巖體力學課后習題答案

　　導語：走進風里，細節在空氣中紛飛，不敢凝望你的眼，問輕風，親愛的朋友，你可能讀懂我的思念？以下小編為大家介紹巖體力學課后習題答案文章，歡迎大家閱讀參考!

　　1、 何謂巖體力學？它的研究對象是什么？ 是力學的一個分支學科,是研究巖體在各種力場作用下的變形與破壞規律的理論及其實 際應用的科學,是一門應用型基礎學科。 研究對象是各類巖體。

　　2、 巖體力學的研究內容和研究方法是什么？內容:○巖塊、巖體地質特征。○巖石的物理、水理與熱學性質。○巖塊的基本力學性結構面力學性質。○巖體力學性質。○巖體中天然應力分布規律及其測量的理論質。○ 與方法。○邊坡巖體、地基巖體及地下洞室圍巖等工程巖體的穩定性。○巖體性質的改  善與加固技術。○各種新技術、新方法與新理論在巖體力學中的應用。○工程巖體的模 型、模擬試驗及原位監測技術。方法：○工程地質研究法。○試驗法。○數學力學分析法。○綜合分析法。

　　一、巖體地質與結構特征

　　1、 何謂巖塊、巖體？試比較巖塊與巖體，巖體與土有何異同點？ 巖塊是指不含顯著結構面的巖石塊體，是構成巖體的最小巖石單元體。

　　巖體是指在地質歷史過程中形成的，由巖石單元體和結構面網絡組成的，具有一定的結構 并賦存于一定的天然應力狀態和地下水等地質環境中的地質體。

　　巖塊巖體都是由巖石組成，但巖體包含若干不連續結構面，巖塊不含顯著結構面。巖塊 是巖體的組成物質，巖體是巖塊和結構面的統一體。 巖石露在地表部分被風化和淋濾后形成的不溶于水的物質， 殘留在原地的形成土。 礦物， 巖石，巖體都可以形成土。組成巖體的巖石的礦物顆粒間具有牢固的連接而土沒有。

　　2、 巖石的礦物組成是怎樣影響巖塊的力學性質的？ 巖石是天然產出的具穩定外型的礦物或玻璃集合體，按照一定的方式結合而成。力學性 質主要取決于組成巖塊的礦物成分及其相對含量。礦物硬度大則強度大，反之則小。

　　3、 何謂巖塊的結構？它是怎樣影響巖塊的力學性質的？ 巖塊的結構是指巖石內礦物顆粒的大小、形式和排列方式及微結構面發育情況與粒間連 接方式等反應在巖塊構成上的特征。力學性質主要取決于礦物顆粒連接及微結構面的發 育特征。

　　4、 為什么說基性巖和超基性巖最容易風化？ 可能與其二氧化硅的含量有關。

　　5、 常見巖石的結構連結有哪幾種類型？ 2 種：結晶連接（礦物顆粒通過結晶相互嵌和在一起） 膠結聯結（通過膠合物連接在一起）

　　6、 何謂結構面？從地質成因和力學成因上各自分為哪幾類？各自有什么特點？ 結構面是指地質歷史發展過程中，在巖體內形成的具有一定的延伸方向和長度，厚度相 當較小的地質界面或帶。 地質成因：原生結構面（分沉積、巖漿、變質結構面） 、構造結構面、次生結構面。 力學成因：剪性結構面和張性結構面。

　　7、 何謂巖體結構？巖體結構類型劃分的主要區別是什么？ 巖體結構是指巖體中結構面與結構體的排列組合特征。 主要區別在于結構面的性質及發育程度。

　　8、 自然界巖石按成因分為幾大類，各自有何特征？ 巖漿巖（分為深成巖、淺成巖、噴出巖） ：無層理，產狀復雜，巖相表現在結晶程度上。 沉積巖（分為他生、自生沉積巖） ：具有層理構造，巖體呈層狀結構。

