岩石力学2
岩石力学第四版第二章课后答案
岩石力学第四版第二章课后答案1、35．下列物态变化现象中，属于放热的是（）[单选题] *A．天气热的时候，从冰柜中拿出的冰，一会儿就变成了水B．北方的冬天，可以看到户外的人不断呼出“白气”(正确答案)C．夏天在教室地面上洒的水，过一会儿就会变干D．衣柜里防虫用的樟脑片，过一段时间会变小2、4．子弹以速度v从枪口射出，v指瞬时速度．[判断题] *对(正确答案)错3、手机接收路由器发出的无线信号可以上网，无线信号传播的速度是3×108m/s [判断题] *对错(正确答案)答案解析：无线信号属于电磁波，它在真空中或空气中接近3×108 m/s4、下列事例中，利用热传递改变物体内能的是（）[单选题]A．流星坠入大气层与空气摩擦生热B．用锯条锯木头，锯条发热C．人站在阳光下暴晒，感到很热(正确答案)D．古时候，人们利用钻木取火5、2．裁判给跳水运动员打分时运动员可视为质点．[判断题] *对错(正确答案)6、一药瓶恰能装500g酒精，现有500g蒸馏水，那么ρ酒精＝8×103kg/m3，ρ水＝0×103kg/m3( ) [单选题] *A．恰好能装满B．装不满(正确答案)C．装不下D．无法判断能否装下7、22．关于密度的应用，下列相关说法正确的是（）[单选题] *A．冰熔化成水时，质量不变，密度变大，体积增加B．拍摄影视剧房屋倒塌镜头，常选用密度大的材料做道具，更逼真、形象C．可以装下1kg酒精的瓶子一定可以装下1kg的水（ρ水＞ρ酒精）(正确答案)D．“铁比棉花重”是指铁的质量比棉花的大8、70．12月3日24时，我国进行2020年的第二十三次汽柴油调价。
本次调价每吨汽油上调250元，折合每升92号汽油上调20元。
据此测算92号汽油的密度为（）[单选题] *A．72×103kg/m3B．75×103kg/m3C．8×103kg/m3(正确答案)D．25×103kg/m39、当绝缘棒接触验电器的金属球时箔片张开，说明绝缘棒带正电[判断题] *对错(正确答案)答案解析：金属箔片张开是由于箔片带同种电荷，无法确定具体带正电还是负电10、77．小明研究液体密度时，用两个完全相同的容器分别装入甲、乙两种液体，并绘制出总质量m与液体体积V的关系图象如图所示，由图象可知（）[单选题] *A．容器的质量是40kgB．甲液体的密度是5g/cm3C．乙液体的密度是0g/cm3(正确答案)D．密度是0g/cm3 的液体的m﹣V图象应位于Ⅲ区域11、下列说法正确的是（）*A.一定质量的理想气体，温度不变时，体积减小，压强增大(正确答案)B.在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强C.外界对气体做功，气体的内能一定增大D.气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大(正确答案)12、下列四个实例中，能够使蒸发减慢的是（）[单选题]A．将湿衣服晾在通风向阳处B．将新鲜的黄瓜装入保鲜袋(正确答案)C．将湿手伸到干手器下方吹D．将新收获的玉米摊开晾晒13、8．将耳朵贴在长铁水（管中有水）管的一端，让另外一个人敲击一下铁水管的另一端。
岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
(完整版)岩石力学题第二章习题
一、习题1 、B 2 、D1.1岩石与岩体的关系是（）。
（A）岩石就是岩体（B）岩体是由岩石和结构面组成的（C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分1.2大部分岩体属于（）。
（A）均质连续材料（B）非均质材料（C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料2.1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2.2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）2.3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（C）坚硬材料（D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征2.4剪胀（或扩容）表示（）。
（A）岩石体积不断减少的现象（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2.5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（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）。
（A）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变2.7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）。
