《岩石力学与工程》蔡美峰版考试知识点
岩石力学与工程复习资料
=c+σtanΦ 式中： 为剪切面上的剪切力（剪切强度）； 为剪切面上的正应力， c 为粘结力（或内聚力）， 为内摩擦角 。
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极限并发生 破坏； 如果应力圆上的点正好和强度曲线 AL相切，（图中 D点）， 这 说明材料处于极限平衡状态，此时岩石所产生的剪切破坏可能在该点 所对应的平面（指其发线方向）间的夹角 （称为岩石破断角）
。 总结： 在线弹性材料中， 变形模量等于弹性模量 。在弹塑性材料
中， 当材料屈服后， 其变形模量不是常数， 它与荷载的大小和方
向有关 。在应力-应变曲线上的任何点与坐标原点相连的割线的斜
率， 表示对应改点应力的变形模量
17、结构面： 不同成因、不同特性的地质界面统称为结构面 。
18、影响岩体力学性质的基本因素有： 结构体（岩石）力学性质， 结
9
岩石力学与工程复习资料
其物理意义： f=στ =σc+tanΦ 更简便的经验公式： f=1R0c --Rc/MPa （4）自然平衡拱的洞顶岩体只能承受压应力,不能承 受拉应力 。 公式： 岩石坚固性系数： f=1σ0c 为了计算简便.还将此公式写为 f=tanΦ 1、自然平衡拱的形状 先假设拱为二次曲线， 拱上任一点 M 弯矩为 0：
《岩石力学与工程》(科学出版社)总复习题
岩石力学总复习一、概念题1、岩体质量指标RQD.答:将长度为10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD。
（P119）2、岩石的弹性模量和变形模量。
答：应力（δ）与应变(ε）的比率被称为岩石的弹性模量。
岩石的变形模量为正应力δ与总应变（εe+εp）之比。
(P59）3、地应力及次生应力。
答：地应力是存在与地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。
(P129）经应力重分布形成的新的平衡应力，称为次生应力或诱发应力。
(P307)4、岩石的蠕变和松弛。
答：蠕变是当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象.松弛时当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象。
（P198）5、地基承载力。
答:地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力。
（P402）6、弹性变形。
答：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性，产生的变形称为弹性变形。
（P52）7、等应力轴比。
答:等应力轴比就是使巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比。
（P315)8、极限承载力。
答：地基处于极限平衡状态时,所能承受的荷载即为极限承载力。
(P402）9、塑性变形。
答：物体受力后产生变形,在外力去除（卸载)后变形不能完全恢复的性质称为塑性，不能恢复的那部分称为塑性变形，或称永久变形、残余变形。
（P52）10、岩石本构关系。
答:岩石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.(P183)二、填空题1、根据结构面成因，分为原生结构面，构造结构面,次生结构面。
P822、同一岩石各种强度最大的是单轴抗压强度，中间是抗剪强度，最小的是单轴抗拉强度。
3、岩石的抗剪强度用了凝聚力c和内摩擦角Φ表示。
P2194、隧道轴线方向一般与最大主应力平行（一致），弹性应力状态下无关，轴对称图形无关。
5、岩石的变形不仅表现为弹性和塑性,也具有流变性质，流变包括蠕变、松弛和弹性后效。
《岩石力学》综合复习资料
《岩石力学》综合复习资料一、填空题1、当岩石孔隙度增大或孔隙压力增大时，岩石强度（1）；当围压增大时，岩石强度（2）。
2、对于岩石而言，破坏前的应变或永久应变在（3）可作为脆性破坏，（4）作为延性破坏，（5）为过渡情况。
3、围压影响着岩石的残余强度。
随着围压加大，岩石的残余强度逐渐增加，直到产生（6）或（7）。
4、随着围压的增加，岩石的破坏强度、屈服应力及延性都（8）。
5、抗剪强度一般有两种定义：一种是指（9）；另一种定义为（10）。
前者考虑到剪切破坏时岩石中包含（11）和（12）；后者仅仅取决于（13）。
因此，亦有人称前者为（14），称后者为（15）。
确定岩石抗剪强度的室内实验常采用（16），从岩石三轴实验可知，当围压较低时，岩石剪切破裂线近似为（17）；但当围压较高时则为（18）。
6、岩石的抗拉强度是指（19）。
可采用（20）方法来测定岩石的抗拉强度，若试件破坏时的拉力为P，试件的抗拉强度为σ，可用式子（21）表示。
7、在物理环境不变的条件下，若盐岩颗粒较大，则蠕变应变率（22）。
岩石蠕变应变率随着湿度的增加而（23）。
8、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（24）、（25）、（26）。
