岩石力学复习

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一.岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。

答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式:
(1)X状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。

(2) 单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。

(3) 拉伸破坏，破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度，导致岩石受拉伸破坏。

二. 什么是全应力-应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力-应变曲线？
答：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。

由于材料试验机的刚度小，在试件压缩时，其支柱上存在很大的变形和变形能，在试件快要破坏时，该变形能突然释放，加速试件破坏，从而得不出极限压力后的应力应变关系曲线。

三. . 简述岩石在反复加载和卸载条件下的变形特征。

答：对于线弹性岩石，反复加载和卸载时的应力应变路径完全相同，对于完全弹性岩石，反复加载和卸载时的应力应变路径完全相同，但是应力应变关系是曲线。

对弹性岩石，加载与卸载曲线不重合，但反复加载和卸载时的应力应变路径总是服从此环路的规定。

非弹性体岩石：在弹性范围内服从弹性岩石的变形特征，当卸载点P 超过屈服点时，卸载曲线与加载曲线不重合，形成塑性滞回环。

等荷载循环加载、卸载时的应力应变曲线，。

塑性滞回环随着加载卸载次数的增加而变窄，直至接近弹性变形，没有塑性变形为止。

不断增大荷载的循环加载、卸载时的应力应变曲线，在每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载以后，变形曲线仍沿着
原来的单调加载曲线上升，好像不曾受到循环加载的影响似的，这种现象成为岩石的变形记忆。

四.线弹性体、完全弹性体、弹性体三者的应力应变关系有什么区别？答：完全弹性体：循环加载时的σ - ε 关系为曲线。

加载路径与卸载路径完全重合。

线弹性体：循环加载时的σ - ε 关系为直线。

加载路径与卸载路径完全重合。

弹性体岩石：加载路径与卸载路径不同，但反复加载与卸载时，应力应变关系总是服从此环路的规律。

五. 岩体赋存环境包括哪几部分？
答：赋存环境：包括地应力、地下水和地温三部分。

六. 地应力对岩体的影响体现在哪几个方面？
(1)地应力影响岩体的承载能力：围压越大、承载能力越大。

(2)地应力影响岩体的变形和破坏机制。

如在低围压条件下破坏的岩体，在高围压条件下呈现出塑性变形和塑性破坏。

(3)地应力影响岩体中的应力传播的法则。

非连续介质岩体在高围压条件下，其力学性质具有连续介质岩体的特征。

七. 岩体结构划分的主要依据是什么？
答：岩体结构单元有结构面和结构体两种基本要素。

因此，岩体结构分类主要依据结构面及结构体的类型进行分类。

八. 按结构面成因、结构面通常分为几种类型？
答：结构面按成因分：原生结构面、构造结构面、次生结构面
原生结构面：成岩阶段所形成的结构面。

岩石成因不同又分为沉积结构面、火成结构面和变质结构面。

构造结构面：岩体在构造运动作用下形成的结构面。

此生结构面：在外力作用下（风化、地下水、卸载、爆破等）形成的各种界面。

九. 结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？
答：结构面的剪切变形、法向变形与岩石强度、结构面粗糙性和法向力有关。

十.结构面力学性质的尺寸效应体现在哪几个方面？
答：结构面试块长度增加，平均峰值摩擦角降低，试块面积增加，剪切应力呈现出减小趋势。

此外，还体现在以下几个方面：（1）随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大；
（2）试块尺寸增加，剪切破坏形式由脆性破坏向延伸破坏转化；
（3）尺寸增加，峰值剪胀角减小，结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。

十一.简述地应力测量的重要性。

答：地应力测量的重要性：
(1)应力测量为各种岩体工程进行科学合理的开挖设计和施工提供依据；
(2)地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球动力学的研究也有重要的意义。

十二.地应力测量方法分哪几类？它们的主要区别在哪里？每类包括那些主要测量技术？
答：依据测量基本原理的不同，可将测量方法分为直接测量法和间接测量发两大类。

直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力量，包括：扁千斤顶法、水力致裂法、刚性包体应力计法和声发射法。

间接测量法是借助某些传感器或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，如岩体中的变形和应变，然后由计算公式求出原岩应力值。

包括：套孔应力解除法和其他的应力应变解除法以及地球物理方法等。

其中套孔应力解除法是目前国内外广泛使用的一种方法.
十三. 什么叫岩石的本构关系？岩石的本构关系一般有几种类型？岩石的本构关系是指岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系。

岩石的本构关系一般分为：弹性本构关系、弹塑性本构关系和流变本构关
十四.什么叫岩石的强度？岩石的破坏一般有几种类型？
岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力。

破坏是指岩石材料的应力或应变超过了自身的应力或应变的极限。

岩石的破坏的形式主要有两种：断裂破坏（应力达到强度极限）和流变破坏（出现显著的塑性变形或流动现象）
十五. 什么叫蠕变、松弛、弹性后效和流变？
答：蠕变：当应力不变时，变形随时间增加而增加的现象。

松弛：当应变不变时，应力随时间的增加而减小的现象。

弹性后效：加载和卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。

岩石流变就是指材料的应力-应变关系与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。

十六. 描述岩石流变性质的流变方程主要有几种？
答：岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。

其流变方程主要有蠕变方程、松弛方程、弹性后效方程。

十七.流变模型的基本元件有哪几种？
答：流变模型的基本元件有弹性元件、塑性元件和粘性元件
十八.试论述 Coulomb,Mohr,Griffith 三准则的基本原理、主要的区别及其它们之间的关系。

答：库仑准则（Coulomb）: 岩石的破坏主要是剪切破坏，岩石的强度，既抗摩擦强度等于岩石本身抗剪切
摩擦的粘结力和剪切面上的法向力产生的摩擦力。

莫尔把库仑准则推广到三向应力状态。

实质：岩石到达极限状态时，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，即σ =f( τ )。

对应于各种应力状态（单轴、双轴和三轴压缩）下的破坏的岩石的莫尔应力圆的包络线，称为莫尔强度包络线。

如果岩石的应力圆位于莫尔强度包络线内，则岩石不会产生破坏，如果岩石的应力圆与莫尔包络线相切或相交，则岩石会产生破坏。

莫尔强度包络线的曲线型式有几种：斜直线型，二次抛物线型，双曲线型等。

十九.格里菲斯（Griffith）理论：
在脆性材料中，其材料断裂的起因是分布在材料中的微小裂纹尖
端有拉应力（这种裂纹称为Grifith裂纹）所致。

区别：格里菲斯（Griffith）理论中岩石的破坏机理是岩石受到拉应力破坏所致。

库仑准则和莫尔强度理论则认为岩石破坏是岩体内的某个面上的剪切应力超过了剪切强
度值。

莫尔强度理论的包络线包括了库仑准则的直线型，还包括抛物线型和双曲线型强度准则，。