（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2.9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（D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用2.10岩石的吸水率是指（）。
（A（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2.12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（）。
岩土所考博复习资料岩石力学(个人总结)第二章 岩石的基本物理力学性质
第二章岩石的基本物理力学性质第一节概述第二节岩石的基本物理性质一岩石的密度指标1 岩石的密度:岩石试件的质量与试件的体积之比，即单位体积内岩石的质量。
（1）天然密度：是指岩石在自然条件下，单位体积的质量，即（2）饱和密度：是指岩石中的孔隙全部被水充填时单位体积的质量，即（3）干密度：是指岩石孔隙中液体全部被蒸发，试件中只有固体和气体的状态下，单位体积的质量，即（4）重力密度：单位体积中岩石的重量，简称重度。
2 岩石的颗粒密度：是指岩石固体物质的质量与固体的体积之比值。
公式二岩石的孔隙性1 岩石的孔隙比：是指岩石的孔隙体积与固体体积之比，公式2 岩石的孔隙率：是指岩石的孔隙体积与试件总体积的比值，以百分率表示，公式孔隙比和孔隙率的关系式：三岩体的水理性质1 岩石的含水性质（1）岩石的含水率：是指岩石孔隙中含水的质量与固体质量之比的百分数，即（2）岩石的吸水率：是指岩石吸入水的质量与试件固体的质量之比。
2 岩石的渗透性：是指岩石在一定的水力梯度作用下，水穿透岩石的能力。
它间接地反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。
四岩体的抗风化指标1 软化系数：是指岩石饱和单轴抗压强度与干燥状态下的单轴抗压强度的比值。
它是岩石抗风化能力的一个指标，反映了岩石遇水强度降低的一个参数：2 岩石耐崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。
岩石耐崩解性指数：是通过对岩石试件进行烘干，浸水循环试验所得的指数。
它直接反映了岩石在浸水和温度变化的环境下抵抗风化作用的能力。
3 岩石的膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。
（1）岩石的自由膨胀率：是指岩石试件在无任何约束的条件下浸水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。
（2）岩石的侧向约束膨胀率：是将具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得膨胀率。
（3）膨胀压力:岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所施加的最大压力。
五岩体的其他特性1 岩石的抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能。
2-2岩石力学性质-强度性质
2.5 岩块强度
2.5.1 岩石的单轴抗压强度
所谓岩石的单轴抗压强度是指岩石在单轴压缩载 荷作用下，达到破坏前所能承受的最大压应力。 亦即岩石受轴向力作用破坏时单位面积上所承受 的荷载。即： P c （2-18）
c
式中：
A
c —单轴抗压强度；
P—只有轴向载荷时的破坏荷载； A—试件的截面面积。
图2-4 在刚性承压板之间压缩时岩石端面的应力分布 图2-5 粗面岩的抗压强度与h／d的关系
（4）加载速度 加载速度越大，表现强度越高) 我国规定加载速度为0.5～0.8MPa/s （5）环境 含水量：含水量越大强度越低；岩石越软越明显， 对泥岩、粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度 的2－3倍。 温度：180℃以下不明显：大于180℃，温度越高 强度越小。
由于试件端面与承压板之间的摩擦力，使试件端 面部分形成了约束作用，而这一作用随远离承压 板而减弱，使其表现为拉应力。 在无侧限的条件下，由于侧向的部分岩石可自由 地向外变形、剥离，最终形成圆锥形破坏的形态。 因此，在试验时一般要求在试件的端面与承压板 之间加润滑剂，以减少试验时的端部效应。
c
c
c d 0.788 0.22 h
（2-19）
由图2—5可见，当 试验结果
h / d 2.0 3.0
时， 曲线趋于稳定，
c
c
值不随
h/d
的变化而明显变化。
国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员 会制定的《岩石力学试验建议方法》中，建议岩
石单轴抗压强度试验试件的高径比为2.5～3.0。
（1）单轴抗压强度的试验方法 在岩石力学中，岩石的单轴抗压强度是研究 最早、最完善的特性之一。按中华人民共 和国岩石试验方法标准的要求，单轴抗压 强度的试验是在带有上、下块承压板的试 验机上进行，按一定的加载速度单向加压 直至试件破坏。
东北大学岩石力学讲义第二章岩石破坏机制及强度理论.
