材料应⼒—应变曲线关系与时间因素有关的性质，包括蠕变、松弛和弹性后效。

6、岩⽯的透⽔性
7、岩⽯的透⽔性：岩⽯能被⽔透过的性能。

透⽔性的⼤⼩可⽤渗透系数来衡量，它主要取决于岩⽯中孔隙的⼤⼩，⽅向及相互连通情况。

8、岩⽯的抗冻性
岩⽯的抗冻性是指岩⽯抵抗冻融破坏的性能，通常⽤抗冻系数表⽰。

抗冻系数指岩⽯试样
在±250C的温度区间内，反复降温、冻结、融解、升温，其抗压强度有所下降，岩样抗压
强度的下降值与冻融前的抗压强度的百分⽐。

9、抗剪切强度
岩⽯抗剪强度是指岩⽯在剪切荷载作⽤下，达到破坏前所能承受的最⼤剪应⼒。

10、完全弹性岩⽯
完全弹性岩⽯：岩⽯在受外⼒作⽤的瞬间即产⽣全部变形，⽽去除外⼒后⼜能⽴即恢复其
原有形状和尺⼨的性质。

11、构造结构⾯
构造结构⾯：岩体在受构造应⼒作⽤下形成的各种结构⾯，如劈理，节理，断层，层间错
动等。

12、岩⽯⼒学
岩⽯⼒学：是⼀门认识和控制岩⽯系统的⼒学⾏为和⼯程功能的学科。

13、岩⽯的软化性
岩⽯的软化性:岩⽯浸⽔后强度降低的性能。

可⽤软化系数来衡量。

软化系数指岩样在饱⽔
状态的抗压强度与⾃然风⼲状态抗压强度的⽐值。

14、地应⼒
15、地应⼒：存在于地层中的未受扰动的天然应⼒，也称岩体初始应⼒，绝对应⼒或者原
岩应⼒。

16、岩⽯的天然含⽔率
天然状态下岩⽯中⽔的质量m w与岩⽯的烘⼲质量m rd的⽐值，⽤百分数表⽰。

（附上公式）
17、岩⽯的强度
岩⽯的强度：即岩⽯在各种不同荷载作⽤下达到破坏时所能承受的最⼤应⼒。

18、岩⽯的扩容
岩体在荷载作⽤下,随着荷载增加产⽣微裂隙引起的⾮弹性体积膨胀的现象。

或：岩⽯扩容是指在偏应⼒作⽤下，当应⼒达到某⼀定值时，岩⽯的体积不但不缩⼩反⽽增⼤的⼀种⼒学现象。

19、岩⽯的损伤破坏
在载荷作⽤下，由于岩⽯微观结构的缺陷引起材料或结构的劣化过程，称为岩⽯的损伤破坏。

⼆、选择题
1、在岩⽯单向抗压强度试验中，岩⽯试件⾼与直径的⽐值h/d和试件端⾯与承压板之间的磨擦⼒在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥形破裂。

（）
（A）h/d较⼤，磨擦⼒很⼩
（B）h/d较⼩，磨擦⼒很⼤
（C）h/d的值和磨擦⼒的值都较⼤
（D）h/d的值和磨擦⼒的值都较⼩
2、岩⽯的弹性模量⼀般指（）。

（A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量
（C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任⼀种3、岩⽯的割线模量和切线模量计算时的应⼒⽔平为（）。

（A） (B) （C） (D）
4、由于岩⽯的抗压强度远⼤于它的抗拉强度，所以岩⽯属于（）。

（A）脆性材料（B）延性材料
（C）坚硬材料（D）脆性材料，但围压较⼤时，会呈现延性特征
5、剪胀（或扩容）表⽰（）。

（A）岩⽯体积不断减少的现象
（B）裂隙逐渐闭合的⼀种现象
（C）裂隙逐渐涨开的⼀种现象
（D）岩⽯的体积随压应⼒的增⼤逐渐增⼤的现象
6、剪胀（或扩容）发⽣的原因是由于（）
（A）岩⽯内部裂隙闭合引起的
（B）压应⼒过⼤引起的
（C）岩⽯的强度⼤⼩引起的
（D）岩⽯内部裂隙逐渐张开的贯通引起的
7、岩⽯的抗压强度随着围岩的增⼤（）。

