岩石力学

概念题：
1.岩石力学：是研究岩石的力学性状和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论科学，是力学的一个分支，同时也是一门应用科学。

2.岩石：由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而形成的各种矿物颗粒的集合体，是组成地壳的基本物质。

3.岩体：岩石和各种结构面（分界面、不连续面，如节理、片理、断层、不整合面、裂隙）在一定工程范围内的统一自然地质体。

4.结构面：指岩体中存在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。

5.岩石结构：岩石中矿物颗粒的大小、形状、表面特征、颗粒相互关系、胶结类型特征等。

6.岩石构造：指岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间的排列方式及充填形式。

7.渗透系数（K ）：是表征岩石透水性的重要指标，其大小取决于岩石中孔隙的大小、数量、方向、相互贯通情况。

8.软化系数（K B ）：为岩石试件的饱和抗压强度σ cw 与干抗压强度σc 的比值。

9.弹性模量：在单向压缩条件下，弹性变形范围内试件轴向应力与轴向应变之比，即
E=ε
σ
10.变形模量：指岩石在单轴压缩试验条件下，轴向应力与轴向总应变之比
E
=
εεσ
ε
σp
e
+=
11.泊松比：横向应变（
ε
ε
y
x
=）与轴向应变（
ε
z
）之比称为泊松比
12.抗压强度：是指岩石试件在无侧隙条件下，受轴向压力作用至破坏时，单位横截面积上所承受的最大压应力，一般简称抗压强度。

13.抗拉强度：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所承受的最大拉应力，称为岩石的单轴抗拉强度，一般简称抗拉强度。

14.抗剪强度：岩石在剪切荷载作用下抵抗剪切破坏的最大剪应力称为岩石抗剪切强度，简称抗剪强
度。

15.流变性：是指介质在外力不变条件下，应力或应变随时间而变化的性质。

16.蠕变：是指介质在大小和方向均不改变的外力作用下，其变形随时间的变化而增大的现象。

17.准岩体强度：由完整岩石试件的强度和岩体完整性系数K 的乘积确定。

18.完整性系数：岩体的完整性系数是岩体中纵波速度和同种岩体的完整岩石中纵波速度之平方比，
即K rm =
2
2
p
p v
v
19.普氏系数：以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据f=，根据普氏坚固性系数将岩石分为十级。

20.岩石质量指标（RQD ）：是指本回次钻孔取芯不小于10cm 岩芯的总长与进尺之比。

21.原岩应力地应力：由于地质构造等原因使地壳物质产生了内应力效应，这种应力称为原岩应力。

22.自重应力：由于受到地心引力的作用由岩体自重产生的应力。

23.构造应力：由于地质构造运动的发生和发展产生的应力。

24.侧压系数：水平应力与垂直应力的比值。

25.地压：因围岩位移和冒落坏破坏而作用在支架上的压力，称为地压。

26.地压现象：围岩发生变形，出现裂隙、断裂冒落和支架破坏的现象，通常称为地压现象。

27.二次应力（次生应力）：巷道开挖后，初始应力的平衡状态被打破，初始应力场将发生改变，如果新的应力未超过岩体的承载能力，岩体中就会建立新的应力平衡，应力发生重新分布。

这种新的应力状态就称为二次应力。

28.变形地压：在大范围内岩体受支架约束而产生的对支架的压力。

29.散体地压：当岩体较为松散破碎，或初始应力较大时，开巷后围岩会发生冒落破坏。

在这类围岩
的巷道中，架设支架后，冒落下的岩体会以重力的方式作用在支架上，此时支架所承受的压力，即称为散体地压。

30.冲击地压（岩爆）：是坚硬围岩中积累了很大的弹性变性能，并以突然爆发的形式释放出的压力。

31.崩落角：指地表裂缝区的最边缘至井下采空区下部边界线的连线与水平面所成的夹角。

32.移动角：地表位移边界线至采空区下部边界线的连线与水平面所成的夹角。

问答题：
1.岩石与岩体的区别？
答：岩体是非均质各向异性体；岩体内部存在着初始应力场；岩体内含有各种各样的裂隙系统；处于地下环境，受地下水等因素的影响。

2.影响岩石单轴抗压强度的因素？
答：①试件几何形状、尺寸和加工精度；②端面条件；③加载速率；④温度；⑤层理结构。

3.获得岩石抗剪强度和强度曲线的（3种）方法？
答：①直剪试验；②倾斜压膜剪切法；③三轴试验。

4.什么是真三轴与假三轴试验？
答：真三轴试验是岩石试件在三个彼此正交方向上受到不相等的压力（σ1>σ2>σ3 >0 ）；
假三轴试验是岩石试件受轴压和围压作用，主要研究围压对岩石变形、强度或破坏的影响（σ
1>σ2=σ3 >0 ）。