将这些变形单元进行不同的组合，用以表示不同的变形规律，这些变形模型由（27）、（28）、（29）。
9、在岩体中存在大量的结构面（劈理、节理或断层），由于地质作用，在这些结构面上往往存在着软弱夹层；其强度（30）。
这使得岩体有可能沿软弱面产生（31）。
10、Griffith理论说明了裂缝（32），但不能说明裂缝（33）。
11、在加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（34）时，井眼发生破裂。
此时的压力称为（35）。
当裂缝扩展到（36）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（37），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（38）。
重点蔡美峰《岩石力学与工程》答案
第一章【1】常见岩石的结构连结类型有那几种？答：岩石中结构连结的类型主要有两种：1.结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。
2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。
如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。
【2】何谓岩石中的微结构面，主要指那些，各有什么特点？【3】表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？答：指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本属性。
【4】岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作解释。
答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，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。
【6】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。
【7】如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、蠕变和在反复加载、卸载作用下的破坏？答：(a)预测岩爆：左半部分OEC 代表达到峰值强度时,积累在岩石试件中的应变能，右边CED 代表试件从破坏到破坏整个过程所消耗的能量。
如果A>B,可能产生岩爆，如果A<B，则不会产生岩爆。
(b)预测蠕变破坏：如图1-24 。
当岩石应力小于H 点的应力值,岩石不会发生蠕变,当岩石应力大于H 点而小于I 点,岩石会发生蠕变,但蠕变为稳定蠕变,岩石不会破坏,当岩石应力大于I 点,则岩石会发生不稳定蠕变,岩石最终会破坏. (c)预测循环加载条件下岩石的破坏。
岩石力学与工程(蔡美峰)
地球物理探测法 （Geophysical technique）
北京科技大学
2.2 水压致裂法
ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
测量原理
发展历史 弹性力学基本理论
孔边应力分布：
1 2 2(1 2 ) cos 2 (1) r 0 0时，σθ为极小值 3 2 -1
等也可引起相应的应力场。
北京科技大学
1.1 地应力的成因及其一般分布规律 ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
中国大陆板块受到印度洋板块和太平洋板块的推挤，同时受到了 西伯利亚板块和菲律宾板块的约束，产生水平受压应力场。印度 洋板块和太平洋板块的移动促成了中国山脉的形成，控制了我国 地震的分布。
北京科技大学
ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
第一节 地应力的基本概念及地应力测量的重要性
第一节 地应力的EPTS AND IMPORTANCE OF IN-SITU STRESS MEASUREMENT
北京科技大学
ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
扁千斤顶法 （Flat jack）
刚性包体应力计法 （Stiff inclusion stress meter）
水压致裂法 （Hydraulic fracturing technique）
声发射法 （Acoustic emission technique）
北京科技大学
ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
岩石力学 蔡美峰 东大10采矿习题课全部
第三章 岩体力学性质
难点： 1、结构面的力学效应。 2、岩体的变形特征；
3、岩体的力学特征
关键术语：结构面；原生结构面；构造结构面；次 生结构面；粗糙度；结构面的剪切变形；结构面的抗 剪强度；岩体结构，岩体强度，准岩体强度；岩体变 形，岩石RQD质量指标；完整性系数
第三章 岩体力学性质-习题