（A）⽽增⼤（B）⽽减⼩
（C）保持不变（D）会发⽣突变
8、劈裂试验得出的岩⽯强度表⽰岩⽯的（）。

（A）抗压强度（B）抗拉强度
（C）单轴抗拉强度（D）剪切强度
9、格⾥菲斯强度准则不能作为岩⽯的宏观破坏准则的原因是（）。

（A）它不是针对岩⽯材料的破坏准则
（B）它认为材料的破坏是由于拉应⼒所致
（C）它没有考虑岩⽯的⾮均质特征
（D）它没有考虑岩⽯中的⼤量⾝长裂隙及其相互作⽤
10、岩⽯的吸⽔率是指（）。

（A）岩⽯试件吸⼊⽔的重量和岩⽯天然重量之⽐
（B）岩⽯试件吸⼊⽔的重量和岩⽯⼲重量之⽐
（C）岩⽯试件吸⼊⽔的重量和岩⽯饱和重量之⽐
（D）岩⽯试件天然重量和岩⽯饱和重量之⽐
11、已知某岩⽯饱⽔状态与⼲燥状态的抗压强度之⽐为0.72，则该岩⽯（）。

（A）软化性强，⼯程地质性质不良
（B）软化性强，⼯程地质性质较好
（C）软化性弱，⼯程地质性质较好
（D）软化性弱，⼯程地质性质不良
12、当岩⽯处于三向应⼒状态且⽐较⼤的时候，⼀般应将岩⽯考虑为（）。

（A）弹性体（B）塑性体
（C）弹塑性体（D）完全弹性体
13、在岩⽯抗压强度试验中，若加荷速率增⼤，则岩⽯的抗压强度（）。

（A）增⼤（B）减⼩（C）不变（D）⽆法判断
14、按照库仑—莫尔强度理论，若岩⽯强度曲线是⼀条直线，则岩⽯破坏时破裂⾯与最⼤主应⼒作⽤⽅向的夹⾓为（）。

（A）45°（B）（C）（D）60°
15、在岩⽯的含⽔率试验中，试件烘⼲时应将温度控制在（）。

（A）95~105℃（B）100~105℃
（C）100~110℃（D）105~110℃
16、按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（）。

（A）受拉破坏（B）受压破坏（C）弯曲破坏（D）剪切破坏
17、在缺乏试验资料时，⼀般取岩⽯抗拉强度为抗压强度的（）
（A）1/2~1/5 （B）1/10~1/50
（C）2~5倍（D）10~50倍
18、某岩⽯试件相对密度ds=2.60，孔隙⽐e=0.05，则该岩⽯的⼲密度ρd为（）
（A）2.45 （B）2.46 （C）2.47 （D）2.48
19、下列研究岩⽯弹性、塑性和粘性等⼒学性制裁的理想⼒学模型中，哪⼀种被称为凯尔⽂模型？（）
（A）弹簧模型（B）缓冲模型（C）弹簧与缓冲器并联（D）弹簧与缓冲器串联
20、格⾥菲斯准则认为岩⽯的破坏是由于（）。

（A）拉应⼒引起的拉裂破坏
（B）压应⼒引起的剪切破坏
（C）压应⼒引起的拉裂破坏
（D）剪应⼒引起的剪切破坏
参考答案1、 B 2、 D 3、 B 4、 D 5、 D 6、 D 7、 A 8、 B 9、D 10、B 11、 A 12、 B 13、 A 14、C 15、D 16、 A 17、B 18、 D 19、C 20、A
1、岩体的强度⼩于岩⽯的强度主要是由于（）。