5.岩石的变形特征，全应力--应变曲线（如何获得、有何意义）？
答：弹性：物体受外力作用后产生变形，在除去外力后能够立即恢复原有形状的性质。

塑性：物体受外力作用后产生变形，在除去外力后不能完全恢复原有形状的性质。

粘性：物体受外力作用后变形变形不能再瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质。

脆性：物体受力后，变形很小就发生破裂的性质。

延性：物体受力后，产生较大塑性变形后才发生破裂的性质。

曲线图及五阶段工程意义
6.典型蠕变可以分为几个阶段？
答：①瞬时弹性变形阶段；②衰减蠕变阶段；③稳定蠕变阶段；④加速蠕变阶段。

7.流变模型的基本元件是哪几种，本构关系是什么？
答：①弹性元件，本构关系服从虎克定律；
②粘性元件，本构关系服从牛顿粘性定律；
③塑性元件，本构关系服从库仑摩擦定律。

8.强度准则—莫尔（或莫尔-库仑理论），莫尔强度理论的基本观点，强度曲线形式，该理论的优
点和缺点？
答：莫尔库仑理论的基本观点：岩石发生剪切破坏时破坏面上的剪应力应等于岩石本身内聚力和
作用在该面上的法向应力引起的摩擦阻力之和。

①优点：较全面的反应岩石的强度特征，主要适用于剪切材料的破坏，很好的反映了岩石
的抗拉能力远小于抗压能力的特点。

②缺点：忽略了中间主应力对强度的影响；不适用于即有拉应力的情况；不适用于有高
围压的情况。

9.结构面对岩体的强度的影响？
答：结构面的产状、连续性、密度、形态、张开度、结构面的充填物质和组合关系对岩体强度都有影响，结构面分布方向与岩体受力方向夹角越小对强度影响越大。

10.进行岩石分类的目的和常用的分类方法？
答：分类的目的：是为岩体工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。

方法：①普氏分类法；②岩石质量指标分类法RQD；③宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类法RMR；④Q值岩体质量指标分类法。

11.地壳浅部原岩应力分布的基本规律？
答：在深度为25-2700米的范围内，垂直应力呈线性增长，水平应力也随深度的变化呈线性增长关系。

12.原岩应力的测量方法有哪些？
答：直接测量法：①扁千斤顶法；②水压致裂法；③刚性包体应力法；④声发射法。

间接测量法：①全应力解除法；②局部应力解除法；③地球物理法。

13.地压的分类？
答：变形地压、散体地压（发展阶段）、冲击地压、膨胀地压（表现形式）。

14.根据围岩应力分布特点可将围岩分为哪几个区？
答：可分为塑性区（松散区和塑性强化区）、弹性区、原岩应力区。

15.围岩与支架共同作用的原理，它的实质是什么？
答：支架架设后，围岩与支架形成一个共同体，二者相互制约，共同变形，共同承受全部地压。

16.普氏理论（自然平衡拱试验）及自然平衡拱的形态？
答：由于受弱面切割的影响，岩体既不是连续介质，也与完全松散的介质有区别，而是具有一定粘结力的松散介质。

巷道开挖后，由于应力的重新分布，部分围岩发生破坏，巷道顶部岩体发生冒落。

现场观察和模拟试验都表明，顶板岩体的冒落是有限的，冒落到一定程度后，顶
板形成拱形而稳定下来，这就是自然平衡拱。

也称压力拱。

17.井巷维护的原则？
答：①根据用途、服务年限，确定设计标准，进行维护设计；（选择合理井巷位置，避开高应力区，避开岩性较差区，避开岩层移动范围，避免回采影响）
②提高井巷围岩自身强度；
③选择合理的井巷断面形状和尺寸；
④选择合适的支护类型和支护时间。

18.新奥法施工？
答：新奥法的基本原理：新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩称为支护系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。

特点：采用光面爆破降低扰动影响；以锚喷作一次支护，必要时加钢拱支架；根据围岩地压及变形实测数据，在合理进行二次支护。

主要原则：少扰动、早锚喷、快封闭、勤测量。

19.喷射砼与锚杆的力学作用？
答：①喷层的作用：保护和加固围岩、改善围岩的应力状态、提高围岩的自承能力。

②锚杆的作用：悬吊、组合、挤压加固。