重点蔡美峰《岩石力学与工程》答案

第一章

3．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。

4．何谓岩石中的微结构面，主要指那些，各有什么特点？

6．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。

7、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。

9、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。

10.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)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。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。

11.在三轴压缩试验条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？

答：三轴压缩条件下，应力应变曲线如图1-31、1-32所示，围压对岩石变形的影响主要有：

(1)随着围压(σ 2= σ 3) 的增大，岩石的抗压强度显著增加；

(2)随着围压(σ 2= σ 3) 的增大，岩石破坏时，岩石的变形显著增加；

(3)随着围压(σ 2= σ 3) 的增大，岩石的弹性极限显著增加；

(4)随着围压(σ 2= σ 3) 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；12.什么是莫尔强度包络线？如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？

答：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（Mohr’sstrength envelop）的形式给出。

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。

13.岩石的抗剪强度与剪切面所受正应力有什么关系？试绘图加以说明。

答：S =σ ⋅ tgφ +C

岩石的抗剪切强度S 与正应力σ 成正比。

19.影响岩石力学性质的主要因素有哪些，如何影响的？

答：影响岩石力学性质的主要因素有水、温度、加载速度、风化程度及围压。(1) 水对岩石力学性质的影响

1）连结作用：束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连接作用。

2）润滑作用：由可溶盐、胶体矿物连接的岩石，当有水入侵时，可溶盐溶解，胶体水解，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减低，从而降低岩石的强度。3）水楔作用：当两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸附力将水分子拉倒自己周围，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，这种现象称水楔作用。（a）使岩石体积膨胀，产生膨胀压力(b)水胶连接代替胶体连接产生润滑作用，降低岩石强度

4）孔隙压力作用：岩石受压时，岩石内孔隙水来不及排出，在孔隙内产生很高的孔隙压力，降低了岩石的内聚力和内摩擦角，减小了岩石的抗剪强度。

5）（1）溶蚀-潜蚀作用：岩石中渗透水在流动过程中可将岩石中可溶物质溶解带走，从而使岩石强度大为减低。

(2) 温度对岩石力学性质的影响：如图1-39 所示。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：加载速率越快，测得的弹性模量越大，获得的强度指标越高。ISRM（国际岩石力学学会）建议的加载速率为0.5~1Mpa/s。

(4) 围压对岩石力学性质的影响：岩石在三轴压缩条件下，岩石的强度和弹性极限都有显著增加。

(5) 风化对岩石力学性质的影响

a) 降低岩体结构面的粗糙程度并产生新的裂隙，

b) 岩石在化学风化过程中，矿物成分发生变化，岩体强度降低。

第二章

1．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。

2．地应力对岩体的影响体现在哪几个方面？

答：地应力对岩体力学性质的影响主要有：

(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。

6．按结构面成因、结构面通常分为几种类型？