第二章 岩石破坏机制及强度理论第一节 岩石破坏的现象在不同的应力状态下，岩石的破坏机制不同，常见的岩石破坏形式有以下几种一、拉破坏：岩石试件单向抗压的纵向裂纹，矿柱，采面片帮。
特点出现与最大应力方向平行的裂隙。
二、剪切破坏：岩石试件单向抗压的X 形破坏。
从应力分析可知，单向压缩下某一剪切面上的切向应力达到最大引起的破坏。
(a ) (b )三、重剪破坏：即沿原有的结构面的滑动、重剪破坏主要的机制：岩体受剪切作用或者受拉应力的作用、三向受压情况下多数为剪切应力的作用，侧向压力较小时可能是拉神破坏，实际工程中可能是不同机制的组合，但侧向应力较大时，可以认为剪切应力是岩石重剪破坏的主要破坏机制。
从岩石破坏的现象看，从小到几厘米的岩块到大的工程岩体，破坏形式雷同，并可归纳为两种，拉断与剪坏，因此有一定的规律可寻。
对岩石破坏的研究：在单向条件下可以从实验得到破坏的经验关系。
但是三向受力条件下，不同应力的组合有无穷多种，因此无法仅仅依靠实验得到破坏的经验关系，因此在一般应力状态，对岩石破坏的研究需要结合理论分析和试验研究两个方面。
现代关于岩石破坏的理论分析一般归结为、寻求破坏时的主应力之间的关系123(,)f σσσ=研究的方法有：理论分析；2、试验研究；3、理论研究结合试验研究。
第二节 岩石拉伸破坏的强度条件一、最大线应变理论该理论的主要观点是，岩石中某个面上的拉应变达到临界值时破坏，而与所处的应力状态无关。
强度条件为c εε≤ (2-1)c ε—拉应变的极限值，ε—拉应变。
若岩石在破坏之前可看作是弹性体，在受压条件下σ1>σ2>σ3下， 3ε是最小主应力。
按弹性力学有33E Eσμεσσ=-12（+），即33E εσμσσ=-12（+）。
若3ε<0则产生拉应变。
由于E >0，因此产生拉应变的条件是3σμσσ-12（+）<0，3μσσσ12（+）>若3ε=0ε<0则产生拉破坏，此时抗拉强度为0t Eσε＝⇒0t E σε＝。
2-岩石力学实验及地层压裂设计
岩石的纵横波 速度受其本身的弹 性参数影响。根据 纵横波速度可以得 出岩石的动态弹性 参数。
d
2 2 0.5 t s t p 2 2 t s t p
Ed G
2 3 ts 4 t 2 p
ts2 t 2 p
动静连测装置
动、静态参数转换
岩样的动、静态弹性参数呈相同的变化趋势。通 过进行回归计算，得到动静态参数转换公式。其系数 需要进行试验确定。
2
） 2S0ctg (45
2 o
2
）
c 2C octg(45o / 2）
3、岩石抗拉强度
岩石的抗拉强度远下于岩石的抗压强度，以岩体中一旦出现拉应力区，往 往该区先破坏。岩石抗拉强度室内测试方法分为两类：一类是直接法；另一类 是间接法。 1）直接拉伸实验
受力状态
将岩石两端固定，拉伸
式中：σr为井眼周围所受径向应力； σθ为井眼周围所受周向应 力；τ θr为井眼周围所受切应力；Pi为钻井液柱压力；θ为井眼 周围某点径向与最大水平主应力方向的夹角； σH为最大地应 力； σh为最小地应力；Pp为地层孔隙压力；a为有效应力系数。
重点， 随θ 角变 化而 变化
地层力学模型
直井--井壁稳定性-坍塌
A 2H
2
式中：
A ctg(45o
)
H为井深（m）
ρb为坍塌压力（g/cm3） η为应力非线性系数
Co为岩石的粘聚力（MPa）
岩石剪切破坏
直井--井壁稳定性-破裂
当井内的钻井液柱所产生的压力升高（泥浆密度过大）足以压裂地层，使其原有的裂 隙张开延伸或形成新的裂隙时的井内流体压力称为地层的破裂压力。从力学上说地层破 裂是由于井内钻井液密度过大使岩石所受的周向应力达到岩石的抗拉强度而造成的（压 裂、井漏、井喷）。即：
岩体力学02-岩石的基本物理力学性质.资料
风化系数（Kf）：风化岩石的饱和单轴
抗压强度（cw’）与新鲜岩石饱和单轴 抗压强度（cw）之比。
Iw
mw mrd
Kv
vcp vrp
2
Kf
' c
w
cw
硬质岩石风化风化程度分类表
风化程度 全风化 强风化
中等风化 微风化 未风化
代表性岩石
硬质 岩石
极硬岩石 次硬岩石
＞60 30~60
花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄 武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、
大理岩、硅质砾岩等
软质 岩石
次软岩石 极软岩石
5~30 ＜5
粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片 岩、云母片岩等
§2.2 岩石的基本物理性质