（ A ）岩体中含有⼤量的不连续⾯
（ B ）岩体中含有⽔
（ C ）岩体为⾮均质材料
（ D ）岩⽯的弹性模量⽐岩体的⼤
2、岩体的尺⼨效应是指（）。

（ A ）岩体的⼒学参数与试件的尺⼨没有什么关系
（ B ）岩体的⼒学参数随试件的增⼤⽽增⼤的现象
（ C ）岩体的⼒学参数随试件的增⼤⽽减少的现象
（ D ）岩体的强度⽐岩⽯的⼩
3 、影响岩体质量的主要因素为（）。

（A）岩⽯类型、埋深
（B）岩⽯类型、含⽔量、温度
（C）岩体的完整性和岩⽯的强度
（D）岩体的完整性、岩⽯强度、裂隙密度、埋深
4、我国⼯程岩体分级标准中岩⽯的坚硬程序确定是按照（）。

（A）岩⽯的饱和单轴抗压强度
（B）岩⽯的抗拉强度
（C）岩⽯的变形模量
（D）岩⽯的粘结⼒
5、下列形态的结构体中，哪⼀种具有较好的稳定性？（）（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）⽅形
6、沉积岩中的沉积间断⾯属于哪⼀种类型的结构⾯？（）（A）原⽣结构⾯（B）构造结构⾯
（C）次⽣结构⾯
7、岩体的变形和破坏主要发⽣在（）
（A）劈理⾯（B）解理⾯（C）结构
（D）晶⾯
8、同⼀形式的结构体，其稳定性由⼤到⼩排列次序正确的是（）
（A）柱状>板状>块状
（B）块状>板状>柱状
（C）块状>柱状>板状
（D）板状>块状>柱状
9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由⼤到⼩的排列次序为（）
（A）聚合型结构体>⽅形结构体>菱形结构体>锥形结构体
（B）锥形结构体>菱形结构体>⽅形结构体>聚合型结构体
（C）聚合型结构体>菱形结构体>⽂形结构体>锥形结构体
（D）聚合型结构体>⽅形结构体>锥形结构体>菱形结构体
10、岩体结构体是指由不同产状的结构⾯组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单⽆块体，其结构类型的划分取决于（）
（A）结构⾯的性质（B）结构体型式
（C）岩⽯建造的组合（D）三者都应考虑
1、A
2、C
3、C
4、A
5、D
6、A
7、C
8、B
9、A 10、D
选择题
1、在我国⼯程岩体分级标准中，软岩表⽰岩⽯的饱和单轴抗压强度为（）。

（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa
2、我国⼯程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据（）。

（A）RQD （B）节理间距（C）节理密度
（D）岩体完整性指数或岩体体积节理数
3、在我国⼯程岩体分级标准中，较完整岩体表⽰岩体的完整性指数为（）。

（A）0.55~0.35 （B）0.35~0.15 （C）>0.55 （D）0.75~0.55
4、在我国⼯程岩体分级标准中，岩体基本质量指标是由哪两个指标村确定的？（）。

（A）RQD和节理密度（B）岩⽯单轴饱和抗压强度和岩体的完整性指数
（C）地下⽔和RQD （D）节理密度和地下⽔
5、我国⼯程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩⽯基本质量进⾏修正的？（）。

①地应⼒⼤⼩；②地下⽔；③结构⾯⽅位；④结构⾯粗糙度。

（A）①，④（B）①，②（C）③（D）①，②，③
6、某岩⽯、实测单轴饱和抗压强度RC=55MPa，完整性指数KV=0.8，野外鉴别为原层状结构，结构⾯结合良好，锤击清脆有轻微回弹，按⼯程岩
体分级标准确定该岩⽯的基本质量等级为（）
（A）I级（B）II级（C）III级（D）IV级
1、C
2、D
3、D
4、B
5、D
6、B
选择题
1、初始地应⼒主要包括（）。