1. 对于粗糙起伏无充填的不规则的锯齿状结构面而言，当结构 面粗糙程度相同时，作用于结构面法向应力越大，则剪胀 角（ C ） （A）等于零（B）越大（C）越小（D）不变 2. 岩体的尺寸效应是指（ C ）。 （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 3.影响岩体力学性质的基本因素（ ABCD ）。 （A）结构体的力学性质（B）结构面的力学性质 （C）岩体结构力学效应（D）环境因素
第四 地应力及其测量
内容回顾：
1、地应力测量的必要性 2 、地应力直接测量法 3、 地应力间接测量法
第四章 地应力及其测量
了解
地应力测量的必要性，地应力形成的原因及地应力分 布规律。
重点难点：
1、岩体初始应力场的构成；
2、重力应力场和构造应力场的特点； 3、原岩应力场的分布状态； 4、应力解除法的基本原理。 5、直接测量法和间接测量法
第四章 地应力及其测量-习题
4.下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？ （ B ）。 （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.如果不实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？（ B ） （A）0.5（B）1.0（C）<1（D）>1
矿大考研岩石力学内部资料1资料
均质性
绝大多数岩石致密均质，可看作均 匀介质。
由于岩石组合不同，结构面和结 构体特征不同，呈明显的非均质 性
各向 异性
岩石内包含层面时具各向异性特点，不论岩石组合状况如何，由于结
同一层面内则显示各向同性。一般 构面方位、发育程度及充填情况
块状岩石为各向同性体。
不一，岩体有明显的各向异性。
连续 性
矿物颗粒一般接触紧密，其间空 隙充填胶结较好，可认为是连续 体。
工程岩体是人地系统，其行为与施工因素密切相关。
2 岩石力学特点
（1）新兴学科：
1934：第一部岩石力学专著问世（前苏联巴列维奇）； 1952：成立国际岩石力学学会（International Society for Rock Mechanics， ISRM）； 1962：出版 “Rock Mechanics and Rock Engineering” 杂志； 1966：国际岩石力学学会开始召开四年一次的国际岩 石力学大会； 1985：中国岩石力学与工程学会成立。
矿山岩体力学
教材
蔡美峰, 何满朝, 刘东燕. 岩石力学与工程. 北京: 科学出版社, 2002
主要参考书
[1] 徐芝纶. 弹性力学简明教程(第三版). 北京: 高等教育出版社, 2002 [2] 王作棠, 周华强, 谢耀社. 矿山岩体力学. 徐州: 中国矿业大学出版社, 2007 [3] 谢和平, 陈忠辉. 岩石力学. 北京: 科学出版社, 2004 [4]沈明荣.岩体力学.上应用基础： 地下硐室围岩的稳定性研究
——巷道、隧道开挖及加固等 岩基的稳定性研究 岩坡的稳定性研究 岩体力学的新理论新方法研究
——反演分析、数值计算、学科交叉发展
铁道 工程
公路 工程
岩石力学与工程复习资料
第一章 绪论1、岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学；它是力学的一个分支；它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。
2、岩石力学研究的目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本，减少支护事故。
3、岩石力学的发展历史与概况：（1）初始阶段（19世纪末—20世纪初）1912年，海姆（A.Hmeim ）提出了静水压力理论： 金尼克（A.H.ΠHHHHK ）的侧压理论： 朗金（W.J.M.Rankine ）的侧压理论：（2）经验理论阶段（ 20世纪初—20世纪30年代）普罗托吉雅克诺夫—普氏理论：顶板围岩冒落的自然平衡拱理论；太沙基：塌落拱理论。
4、地下工程的特点：（1）岩石在组构和力学性质上与其他材料不同，如岩石具有节理和塑性段的扩容（剪胀）现象等；（2）地下工程是先受力（原岩应力），后挖洞（开巷）；（3）深埋巷道属于无限域问题，影响圈内自重可以忽略；（4）大部分较长巷道可作为平面应变问题处理；（5）围岩与支护相互作用，共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移；（6）地下工程结构容许超负荷时具有可缩性；（7）地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力；（8）几何不稳定结构在地下可以是稳定的；5、影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物；结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况；构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系；第二章 岩石力学的地质学基础1、岩石硬度通常采用摩氏硬度，选十种矿物为标准，最软是一度，最硬十度。