　　變質巖（分為接觸、動力、區域變質巖）成因復雜，片狀結構，各向異性明顯，強度高

　　9、 巖體結構一般分為幾類，各自有何特征？ 5 類（整體狀、塊狀、層狀、碎裂狀、散體狀結構）

　　10、剪性結構面有何特征？為什么巖體中以剪性結構面最多？ 連續性好，面較平直，延伸較長并有擦痕鏡面等現象發育。 結構面與最大主應力間的關系控制著巖體的破壞機理與強度。 β<90°表現為滑移破壞， 由剪應力產生。

　　11、 結構面特征包括哪幾個方面？各自用什么指標表示？定義如何？它是怎樣影響巖體力學 性質的？ 產狀（常走向、傾向和傾角表示） 連續性（常用線連續性系數、跡長、面連續性系數表示）反映結構面的貫通程度。 密度（常用線密度、間距表示）反映結構面發育的密集程度。 張開度指結構面兩壁面間的垂直距離。 形態（側壁的起伏形態及粗糙度） 充填膠結特征（影響結構面的強度） 組合關系(研究組合關系確定可能失穩塊體的狀態、規模和可能滑移方向)

　　12、RMR 值和 Q 值根據哪些指標確定？如何求取？ RMR（巖體地質力學分類）由巖塊強度、RQD、節理間距、節理條件、地下水確定。 Q（巴頓巖體質量分類）

　　三、結構面的變形與強度性質

　　1、 分別總結結構面的法向變形與剪切變形的主要特征？ 2、 結構面變形和強度性質的研究的實際意義？ （1） 在工程荷載范圍內， 工程巖體的失穩破壞有相當一部分是延軟弱結構面破壞的。 （2） 結構面及充填物的變形時巖體變形的主要組成，控制著工程巖體的變性特征。 （3） 結構面是巖體中滲透水流的主要通道。 （4） 工程荷載作用下，巖體中的應力分布也受結構面及其力學性質的影響。 3、 結構面的法向剛度與剪切剛度的定義如何？各自如何確定？ 法向剛度是指在法向應力作用下,結構面產生單位法向變形所需要的應力。它的確定可 直接用試驗求的結構面的σn-△Vj 曲線后，在曲線上求。 （室內、現場壓縮試驗） 剪切剛度是指在剪應力作用下，結構面產生單位剪切位移所需要的應力。它通過室內和 現場剪切試驗確定。 4、 試述平直無填充結構面及有填充結構面的剪切強度特征？ 5、 試述粗糙起伏無填充結構面的剪切強度特征。其節理面的起伏角 i=20°，基本摩擦角 Φb=35°，兩臂巖石的內摩擦角 Φ=40°，C=10MPa，作出節理面的剪切強度曲線。 6、 試述非貫通斷續結構面的剪切強度特征。 7、 比較巴頓方程、佩頓方程和萊氏方程的區別是什么？ 8、 工程實際中一般如何確定結構面的力學參數？

　　四、巖體力學性質

　　1、 原位巖體的力學試驗與巖塊力學試驗在本質上有什么區別？ 2、 巖體的變形性質與巖塊相比有什么區別？ 3、 常見確定巖體變形參數的原位試驗有哪幾種？平板荷載試驗和聲波發試驗的基本原理 是什么？ 4、 巖體的動彈性模量與靜彈性模量相比如何？為什么？ 5、 在垂直層面的法向應力作用下，層狀巖體的變形參數怎樣確定？

　　非常感謝為此付出努力的王欣同學和劉南坤同學

　　6、 原位巖體剪切試驗的原理是什么？通過它可以求得哪些參數？ 7、 工程巖體常見的破壞形式有哪幾種？對應的強度叫什么？各自有何區別？ 8、 某裂隙化安山巖，通過野外調查和室內實驗，已知巖體質量為一般類，RMR=44，Q=1， 巖塊單軸抗壓強度 σ=75MPa， 巖體呈碎塊狀結構， 四組主要結構面將巖體切割成嵌固緊 密、部分擾動的角礫狀巖塊，結構面光滑，中等風化或發生蝕變，使用 Hoek-Brown 方 程估算巖體的強度。 10、地下水對巖體力學性質的影響表現在哪些方面？ 11、巖體結構是怎樣影響對地下水滲流的？ 12、應力是如何影響地下水滲流特性的。