岩石是由固体、液体和气体三相组成的。岩石 的力学性质常与岩石中三相的比例关系及固相 与水相互作用有密切的关系。
m g/cm 3
V—岩石试件的总体积；
V
m—岩石试件的总质量
岩石天然密度越大， 其工程性质越好。影 响因素是矿物成分、 孔隙与微裂隙发育程 度以及含水量。
测定方法有量积法、水中称重法、蜡封法等，试件数量不少于5个
2、饱和密度（ sat）
岩石中空隙全部被水充填时单位体积的质量，即
sa tm s V V vw g/c3 m
•岩石的粒间连结分结晶连结与胶结连结 •结晶连结：矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起， 它是通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触。 •胶结连结：矿物颗粒通过胶结物连结在一起。 胶结连结的岩块强度：硅质胶结>铁质、 钙质>泥质胶结
三、岩块的风化
岩石经过风化，矿物组成和结构改变，岩块的物 理力学性质改变：强度降低、抗变形性能减弱、 空隙率增大、渗透性加大。
岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件
岩石的强度和破坏
强度
岩石抵抗外力破坏的能力， 通常分为抗压、抗拉和抗 剪强度。
破裂准则
描述岩石在不同应力状态 下从弹性到破坏的过渡规 律。
破裂模式
岩石破坏时的形态和方式， 如脆性、延性、剪切等。
04
岩石的物理力学性质与岩体力学应用
岩石的物理力学性质在岩体工程设计中的应用
岩石的物理性质在岩体工程设计中具有重要影响， 如密度、孔隙率、含水率等参数，决定了岩体的承 载能力和稳定性。
岩石的物理力学性质在岩体工程治理中的应用
在岩体工程治理中，需要根据岩石的 物理力学性质制定相应的治理方案。
在治理过程中，还需要根据岩石的变形和 破坏模式，采取相应的监测和预警措施， 以确保工程治理的有效性和安全性。
如对于软弱岩体，可以采用加固、注浆等措 施提高其承载能力和稳定性；对于破碎岩体 ，可以采用锚固、支撑等措施防止其崩塌和 滑移。
弹性波速
表示岩石中弹性波传播速度， 与岩石的密度和弹性模量等有 关。
岩石的塑性和流变
01
02
03
塑性
当应力超过岩石的屈服点 时，岩石会发生塑性变形， 不再完全恢复到原始状态。
流变
在长期应力作用下，岩石 的变形不仅与当前应力状 态有关，还与应力历史有 关。
蠕变
在恒定应力作用下，岩石 变形随时间逐渐增加的现 象。
岩体力学第二章岩石的基本物 理力学性质ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 岩石的物理性质 • 岩石的力学性质 • 岩石的物理力学性质与岩体力学应
用 • 结论
01
引言
岩石的基本物理力学性质在岩体力学中的重要性
岩石的基本物理力学性质是岩体力学研究的基础，对于理解岩体 的变形、破坏和稳定性至关重要。
2-岩石力学实验及地层压裂设计
1 2 3
1910年摩尔（Mohr）提出材料 的破坏是剪切破坏，并指出在 破坏面上的剪应力 是为该面 上法向应力的函数，即
f ( )
（1）
（2）
（1）真三轴 （2）常规三轴
摩尔—库伦准则
做3~5块实验得到摩尔圆与破裂线
低围压时破裂线方程为直线
tan(） S0
4、结果处理 得到岩石单轴压缩应力应变曲线。
1）设置加载速率 0.5~0.8MPa/s 2）实时记录数据 （如应力、应变) 3）试件破坏后停 止
2、岩石三轴压缩强度：
三轴抗压强度：指在三向压缩载荷下岩石所能承受的最大压应力。三 轴实验可分为真三轴和常规三周实验。柱塞样只能做常规三轴实验
岩石三轴剪切破坏
将岩石加工成特殊形状
t
Pt A
式中：P为试件承受最大的载荷 A垂直拉应力的横截面积
3
P（d 22 d 12） d 12
1 2 P
2）间接法
由于直接法技术复杂，要求高。故而各种间接法被人们所应用。如巴西劈 裂法。
试验方法：采用圆柱体和立方体试 件。沿着圆柱体直径方向施加集中 荷载（通过垫条实现）。试件受力 后就可能沿着受力的直径裂开。
应力集 中区
此时周向应力计算的取得最大值为：
3 H h Pi Pp
直井--井壁稳定性-坍塌
井壁坍塌压力的计算 因泥页岩的渗透率非常小，所以不考虑流体流动。在 θ为90̊或270̊处，将σθ和σr代 入摩尔—库伦强度准则。得：
b
（3 H h） 2C O A Pp(A 2 1)
静态杨氏模量
静态泊松比
E 静 0.6435 E 动 0.4396
岩石力学教学课件2
2 影响岩体性质的地质要素
地应力
地应力具有双重性，一方面是岩体的赋存条件，另一方面它又赋存于岩体之中，和岩体组成成分一样控制着岩体的特性，