这十种矿物由软到硬依次为：l-滑石；2-石膏；3-方解石；4-萤石；5-磷灰石；6-正长石；7-石英；8-黄玉； 9-刚玉；10-金刚石；2、解理：是指矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，裂开的光滑平面称为解理面。
3、岩石的工程特性4、影响岩石的工程性质的因素包括矿物成分、结构、构造、水、风化等因素。
《岩石力学》复习总结资料(考试用)
岩石力学补充资料第一章绪论1.1.1 岩石力学就是用力学的理论，观点和方法去研究岩石材料的力学行为及其工程应用的学科。
（实际上也称为“岩体力学”，是水利学科的一个重要分支学科）1.1.2 岩石力学的特点1）研究的广泛性：a、既古老，又年轻 b、跨行业2）研究对象的复杂性：a、组成：岩石——地质体（单独的力学性质+耦合效应）；岩块、结构面→组合形成；块状结构、破碎结构、离散结构b、背景：地质力学环境的复杂性（地应力、地下水、物理、化学作用等）3）工程应用性（实践性）非常强4）社会经济效益显著§1.3 岩石力学的研究方法a.物理模拟 b,数学模型 c.理论分析第二章岩石的物理性状（性质）§2.1 岩体的结构特性岩石（根据成因）可分为：a.岩浆岩b.沉积岩c.变质岩☐断层：规模较大，宽度几米～几十米，延伸长度几百米～几公里；☐节理：规模中等，宽度几十厘米，延伸长度几米～几十米；☐裂隙：规模较小，宽度几厘米甚至更小，延伸长度几十厘米；§2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性由于岩石中存在各种规模的结构面（断裂带、断层、节理、裂隙）→致使岩石的物理力学性质→不连续、不均匀、各向异性2.2.1 岩石的裂隙性平面裂隙率:指岩石单位面积上各类裂隙面积所占比重。
2.2.2 各向异性：岩石的强度、变形指标（力学性质）随空间方位不同而异的特性。
(从岩石的不同方向施加荷载，其抵抗破坏的能力不同)a.正交各向异性（三个材料主轴、定义材料参数）b.横观各向同性（层状）§2.3 岩石的物理性质指标2.3.9 软化系数:岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化系数（ηc）表示。
ηc讨论：ηc愈小则岩石软化性愈强。
研究表明：岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与空隙性。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。
第三章岩石/岩体的强度§3.7 岩石中水对强度的影响在前面已经谈及，水工建设中岩体不可避免会遇到水，例如水的影响：改变岩石的物理力学性质（胶结构被破坏，化学溶蚀等）渗透压力→“空隙压力”→降低有效应力→强度降低§3.8 岩体强度分析岩体的强度分析包括结构体强度分析和结构面强度分析。
岩石力学与工程蔡美峰课后习题答案重点总结
岩石力学与工程蔡美峰课后习题答案重点总结代表达到峰值强度时,积累在岩石试件中的应变能，右边CED 代表试件从破坏到破坏整个过程所消耗的能量。
如果A>B,可能产生岩爆，如果A<B，则不会产生岩爆。
(b)预测蠕变破坏：当岩石应力小于H 点的应力值，岩石不会发生蠕变,当岩石应力大于H 点而小于I 点，岩石会发生蠕变，但蠕变为稳定蠕变，岩石不会破坏，当岩石应力大于I 点，则岩石会发生不稳定蠕变，岩石最终会破坏。
(c)预测循环加载条件下岩石的破坏。
当岩石在低应力条件下,进行反复加载卸载,岩石破坏时的循环次数比高应力条件下进行反复加载卸载的循环次数要多。
当反复加载卸载曲线与全应力应变曲线相交，则岩石破坏。
在三轴压缩试验条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？(1)随着围压(σ2=σ3)的增大，岩石的抗压强度显著增加；(2)随着围压(σ2=σ3)的增大，岩石破坏时，岩石的变形显著增加；(3)随着围压(σ2=σ3)的增大，岩石的弹性极限显著增加；(4)随着围压(σ2=σ3)的增大，岩石的应力应变曲线形态发生明显的改变，岩石的性质发生了变化，由弹脆性---弹塑性---应变硬化。
抗压强度显著增加；什么是莫尔强度包络线？三轴抗压强度实验得出：对于同一种岩石的不同试件或不同实验条件（不同的围压时的最大轴向压力值）给出了几乎恒定的强度指标值（直线性强度曲线时为岩石的内聚力和内摩擦角）。
这一强度指标以莫尔强度包络线的形式给出。
如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？在不同围压条件下得出不同的抗压强度，因而可以做出不同的莫尔应力圆，这些莫尔应力圆的包络线就是莫尔强度包络线。
岩石的抗剪强度与剪切面所受正应力有什么关系？绘图简述岩石在单轴压缩条件下的变形特征。
在单轴压缩条件下，岩石的应力-应变曲线如图。
全应力-应变曲线可分为四个阶段：孔隙裂隙压密阶段(OA)：岩石试件中的孔隙裂隙被压密，形成早期的非线形变形，σ应变曲线近似为直线。
岩石力学总复习资料