　　五、工程巖體分類

　　1、 影響隧道圍巖分類的因素主要有哪些？ 2、 圍巖分類的主要用途有哪些？ 3、 在巖塊強度特征相同的情況下，請分析中厚層石灰巖與薄厚層石灰巖的力學參數大小。 4、 請分析圍巖分類的發展趨勢。 5、 在邊坡工程、地基工程與隧道工程中，同一巖體的圍巖分類是否相同，為什么？ 6、 試分析教材中每一種圍巖分類的優缺點。

　　六、巖體天然應力

　　1、 簡述地應力測量的重要性。 2、 地應力是如何形成的？控制某一工程區域地應力狀態的主要因素是什么？ 3、 簡述地殼淺部地應力分布的基本規律。 4、 試述巖體中水平天然應力的基本特點。 5、 地應力測量方法分哪幾類？每類包括哪些主要測量技術？ 6、 簡述水壓致裂法的基本測量原理。 7、 簡述水壓致裂法的主要測量步驟。 8、 對水壓致裂法的主要優缺點作出評價。 9、 分別討論隆起、剝蝕和載荷作用對 λ 值的影響。 3 10、某巖體，在深度 100m 內，密度為 2.54g/cm ，天然應力比值系數為 1.89，試按自重應 力理論計算深度 50m、150m 處的天然應力大小？

　　七、巖體本構關系與強度理論

　　1、什么叫巖石的本構關系？巖石的本構關系一般有幾種類型？ 2、什么叫巖石的強度？巖石的破壞一般有幾種類型？ 3、對于彈性平面問題， （1）應力狀態有哪兩種？其本構方程有什么關系？如果受力為常量， 其應力分布是否與應力狀態和材料性質有關，為什么？ 4、在平面問題中，已知一點 M 處的應力分量 σx，σy，τxy+τyx。試求經過該點的平行于 Z 軸而傾斜于 X 軸和 Y 軸的任一斜面上的應力。 5、試用莫爾應力圓畫出： （1）單向拉伸， （2）純剪力， （3）單向壓縮， （4）雙向拉伸， （5） 雙向壓縮。 6、試證明：在發生最大與最小剪應力的面上，正應力的數值都等于兩個主應力的平均值。 7、將一個圓柱形材料放在厚壁圓筒內承受軸向壓縮，使之無法產生橫向應變， （1）試利用 泊松比確定水平應力與垂直應力之比； 當泊松比是 0.1 和 0.5 時， （2） 試計算上述的應力比； （3）試確定各向同性彈性巖石的 σx+σy+σz 與體積變化之間的關系。 8、在某些模型試驗中，豎向放置的明膠板在側邊給予約束，使之在這一方向不能產生水平 應變。而在明膠板的垂直向則不受約束，因而該明膠板處于平面應變狀態。如果明膠板的密 度為 γ，至任一點的深度是 z，泊松比是 μ，試計算明膠板在任一點的水平應力。

　　9、給出簡單拉伸時的增量理論和全量理論的本構關系？ 10、試求下列情況的塑性應變增量之比： （2）二維應力狀態：σ1=σ0/3； （3）純剪：τxy =σ0。 （1）簡單拉伸：σ=σ0 ； 11、什么叫蠕變、松弛、彈性后效和流變。 12、蠕變一般包括幾個階段？每個階段的特點是什么？ 13、不同受力條件下巖石的流變具有哪些特性？ 14、何為巖石長期強度，它與瞬間強度一般有什么樣的關系？ 15、何為巖石強度準則？為什么要研究強度準則？ 16、試論述 Culomb，Mohr，Griffith 三準則的基本原理及其主要區別和聯系。 17、某均質巖石的強度曲線為：τ=tanΦ+C，其中 C=40MPa，Φ=30°。試求在側向圍巖應 力 σ3 =20MPa 的條件下，巖石的極限抗壓強度。并求出破壞面的方位。 18、將一個巖石試件進行單軸試驗，當其壓應力達到 27.6MPa 時，即發生破壞，破壞面與最 大主應力面的夾角為 60°。假設抗剪強度隨正應力呈線性變化，試計算： （1）在正應力等 于 0 的那個平面上的抗剪強度； （2）在上述試驗中與最大主應力面的夾角為 30°的那個平 面上的抗剪強度； （3）內摩擦角； （4）破壞面上的正應力和剪應力。 19、將巖石試件進行一系列單軸試驗，求得抗壓強度的平均值為 0.23MPa，將同樣的巖石在 0.59MPa 的圍壓下進行一系列三軸試驗， 求得主應力的平均值為 2.24MPa。 請在 Mohr 圖上繪 出代表這兩種試驗結果的應力圓，確定其內摩擦角及粘結力。