是岩体力学性质的组成成分。地应力对岩体力学性质的影响主要表现在以下方面：
的影响显著。
温度对岩
石性质的
影响
由于温度变化，岩石孔隙结构、矿物结构及成分发生改变。
在温度作用下，成岩矿物之间的热膨胀系数存在一定差异，矿物颗粒之间相互约束，导致热膨胀系数高的
矿物受到压缩，而热膨胀系数低的矿物受到拉伸，岩石内部产生温度应力，温度应力会降低岩石强度和弹
性，使岩石的变形特征从脆性向塑性变化。
岩石构造(岩浆岩)
块
状
构
造
斑
杂
构
造
条
带
状
构
造
气
孔
及
杏
仁
构
造
原
生
片
麻
构
造
枕
状
构
造
流
纹
构
造
3 岩石的矿物成分与地质成因
岩石的地质成因
火成过程
深部熔化的物质(岩浆)在地下
或喷出地表结晶和固化的过程。
岩浆岩
岩石经过风、流水和冰川等的
破坏、搬运及在某些低洼地方沉积
沉积过程
下来的过程。火山喷发物、有机物
沉积岩
称微结构面，主要受岩石的形成与演化过程影响
岩块是岩体的重要组成部分，对于仅存在少量结构面的未风化、微风化岩体，其力学性质主要受控于岩
块的力学行为，尤其是指完整岩块的变形、强度和破坏等特征。
(完整版)岩石力学试卷二及答案
20～20学年第学期级专业试题学号：姓名：……………………………………密…………封……………线…………………………………1、岩石的常用物理指标有哪些？它们与岩石的强度之间大致有什么关系？（5分）2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些？（5分）3、简述水对岩石强度的影响。
（5分）4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些？是如何影响的？（5分）5、什么是岩体初始应力场？岩体内产生应力的原因有哪些？（5分）第1页共6 页20～20学年第学期级专业试题学号：姓名：……………………………………密…………封……………线…………………………………6、何谓喷锚支护，它与传统的老式支护有何区别？（5分）二、作图题（5分）什么是岩石的蠕变？试作图说明岩石流变三阶段的特点：三、填空题: （0.5/空）(共20分)1、岩石力学是研究岩石的，是探讨岩石对。
岩石力学研究的主要领域可概括为、、。
研究方法主要有、、、。
2、岩石的破坏形式：、、。
3、影响岩石抗压强度的主要因素一般有：、和、、、、、、、等。
4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料，岩石之所以破坏是由于在引起细小裂隙的发生发展所致。
修正的格里菲斯理论则认为岩石破坏除拉第2页共6 页20～20学年第学期级专业试题应力集中所致外，还可以是引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。
5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ，用它们来表示G:λ：、K:。
6、在1=o k 的四周等压地应力场rH v h ==σσ作用下，围岩中的径向应力r σ都岩体中的初始应力；切向应力θσ则岩体中的初始应力，在洞壁上达最大值。
由理论上可以证明，开挖洞室的影响范围是。
7、岩压力是由于洞室开挖后岩体和而形成的。
由于岩体而对支护或衬砌的压力，称为“变形压力”；将由于岩体而而对支护或衬砌的压力，称为“松动压力”。
8、按压力拱理论分析，在可形成压力拱的洞室内，压力拱的高度是 ，洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为，洞室任何其它点的垂直山岩压力等于。
岩石的物理力学性质下岩石力学
0
2 3
Rc
④下降段CD，为破坏阶段，C点的纵坐标
就是单轴抗压强度，D点为残余强度（靠
碎块间的摩擦力承载）。
Mar , 2007
刚性压力机单调加载
3
第2章 岩石的物理力学性质
混凝土棱柱体受压
低碳钢拉伸应力—应变曲线
=PA 弹性 屈服 强化b 颈缩
ey p
s
k
颈缩
Mar , 2007
o
Faculty of Civil Engineering, Chongqing University
• 弹性后效是指在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。
蠕变与松弛的特征曲线
Mar , 2007
24
第2章 岩石的物理力学性质
2.5.1 岩石的蠕变性质
1939.01
阿尔卑斯山谷反倾岩层中蠕动
Mar , 2007
1940.05
25
第2章 岩石的物理力学性质