（A）⾃重应⼒（B）构造应⼒
（C）⾃重应⼒和构造应⼒（D）残余应⼒
2、初始地应⼒是指（）。

（A）未受开挖影响的原始地应⼒
（B）未⽀护时的围岩应⼒
（C）开挖后岩体中的应⼒
（D）⽀护完成后围岩中的应⼒
3、构造应⼒的作⽤⽅向为（）。

A、铅垂⽅向
B、近⽔平⽅向
C、断层的⾛向⽅向
D、倾斜⽅向
4、下列关于岩⽯初始应⼒的描述中，哪个是正确的？（）。

（A）垂直应⼒⼀定⼤于⽔平应⼒
（B）构造应⼒以⽔平应⼒为主
（C）⾃重应⼒以压应⼒为主
（D）⾃重应⼒和构造应⼒分布范围基本⼀致
5、如果不时⾏测量⽽想估计岩体的初始应⼒状态，则⼀般假设侧压⼒系数为下列哪⼀个值⽐较好？（）（A）0.5（B）1.0（C）<1（D）>1
6、测定岩体的初始应⼒时，最普遍采⽤的⽅法是（）
（A）应⼒恢复（B）应⼒解除法
（C）弹性波法（D）模拟试验
1、C
2、A
3、B
4、B
5、B
6、B
三、简答题
1、简要说明岩⽯的⽔理性及其描述⽅法
岩⽯与⽔相互作⽤时所表现的性质称为岩⽯的⽔理性。

包括吸⽔性、透⽔性、软化性和抗冻性。

岩⽯的天然含⽔率：天然状态下岩⽯中⽔的质量m w与岩⽯的烘⼲质量m rd的⽐值，⽤百分数表⽰。

岩⽯的吸⽔性：是指岩⽯吸收⽔分的性能，取决于岩⽯孔隙体积的⼤⼩及其敞开或封闭程度等，描述岩⽯吸⽔性的指标有吸⽔率、饱⽔率和饱⽔系数。

吸⽔率：岩⽯在常温常压下吸⼊⽔的质量与其烘⼲质量的百分⽐。

饱⽔率：岩⽯在强制状态下（⾼压或真空，煮沸），岩⽯吸⼊⽔的质量与岩样烘⼲质量的百分⽐值。

饱⽔系数：岩⽯吸⽔率与饱⽔率的百分⽐。

透⽔性：岩⽯能被⽔透过的性能。

透⽔性的⼤⼩可⽤渗透系数来衡量，它主要取决于岩⽯中孔隙的⼤⼩，⽅向及相互连通情况。

软化性：岩⽯浸⽔后强度降低的性能。

可⽤软化系数来衡量。

软化系数指岩样在饱⽔状态的抗压强度与⾃然风⼲状态抗压强度的⽐值。

抗冻性：岩⽯抵抗冻融破坏的性能，常⽤抗冻系数表⽰。

抗冻系数指岩⽯试样在±250C的温度区间内，反复降温、冻结、融解、升温，其抗压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的⽐值，⽤百分数表⽰，即
2、简述莫尔强度理论。

莫尔总结指出“到极限状态时，滑动平⾯上的剪应⼒达到⼀个取决于正应⼒与材料性质的最⼤值”，并可⽤下列函数关系表⽰：τ = f（σ），他可通过试验⽅法取得，即对应于各种应⼒状态（单轴压缩，单轴拉伸和三轴压缩）下的破坏莫尔应⼒圆包络线的外公切线。