内蒙古科技大学岩石力学总复习（适用于由蔡美峰主编的岩石力学与工程）1、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科学。
2、岩石力学的研究方法：工程地质研究方法、科学实验方法、数学力学分析方法、整体综合分析方法。
（工科数整）3、岩石的吸水性指标：吸水率、饱水率、饱水系数。
4、岩石的软化性：是指岩石在饱水状态下其强度相对于干燥状态下降低的性能。
5、岩石在各种荷载作用下达到破坏时所能承受的最大应力称为岩石的强度。
6、试件在单轴压缩荷载作用下破坏时，在测件中可产生四种破坏形式（岩石破坏有几种形式）：（1）X状共轭斜面剪切破坏；（2）单斜面剪切破坏；（3）拉伸破坏；（4）塑性流动变形。
7、岩石变形有弹性变形、塑性变形和粘性变形三种。
8岩石的横向应变与纵向应变的比值称为泊松比。
9、影响岩石力学性质的因素很多，如水、温度、风化程度、加荷速率、围压的大小、各向异性等，对岩石的力学性质都有影响。
10、岩石中的水的赋存形式：一种称之为结合水或束缚水，一种为重力水或称为自由水，它们对岩石力学性质的影响，主要体现在：连接作用、润滑作用、水楔（xie）作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用等。
11、不同成因、不同特性的地质界面统称为结构面。
12、软弱结构面-I级岩体结构；坚硬结构面-H级岩体结构。
13、结构面是具有一定方向、延展较大而厚度较小的二维面状地质界面。
14、根据结构面的形成原因，其可分为：原生结构面、构造结构面及次生结构面。
15、原生结构面包括所有在成岩阶段所形成的结构面。
根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、火成结构面及变质结构面三类。
16、地下水对岩体的物理作用：润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用。
17、影响岩体分类的因素：①岩石的质量；②岩石的完整性；③结构面条件；④岩体及结构面的风化程度；⑤地下水的影响；⑥地应力。
18、工程岩体分类方法:①普氏分类法；②单轴压应力分类；③按岩体完整性系数分类；④按岩芯质量指标分类；⑤以弹性波速度分类；⑥RMR分类；⑦巴顿岩体质量分类。
《岩石力学与工程》考试复习资料
《岩石力学与工程》考试复习资料薛华俊 0711530319力建学院土木工程07-03班第一章 岩石力学：①研究岩石的力学性状的一门理论科学，同时也是应用科学；②是力学的一个分支；③研究岩石对于各种物理环境的力场所产生的效应。
研究岩石力学的目的：①地下工程事故中，约1/3—1/2是由于支护不当或支护不及时造成的；②井巷工程成本中，支护及维护费用约占40—60%；③目的：科学、合理、安全地维护井巷的稳定性，降低维护成本，减少支护事故（在满足安全的前提下，减少成本）。
岩石力学初级阶段的发展和概貌：海姆净水压力假说、金尼克假说、朗金假说。
岩石力学研究范畴和内容：①岩体的地质力学模型及其特征；②岩石与岩体的物理力学性质；③研究岩体起始应力状态以获取地下结构及围岩稳定性分析所必须的外荷载条件；④岩体中开挖卸载引起岩体应力状态的重分布及围岩应力集中的计算理论、计算方法，围岩稳定性的评价、预测以及由此引起的支护原理、支护方式、方法，支护结构体系的设计计算理论和方法；⑤施工工艺、施工方法、施工过程对岩体工程稳定性的影响及其优化。
地下工程的特点：①岩石在结构和力学性质上与其他材料不同，如岩石具有节理和塑性段的扩容(剪胀)现象等②地下工程是先受力(原岩应力)，后挖洞(开巷)③深埋巷道属于无限域问题，影响圈内自重可以忽略④大部分较长巷道可作为平面应变问题处理⑤围岩与支护相互作用，共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移⑥地下工程结构容许超负荷时具有可缩性⑦地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力⑧几何不稳定结构在地下可以是稳定的。
影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素：①矿物：地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物；②结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及相互结合的情况；③构造：组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
第二章 岩石强度：岩石介质破坏时所能承受的极限应力，包括单轴抗压强度、单轴抗拉强度、多轴强度、抗剪强度。
岩石力学与工程课后习题与思考解答
岩石力学与工程课后习题与思考解答岩石力学与工程【科学出版社蔡美峰主编】习题与思考题及解答第一章岩石物理力学性质1.构成岩石的主要造岩矿物有哪些？答：岩石中主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、磁铁矿等。
2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？答：基性和超基性岩石主要是由易风化的橄榄石、辉石及斜长石组成，所以非常容易风化。