1. 蠕变曲线
t 0 1t 2t 3t
石英岩
6~20
6~20
大理岩
1~9
1~9
泊松比
岩石名称 变形模量（×104MPa） 泊松比
初始
弹性
0.2~0.3 0.1~0.25
片麻岩 千枚岩、 片
岩
1~8 0.2~5
1~10 0.22~0.35
1~8
0.2~0.4
0.1~0.3 0.2~0.3 0.12~0.2 0.1~0.3
板岩 页岩 砂岩 砾岩
1. 岩石在单轴压缩状态下的应力—应变曲线
①在OA区段内，曲线稍微向上弯曲，属 于压密阶段，这期间岩石中初始的微裂隙 受压闭合；
②在AB区段内，接近于直线，近似于线弹 性工作阶段；
岩石力学第2章 岩石的应力状态
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图2.14
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图2.15
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(3)节理滑动时的应力状态
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图2.16
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（1）弹性岩体模型 假设岩体的应力状态为弹性状态，则岩体单元在x， y方向的应变应为零，即
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图2.10
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（2）散体模型 若岩体是被多组密集的节理分割为块状体的集合， 则可以将岩体看做是完全无粘结力的松散体。松散体的 受力特征是任一平面上作用的正应力与剪应力之间成比 例，在极限平衡时满足库仑摩擦定律，则
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2.3.2 构造应力 岩体是一种地质体。由于地质构造运动使得岩体成 长的过程中经历了很大的外力作用，使得岩体的赋存形 态发生变化。地壳运动使板块拉、压、剪切，产生各种 断裂、褶皱、起伏，剧烈时形成造山运动，产生向斜、 背斜、褶皱等构造。例如，1970年云南通海地震产生水 平错动达2.20m的断层。地壳的垂直运动是长期的升降 过程，引起大地的隆起、陷落，甚至引起海陆变迁，昔 日沧海变桑田，形成造陆运动，据考察，喜马拉雅山在 2.5万年以前才从海底升起，现在还在以18.2mm／年的 速度上升。
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在连续介质力学中，“力”的概念严格地限制在牛 顿的定义范畴内。牛顿提出力的定义百多年后，才提出 应力的概念。应力指单位面积上所受力的大小，是研究 材料强度时引入的。在岩石工程中，也是由岩体表面的 运动才能直接观察到力与应力。例如，地面上的滑坡、 地下洞室周边的挤压变形、地下采矿中的岩爆现象等。
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图2.1
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图2.2
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图2.3
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(1)地震 岩体应力产生的最直接的效应就是地震。地震是由 地壳内沿断层裂缝面的粘滑型剪切位移而引起的。这种 粘滑型的剪切位移具有连续积累的特征和突变特征。 (2)岩爆 岩爆与地震相似，但主要是由人类的采矿或地下洞 室工程活动引起岩体应力的释放而引起的。岩爆发生时， 岩石突出伴随发生，在采矿工程中常有岩爆或瓦斯突出 造成严重灾难，岩爆可以像地震一样进行监测。
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《岩体力学》2009年试题1.岩石的水理性：岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性，它包括岩石的吸水性、渗透性、软化性、抗冻性、溶蚀性和膨胀性等。
2.蠕变：在应力不变的条件下，岩石变形随时间延长而增大的现象称为蠕变。