　　八、邊坡巖體穩定性分析

　　1、邊坡巖體中的重分布應力有哪些主要特征？與哪些因素有關？ 2、邊坡巖體的變形破壞有哪些基本類型？單平面滑動與楔形體滑動的特點是什么？ 3、應用剛體極限平衡法計算邊坡穩定型的一般步驟是什么？ 4、何謂幾何邊界條件，受力條件，穩定性系數，安全系數？ 5、單平面滑動的穩定性系數如何計算，并推導出它的計算公式。 6、異向雙平面（楔形體）滑動的穩定性分析的基本思路是什么？ 7、某巖體邊坡中存在一組與坡面傾向相同，傾角為 30°的結構面，結構面的剪切強度： 3 Cj=0.1MPa，Φj =28°，邊坡傾角為 60°，巖體平均密度 r=2.5g/cm ，求該邊坡的極限坡高。 8、 某邊坡中存在一傾角為 40°的斷層， 設邊坡傾角為 60°， 巖體剪切強度指標： j =30°， Φ 3 Cj =0.02MPa，平均密度 r=2.55g/cm ，邊坡高度為 20m，試評價該邊坡的穩定性（取安全系 數 1.05） 。

　　九、地下硐室圍巖穩定性分析

　　1、以水平圓形無壓硐室為例，說明彈性圍巖應力的分布規律。 2、何謂圍巖？其范圍一般為多大？ 3、何謂塑性松動圈？具有塑性圈后圍巖中的重分布應力如何變化？ 4、試總結各類結構圍巖的變形破壞特點。何謂漸進式破壞的含義？ 5、如何確定地下硐室圍巖的破壞范圍？試舉例說明。 6、何謂圍巖壓力？按其形成原因可分為哪幾類？各自用什么方法確定？ 7、試述形變圍巖應力確定得基本原理與方法。 8、試述用塊體極限平衡方法確定松動圍巖壓力的方法與步驟。 9、何謂圍巖抗力及圍巖抗力系數？常用什么方法確定抗力系數？ 10、擬在地表以下 1500m 處開挖一水平圓形硐室，已知巖體的單軸抗壓確定 σc =100MPa,巖 3 體天然密度 r=2.75 g/cm 巖體中天然應力比值系數 λ=1，試評價該地下硐室開挖后的穩定 性。 11、在地表以下 200m 深度處的巖體中開挖一洞徑 2R0=2m 的水平圓形隧洞，假定巖體的天然應力為靜水壓力狀態（即 λ=1） ，巖體的天然密度 r=2.7 g/cm ，試求： 1)洞壁、2 倍洞半徑、3 倍洞半徑處的重分布應力 2)根據以上計算結果說明圍巖中重分布應力的分布特征 3)若圍巖的抗剪強度 Cm=0.4, Φm=30°試評價該洞室的穩定性 4)洞室若不穩定，試求其塑性變形區的最大半徑 R1 12.在均質、 連續、 各向同性的巖體中， 測得地面以下 100m 深度處的天然應力為： σv=26MPa， σH=17.3Mpa，擬定在該深度處開挖一水平圓形隧道，半徑 R0=3m，試求： 1)沿 Φ=0°和 Φ=90°方向上重分布應力（σr、σΦ）隨 r 變化的曲線 2)改巖體的 Cm=0.04MPa，Φm=30°，用圖解法求洞頂與側壁方向破壞圈厚度。

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