3.常见岩石的结构连接类型有哪几种？各有什么特点？答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。
结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。
这类连接使晶体颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
4.何谓岩石中的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？答：岩石中的微结构面（或称缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合之间微小的若面及空隙。
包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。
矿物解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶防线分裂成光滑平面，解理面往往平行于矿物晶体面网间距较大的面网。
晶粒边界：由于矿物晶粒表面电价不平衡而引起矿物表面的结合力，该结合力源小于矿物晶粒内部分子、原子、离子键之间的作用力，因此相对较弱，从而造成矿物晶粒边界相对软弱。
微裂隙：指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂痕迹线。
具有方向性。
粒间空隙：多在成岩过程中形成晶粒之间、胶结物之间微小的空隙。
5.自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各大类有何特点？答：按地质成因分类，自然界中岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
岩浆岩按照岩浆冷凝成岩的地质环境不同又可分为深成岩、浅成岩和喷出岩。
其中深成岩常形成巨大的侵入体，有巨型岩体，大的如岩盘、岩基，其形成环境都处在高温高压之下，形成过程中由于岩浆有充分的分异作用，常常形成基性岩、超基性岩、中性岩及酸性、碱性岩等，其岩性较均一，变化较小，岩体结构呈典型的块状结构，结构多为六面体和八面体，岩体颗粒均匀，多为粗-中粒结构，致密坚硬，空隙少，力学强度高，透水性弱，抗水性强；浅成岩成分与相应的深成岩相似，其产状多为岩床、岩墙、岩脉等小侵入体，岩体均一性差，岩体结构常呈镶嵌式结构，岩石常呈斑状结构和均粒-中细粒结构，细粒岩石强度比深成岩《岩石力学与工程》科学出版社2002年第一版蔡美峰主编 Z.N.Lee 解答整理第 1 页岩石力学与工程【科学出版社蔡美峰主编】习题与思考题及解答高，抗风化能力强，斑状结构则差一些；喷出岩有喷发及溢流之别，其结构比较复杂，岩性不一，各向异性显著，岩体连续性差，透水性强，软弱结构面发育。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地应力是存在于地层中的为受工程扰动的天然应力。
也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。
地质软岩：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软化及风化膨胀性一类岩体的总称。
工程软岩：工程力作用下能产生显著性变形的工程岩体。
声发射：材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响。
岩石岩石地下工程：地下岩石中开挖并临时获永久修建的各种工程。
围岩：在岩石地下地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。
锚喷支护：锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。
边坡：岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。
岩石：自然界各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物。
容重：岩石单位体积的重量。
根据含水情况将岩石的容重分为天然容重、干容重、饱和容重。
孔隙性：天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙。
孔隙率：指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。
分为总孔隙率、总开孔隙率、大开孔隙率、小开孔隙率、和闭孔隙率。
孔隙率愈大，岩石力学性能越差。
水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质。
包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。
岩石强度：岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。