3.岩石强度：岩石抵抗破坏的能力，破坏是指岩石所承受的应力或者产生的变形超过它的极限。
4.岩体结构面：岩体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。
5.构造应力：在地壳内部长期存在着一种促使地质构造运动发生和发展的内在力，即构造应力。
6.狭义地压：把围岩因位移和冒落岩块而作用在支架上的压力称为狭义地压。
7.采动影响范围：原岩中，因采掘而使初始应力发生显著变化的区域，称为采动影响范围。
8.围岩应力：巷道开挖后，破坏了岩体初始应力平衡状态，为建立新的平衡，应力重新分布，这种新的应力被称为围岩应力。
9.边坡稳定系数：在边坡预期的滑面上，阻止边坡岩体滑动的力与驱使边坡岩体滑动的力的比值，称为边坡稳定性系数。
10.相似模拟试验：相似模拟试验是以相似理论为基础的模型试验技术，是利用事物或现象间存在的相似和类似等特征来研究自然规律的一种方法。
1.岩石自然含水状态的软化系数是指岩石的水饱和试件单向抗压强度与自然含水试件单向抗压强度的比值。
2.绘制岩石单向拉伸莫尔应力圆时，应力圆的圆心在正应力轴上，应力在剪应力轴左侧，应力圆周边与坐标原点相切。
3.岩石试件单向压缩条件下，应力~应变曲线可将岩石的变形分为以下四个阶段，即裂隙压密阶段，弹性变形阶段，非稳定破裂发展阶段和破裂后阶段。
4.岩石强度理论中，岩石拉伸破坏的强度理论主要有最大线应变理论和格里菲斯理论。
岩石剪切破坏的强度理论主要有莫尔强度理论和库仑理论。
5. 岩石力学重要用途之一，就是要对地下工程的稳定性作出判断，目前判断巷道稳定性的主要方法有强度准则法、变形准则法和稳定性分级法。
6. 由圆形巷道塑性区半径的计算公式可知：巷道所处的原岩应力愈大，塑性区半径愈大。
支架对围岩的反力愈大，塑性区的半径就愈小。
岩石凝聚力和内摩擦角愈小，塑性区就愈大。
1. 绘制岩石单向压缩条件下，应力—纵向应变和应力—横向应变的关系曲线，根据该曲线求得岩石弹性模量和泊松比。
（8分）弹性模量：1212l l t E εεσσ--= 泊松比：()()12122121l l d d εεεεμ++= 2. 岩石蠕变曲线大致为二类，第一类t ~ε关系曲线趋向于稳定极限值，第二类t ~ε关系曲线无稳定极限值。
试绘制上述二类曲线图，并对曲线变化过程加以论述。
（8分）（1）第一类t ~ε关系曲线：先出现瞬时蠕变y ε，随着时间增长变形开始逐渐增加较大，以后逐渐减慢，最后整体趋于稳定极限值k ε。
（2）第二类t ~ε关系曲线：先产生瞬时蠕变y ε随时间增长而不断增加，最后导致岩石破坏，无稳定极限值。
3. 绘制圆形巷道围岩应力分布曲线图，并对应力变化过程加以说明。
（6分）对于圆形巷道围岩应力分布如图所示，在巷道周边0=r ρ，p 2=θρ，随着r 的增加，r ρ和θρ最后趋向于p 值。
4. 绘制岩石应力—应变全过程曲线，说明该曲线是如何进行岩爆预测的。
（8分）将岩石应力—应变曲线全过程曲线所围面积以峰值强度点a 为界，可以分为左右两部分。
左半部分围oad （F 1）代表积累在试件内部的应变能; 右半部分abd （F 2）代表试件破坏整个过程所消耗的能量。
如果F 2〈F 1，说明岩石破坏后尚剩余部分能量，这部分能量就会产生岩爆。
如果F2 F1，说明应变能在变形破坏过程中已全部消耗掉，因而不会产生岩爆。
1.地应力是如何产生的？叙述应力解除法测量地应力的基本原理。
地应力的产生：地应力形成主要与地球各种动力过程有关，其中包括：大陆板块边界受压引起应力场，地幔热对流引起应力场，地心引力引起应力场，岩浆侵入引起应力场，地温梯度引起应力场等。
另外地球内应力、地球旋转、地壳非均质扩容等也可引起相应的应力场。
基础原理：人为使岩体内某一微元体与母体分开，即解除作用于微元体上的应力。
于是被人为分离的岩体微元体发生弹性恢复变形，如测得相应这种弹性恢复时的应变，并测出被分离出岩石的弹性模量和泊松比，便可以应用弹性理论计算出岩体中初始应力。
2.岩石与岩体的主要区别在哪里，以及强度之间的关系是怎样的？岩石与岩体的区别：岩石是多种矿物的集合体，是组成岩体的基本单元。
岩体是指在一定的工程范围内的自然地质体，它是由结构面和结构体两部分组成。
岩体与岩石既有区别又有联系，岩体包含有岩石，岩石是岩体的基本单元。
岩石的力学性质取决于构成岩石的矿物成分，岩石的力学性质测定在室内完成。
岩体的力学性质取决于结构面的力学性质和结构体的力学性质，岩体的力学性质在现场完成。
强度之间的关系：将岩石强度乘以龟裂系数做为岩体强度的估算值。
龟裂系数反映岩石和岩体的差异，该值可通过试验方法和统计方法确定，最常用的是弹性波法。
3.简述露天矿滑坡的预测与预报。