通过试件应⼒圆与包络线的⽐较来判断是否破坏。

如果应⼒圆与包络线相切或相割，则研究点将产⽣破坏；如果应⼒圆位于包络线下⽅，则不会破坏。

莫尔强度理论实质上是⼀种剪应⼒强度理论。

⼀般认为，该理论⽐较全⾯地反映了岩⽯的强度特征，它既适⽤于塑性岩⽯也适⽤于脆性岩⽯的剪切破坏。

同时也反映了岩⽯抗拉强度远⼩于抗压强度这⼀特性，并能解释岩⽯在三向等拉时会破坏，⽽在三向等压时不会破坏的特点。

莫尔判据的缺点是忽略了中间主应⼒的影响，与实验结果有⼀定出⼊。

且该判据只适⽤于剪切破坏，受拉区的适⽤性还值得进⼀步讨论，并且不适⽤于膨胀或蠕变破坏。

3、简述库伦准则的基本内容（及其表达式）（2004，2005，2009）p219
库仑认为，岩⽯的破坏主要是剪切破坏，岩⽯的强度等于本⾝抗剪切摩擦的粘结⼒和剪切
⾯上的法向⼒产⽣的摩擦⼒。

即：|τ| = c + σtanΦ
其中，σ和τ是该破坏平⾯的法向应⼒和剪应⼒，c为内聚⼒，Φ为内磨擦⾓。

如图所⽰，⽅程确定的准则由直线AL表⽰。

如果应⼒圆上的点落在强度曲线AL之下，则说明该点表⽰的应⼒还没有达到材料的强度值，故材料不会发⽣破坏；如果应⼒圆上的
点超出了上述区域，则说明该点表⽰的应⼒已超过了材料的强度并发⽣破坏；如果应⼒圆
上的点正好与强度曲线相切（图中D点），则说明材料处于极限平衡状态，岩⽯所产⽣的
剪切破坏将可能在该点所对应的平⾯上发⽣。

（附上图）
4、什么是初始地应⼒？简述⼯程岩体中初始地应⼒分布的⼀般规律。

或者说：论述⼯程岩体（地壳浅部）中的初始地应⼒及其分布规律
初始地应⼒：存在于地层中的未受扰动的天然应⼒，也称岩体初始应⼒，绝对应⼒或者原
岩应⼒。

地应⼒的分布规律：
1 地应⼒是⼀个具有相对稳定性的⾮稳定应⼒场，它是时间和空间的函数；
2 实测铅垂应⼒基本等于上覆岩层的重量；
3 地应⼒中的⽔平应⼒普遍⼤于铅垂应⼒；
4 平均⽔平应⼒与铅垂应⼒的⽐值随深度增长⽽减⼩；
5 最⼤⽔平主应⼒和最⼩⽔平主应⼒也随深度呈线性增长关系；
6 最⼤⽔平主应⼒和最⼩⽔平主应⼒之值⼀般相差较⼤，显⽰出很强的⽅向性；
7 地应⼒的分布受地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体⼒学性质、温度、地下⽔等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最⼤。

5、简述边坡岩体破坏的基本形式及影响边坡稳定的主要因素
边坡变形发展到⼀定程度，将导致边坡的失稳破坏。

边坡破坏的基本形式：
1崩塌：块状岩体与岩坡分离向前翻滚⽽下
2滑坡：岩体在重⼒作⽤下，沿坡内软弱结构⾯产⽣的整体滑动
3滑塌4岩块流动5岩层曲折
影响边坡稳定的主要因素：
1不连续⾯在边坡破坏中的作⽤
2 改变斜坡外形，引起坡体应⼒分布的变化
3 改变斜坡岩⼟体的⼒学性质，使坡体强度发⽣变化
4 斜坡直接受各种⼒的作⽤
6、简述地质体的形成过程
地质体是指地壳内占有⼀定的空间和有其固有成分，并可以与周围物质相区别的地质作⽤的产物。

地质体的形成经历了漫长的历史时期，它是岩浆、沉积、变质等各种内地质和外地质营⼒作⽤下，经过多期构造等反复的地质作⽤下，经受变形，遭受破坏，最终形成了现在的地质体。

7、简述达西定律的基本内容及其表达式。