单轴抗压强度：岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。
岩石破坏形式：x状共轭斜面剪切破坏。
这种破坏形式是最常见的破坏形式；单斜面剪切破坏。
这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的。
拉伸破坏：横向拉应力超过岩石抗拉极限引起的。
流变破坏：岩石的三轴抗压强度：岩石在三向荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力。
莫尔强度包络线：同一种岩石对应各种应力状态下破坏莫尔应力圆外公切线。
直线型、抛物线型、双曲线型。
点载荷试验：试验所获得的强度指标值可以用做岩石分级的一个指标。
点载荷实验装置是便携式的，可带到岩土工程现场去做实验。
点载荷试验对试件的要求不严格。
缺点是要根据经验公式进行换算。
抗拉强度：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力。
拉伸试验分为直接试验和间接试验两类。
间接试验著名的有劈裂试验。
抗拉强度一般为抗压强度的1/4到1/25平均为1/10。
岩石的变形：岩石在外力或其他物理因素作用下发生形状或体积的变化。
弹性、塑性、粘性、脆性、延性。
扩容：岩石在载荷作用下，在其破坏之前产生的一种明显的非弹性体积变形。
各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象。
弹性模量：应力与应变的比率。
泊松比：岩石的横向应变与纵向应变的比值。
泊松比将随应力的增大而增大，直到0.5停止。
滞回效应：卸载曲线不走加载曲线的路线滞回曲线：在反复作用下岩石的荷载－变形曲线记忆性：岩石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，好像不曾受到反复加载的影响似的，这种现象称为岩石的记忆性。
塑形滞回环：加载曲线与卸载曲线所形成的环。
水楔作用：当两个矿物颗粒靠的很近，有水分子补充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸着力将水分子拉到自己周围，在两个颗粒接触处由于吸着力作用使水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙内挤入的现象结构面：不同成因、不同特性的地质界面的统称。
原生结构面、构造结构面、次生结构面、整合面、不整合面、层理、劈理、节理、断层、结构体：被各种结构面切割而成的岩石块体。
岩体结构：不同类型的岩体结构单元在掩体内的组合、排列形式称为岩体结构。
岩体结构单元：结构体和结构面。
裂隙度：沿取样线方向单位长度上的节理数量。
切割度：岩体被节理割裂分离的程度。
结构面的力学性质：法相变形、剪切变形、抗剪强度。
为什么岩体的力学性质和岩石不同是因为结构面的存在。
水力学性质：岩石的渗流特性及在渗流作用下所表现出的力学性质。
质量指标（RQD）：长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比。
地应力方法：直接测量法扁千斤顶法、刚性包体应力计法、水压致裂法、声发射法。
间接测量法：全应力解除法、局部应力解除法、孔径变形法、孔底应变法、孔壁应变法、空心包体应变法、实心包体应变法。
流变：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。
包括蠕变、松弛、弹性后效。
弹性后效：材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象岩石强度理论：研究岩石在各种应力状态下的强度准则的理论。
表征岩石在极限应力状态下的应力状态和岩石强度参数之间的关系。
数值分析常用方法：有限元法、边界元法、有限差分法、加权余量法、离散元法、刚体元法、不连续变形分析法、流形方真三轴：真三轴加载试件为立方体，1为主应力，23为侧向压力，六个面均受摩擦力，对实验结果影响很大。
伪三轴加载试件为圆柱体；轴向压力1的加载方式和单轴压缩试验时相同，但由于有了侧向压力，其加载时的端部效应比单轴加载时要轻微的多。
侧向压力23相同，侧向压力均匀的施加到试件中。
刚性试验机：由于传统试验机的刚度不够大，在试验过程中试件受压，试验机受拉，试验机产生的弹性变形以应变能的形式存在机器中，当施加的压缩应力超过岩石抗压强度后，试件破坏，机架迅速回弹，以便回到其原始位置，并将其内部贮存的应变能释放到岩石试件中，从而使试件急剧破裂和崩解。
而刚性试验机提高了自身刚度，机架变形小，就不会引起试件的突发性破坏。
采用液压伺服系统，伺服系统有一个反馈信号系统，它检查当前施加的载荷是否事先确定的变形速度，否则它会自动调整施加载荷，以保持变形素的的恒定。
地下水对岩体的物理作用：1.润滑作用，使岩体的摩擦角减小；软化和泥化作用，使岩体的力学性能降低，内聚力和摩擦角值减小。
主要表现在对岩体结构面中充填物的物理性状的改变上，岩体结构中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液化的弱化效应；结合水的强化作用，处于非饱和带的岩体中的有效应力大于岩体的总应力，强化了岩石的力学性能。