对滑坡可能发生的地点、滑坡类型与规模、滑坡滑动发生时间进行预测预报，以及新老滑坡的判识，是滑坡整治与研究中一项极为重要的工作。
滑坡预测主要是指对于可能发生滑坡的空间、位置的判定。
它包括发生地点、类型、规模(范围和厚度)以及对工程、农田活动和居民生命财产可能产生的危害程度的预先判定。
滑坡发生地点的预测，其问题的实质就是掌握产生滑坡的内在条件和诱发因素，尤其是掌握滑坡分布的空间规律。
而滑坡预报主要是指对于可能发生滑坡的时间的判定。
4. 论述莫尔强度理论的内容，优缺点及适用条件？莫尔强度理论认为：材料在压应力作用下发生破坏或屈服，主要原因是某一界面上的剪应力达到一定的极限，导致该界面剪切滑动，但也和作用在该面上的正应力有关。
该理论主要优点是能全面的反映岩石的强度特征。
它不仅应用于塑性材料，还适用于脆性材料的剪切破坏。
很好的反映了岩石抗拉能力远远小于抗压能力这一特点。
对岩体强度无影响与实际缺点：不适用于说明发生拉伸破坏的情况，认为2不符。
适用条件：解释裂隙不发育，完整性较好的均质岩石的破坏条件。
5.影响岩石力学性质的因素主要有哪些？（1）水对岩石力学性质的影响水对岩石力学性质的影响主要体现在以下5个方面：连结作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用。
（2）温度对岩石力学性质的影响一般来说随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低。
（3）加载速度对岩石力学性质的影响做单轴压缩试验时施加载荷的速度对岩石的变形性质和强度指标有明显影响。
加载速率愈快，测得的弹性模量愈大；加载速度愈慢，弹性模量愈小。
加载速度愈大，获得的强度指标愈高。
（4）围压对岩石力学性质的影响由三轴压缩试验可知：岩石的脆性和塑性并非岩石固有的性质，它与其受力状态有关，随着受力状态的改变，其脆性和塑性也是可以相互转化的。
（5）风化对岩石力学性质的影响新鲜岩石的力学性质和风化岩石的力学性质有较大的区别，特别是当岩石风化程度很深时，岩石的力学性质会很明显降低。
6.论述巷道围岩应力分布规律？（1）在围岩应力中，起决定性的因素是：初始应力p 、q 值，侧压力系数λ，断面形状以及ra （孔洞尺寸与考察点所在半径的比值）等。
（2）巷道的形状对围岩应力分布的影响往往比巷道的断面大小更为明显，而采矿工程实际中对这一点往往不够注意。
（3）不论任何形状的巷道，其围岩应力随着远离孔边而急剧趋近于原岩应力p 和q 。
一般来说，应力集中的程度愈高，则应力随着离孔的距离曾大而越快的趋近于无孔时的应力。
（4）在各种形状中，圆形巷道与椭圆型巷道的应力集中程度最低；平直周边上容易出现拉应力，拐角处容易产生高剪应力。
因此要尽量采用曲线断面形状来提高巷道的稳定型。
（5）巷道的高宽比对围岩的应力分布有重大影响，断面的最大尺寸方向应尽量与最大来压方向一致。
五． 1. 有一几何尺寸为777⨯⨯cm 3的石英岩立方体试块，当试块承受20吨压力后，试块轴向缩短0.003cm,横向增长了0.000238cm ，试求石英岩试块的弹性模量和泊松比。
解：（1） 计算石英岩试块的轴向应变和横向应变：00043.07003.0==∆=L L z z ε 000034.0700238.0==∆=L L X X ε （2） 计算试块的轴向应力： 2/16.4087720000cm kg F P z =⨯==σ （3） 求石英岩的弹性模量：25/105.900043.016.408cm kg E z z ⨯===εσ （4） 求石英岩的泊松比：08.000043.0000034.0===z x εεμ 2. 在某矿进行原岩应力测量，由测量结构计算出该点三个主应力为21/5.335cm kg =σ，22/0.211cm kg =σ，23/5.207cm kg =σ，3σ的方向为沿垂直方向，覆盖岩层深度H=500m ，岩体为辉绿岩，岩石的泊松比为29.0=μ，岩石的容重3/5.2m t =γ，试计算垂直应力场和构造应力场的大小。
解：（1）计算自重应力场的大小233/12510050010010005.2cm kg H =⨯⨯⨯=='λσ 2321/5112529.0129.01cm kg =⨯-='-='='σμμσσ （2）计算构造应力场的大小将测得的原岩应力分量减去自重应力分量，而得构造应力场的三个应力分量，即：2/5.284515.335111cm kg =-='-=''σσσ 2/160510.211222cm kg =-='-=''σσσ 2/5.821255.207333cm kg =-='-=''σσσ。