有限元步骤：确定计算模型，根据对称性、材料性质和所关心部位的边界尺寸等确定计算模型；划分单元；选择位移函数；建立单元刚度矩阵，并进行坐标转换；形成总体刚度矩阵；载荷等效移置，确定节点力列阵；列出有限元基本方程，并根据已知位移对方程进行修正；求解总体方程，可获得节点位移；利用几何关系和物理方程计算单元的应变和应力；绘制计算结果图，以便直观了解分析结果，给出定量的评价。
维护岩石地下工程稳定的基本原则：合理利用和充分发挥岩体强度；改善围岩应力条件；合理支护；强调监测和信息反馈。
地应力的组成地应力是存在于地层的未受扰动的天然应力。
构造应力场和重力应力场是主要组成还有比如：大陆板块边界受压引起的应力场；地幔热对流引起的应力场；由地心引力的应力场；岩浆侵入引起的应力场；地温梯度引起的应力场；地表剥蚀产生的应力场。
基本规律：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实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量；3水平应力普通大于垂直应力；4平均水平与垂直应力的比值随深度增加而减小；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还受地形、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。
影响岩石力学性质的因素？影响岩石力学性质的因素有试件尺寸、试件形状、试件三维比例、湿度、水、温度、风化程度、加载速率、围压大小、各向异性等。
试件尺寸增大，岩石强度值降低。
宽高比大的试件比宽高比小的试件所测得强度指标值要高。
湿度大的岩石强度值会降低。
1.水。
水对岩石力学性质影响主要体现在以下五个方面：1）连结作用。
束缚在矿物表面的水分子通过其表吸引力作用将矿物颗粒拉近，接紧，起连结作用；2）润滑作用。
导致颗粒间连洁力减弱，摩擦力减低，水起到润滑剂的作用；3）水楔作用。
一是使岩石体积膨胀，二是水胶连结代替胶体及可熔盐连结，产生润滑作用，岩石强度降低；4）孔隙压力作用。
减小了颗粒间的压应力，降低了岩石的抗剪强度；5）溶蚀及潜蚀作用。
渗透水流动时溶解可溶物，并带走小颗粒，使岩石强度大大降低6）冻融胀缩作用；2.温度。
每增加100米温度升高3度，随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低；3.加载速度。
加载速率越快，测得的弹性模量愈大获得的强度指标值建议加载速率为0.5到1MPa/s加载时间为5到10分钟；4.围压。
随着受力状态的改变，其脆性与塑性是可以相互转化的；5.风化。
1岩石风化降低岩石结构面的粗糙程度并产生新的裂隙，分裂岩体；2风化过程中使矿物成分发生变化；3并使岩石的物理力学性质也随之发生改变，大大恶化了岩石的力学性质。
全应力-应变曲线应用：.全面显示岩石在受压破坏过程中的应力、应变特征，特别是破坏后的强度与力学性质变化规律；1.预测岩爆。
如图，以峰值强度C为界，可以分为左右两部分。
左半部分面积（A）表示达到峰值强度时试件内部积累的应变能，右半部分面积（B）如图，表示从从破裂到整个破坏消耗的能量。
若A>B，说明岩石破坏后还剩余一部分能量，这部分能量突然释放就会发生岩爆。
若A<B，说明应变能在岩石破坏过程中已完全消耗则不会发生岩爆；2.预测蠕变破坏。
当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。
当达到E时，保持应力恒定，则蠕变发展到F点与蠕变终止轨迹相交，蠕变停止。
岩石试件不会破坏，若应力水平在G点保持恒定，试件将发生破坏，这是岩石所能产生大的最大蠕变应力值。
应力水平在G点以上保持恒定，试件终将破坏，因为最后都要和全应力-应变曲线破坏后段相交。
应变水平越高，从蠕变到破坏时间越短；3预测循环加载条件下岩石的破坏。
如图，从A点施加循环载荷，永久变形发展到B点，岩石就破坏了。
若在C点在应力水平下遭受循环载荷作用，则可以经历相对较长一段时间岩石才发生破坏。
单轴压缩条件下岩石变性特征1）孔隙裂隙压密阶段（OA段）试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合，岩石压密，形成早期的非线性变形，曲线呈上凹型。
2）弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段）该阶段应力-应变曲线呈近似直线型，其中AB段为弹性变形阶段，BC段微破裂稳定发展阶段。
3）非稳定皮破坏阶段（CD）C点是岩石从弹性变为塑性的转折点。
称为屈服点。
进入本阶段，微裂隙的发展发生了质的变化，破裂不断发展直至试件完全破坏。
试件由体积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速率迅速增大。
4）破裂后阶段（D点以后段）岩块承载力达到峰值强度后，其内部结构遭到破坏，但时间基本保持整体状。
到本阶段，裂隙快速发展，交叉且相互联合形成宏观断裂面，试件承载力随变形增大迅速下降，但并不降到零，说明破烈的岩石仍具有一定的承载力。