岩体力学日常习题
岩体力学课堂习题
第一章自测题
(1)岩体力学的研究对象是：。
(2)“岩体力学是研究岩块在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学。”（）
(3)“岩石力学诞生的主要标志是法国的塔罗勃所著《岩石力学》的出版以及国际岩石力学学会的成立。”（）
(4)“岩体力学的研究方法有五种”，（）
第二章自测题
(1)关于结构面的描述，错误的是：（）。
A、结构面有一定的方向
B、结构面是平直的
C、结构面可能有一定的充填
(2)下列指标不能直接用来衡量岩石的风化程度：（）。
A、风化系数
B、岩石破碎程度
C、结构面组数
(3)岩体的结构类型不包括下面哪一项（）
A、整体状结构
B、叠瓦状结构
C、层状结构
(4)线密度与间距的关系：。
(5)按力学成因结构面可以分为。
(6)下列不是Q分类所用指标的是。
A、RQD
B、线密度
C、结构面组数
D、地下水系数
(7)RMR分类所用到的分类指标有（）项？
A、5
B、6
C、7
(8)组成岩体的最小基本单元为。
(9)下面的描述正确的是（）。
A、岩块是尺度最小的结构体
B、二级和三级结构面可以用统计的方法研究
C、断层是在岩体形成之后出现的，因此属于次生结构面
(10)下面哪一种结构面属于原生结构面（）
A、层面
B、卸荷裂隙
C、断层面
(11)下面哪一种结构面属于构造结构面（）
A、层面
B、卸荷裂隙
C、断层面
D、风化裂隙
(12)下面哪一种结构面属于次生结构面（）
A、层面
B、断层面
C、风化裂隙
(13)可以用来反映结构面密集程度的物理量是（）。
A、JRC
B、间距
C、连续性系数
(14)下面的描述正确的是（）。
A、JRC用来衡量结构面的起伏程度
B、JRC用来衡量结构面的粗糙程度
C、起伏角可以用来衡量结构面的粗糙程度
第四章自测题
(1)岩块抗压实验得到的应力-应变曲线原点处切线斜率是（）。
A、初始模量
B、切线模量
C、割线模量
(2)不能用来测试岩石抗拉强度的实验是（）。
A、点荷载试验
B、劈裂试验
C、变角板试验
(3)泊松比在数值上等于（）。
A、轴向应变与侧向应变的比值
B、侧向应变与轴向应变的比值
(4) “岩石的疲劳强度是定值”（）
(5)微裂隙稳定发展阶段发生在非稳定发展阶段（）。
A、之前
B、之后
(6)下面哪个判据适用于拉破坏（）。
A、莫尔判据
B、格里菲斯判据
C、八面体判据
(7)坚硬致密的岩块的变形曲线类型是（）。
A、上凹型
B、“S”型
C、直线型
D、下凹型
(8)莫尔判据没有考虑（）对破坏的影响。
A、最大主应力
B、最小主应力
C、中间主应力
(9)“只有岩块受到的荷载达到它的抗拉强度时，岩块才会破坏”（）
(10)当围压逐渐增大，岩块的破坏方式（）。
A、由脆性破坏向塑性破坏发展
B、由塑性破坏向脆性破坏发展
C、没有什么改变
(11)蠕变的第二个阶段为（）。
A、等速蠕变阶段
B、加速蠕变阶段
C、减速蠕变阶段
(12)格里菲斯判据主要适用于（）。
A、拉破坏、塑性破坏
B、剪切破坏
(13)莫尔判据主要适用于（）。
A、拉破坏
B、塑性破坏
C、剪切破坏
(14)八面体判据主要适用于（）。
A、拉破坏
B、塑性破坏
C、剪切破坏
(15)根据格里菲斯理论，岩块的抗压强度与抗拉强度之比为（）。
A、8
B、10
C、16
第五章自测题
(1)结构面的剪切刚度，随结构面的规模增大如何变化（）
A.增大
B.减小
C.不变化
(2)粗糙起伏无充填结构面在法向应力较小时，发生的剪切类型是（）。
A.剪胀效应
B.啃断效应
(3)剪胀角的定义为（）。
A.剪切位移的轨迹线与垂直线的夹角
B.剪切位移的轨迹线与水平线的夹角
(4)对于充填物厚度较大，充填较充分的结构面，其强度主要取决于（）。
A.结构面充填物
B.结构面起伏程度
C. 结构面张开度
(5)结构面法向刚度的变化规律是（）。
A.随法向应力增大而减小
B.随法向应力增大而增大
C.不随法向应力改变而改变
(6)“剪切刚度与变形模量的单位相同”（）
(7)“结构面的剪切强度与结构面的形态、连通性、充填特征有关，而与壁岩的强度无关”（）1）哪项试验对岩体的扰动较小（）
A.钻孔变形法
B.承压板法
C.狭缝法
（2）根据单结构面理论，当结构面方向与最大主应力作用面夹角为多大时，岩体强度最低（）A.45°＋φj／2 B.45°-φj／2 C.45°
（3）若岩体岩性均匀、结构面不发育或结构面分布均匀，其变形曲线多呈哪种类型（）
A.直线型
B.上凹型
C.上凸型
( 4 )“岩体原位实验可以为室内实验代替”（）
( 5 )“岩体中有四组以上结构面，可以看作为各向同性”，（）
（6）下面哪项不能解释岩体静力变形模量小于动力变形模量（）
A.静力法持续的时间较长
B.动力法扰动了岩体的天然结构和应力状态
C. 静力法测得的不可逆变形较大
(7)关于的岩体描述错误的是_______
A.岩体由结构面网络与岩块共同组成
B.岩体的强度可以由岩块的强度估算
C.岩体与岩块强度都很接近
(8)“岩体的动弹性模量大于静弹性模量”（）
（9）岩体的强度处在（）强度与（）强度之间。
第七章自测题
（1）随深度的增大，铅直天然应力如何变化（）
A.增大
B.减小
C.不变化
（2）“水压致裂法测试天然应力时，需要另行测试岩体的抗拉强度”，（）
（3）我国天然应力的分布特征是（）
A.西强东弱
B.东强西弱
C.东西差别不大
（4）能测量深部天然应力的方法是（）
A.套心法
B.水压致裂法
C.扁千斤顶法
(6)“天然应力是岩石形成的同时形成的，后期未发生改变”，（）
(7)“水平天然应力大于铅直天然应力”，（）
(8)“对于同一地点，天然应力比值系数是定值”，（）
(9)“在天然应力的量测方法中，套心法可以测深部的天然应力”，（）
第八章自测题
(1)下面的描述错误的是（）：
A、内水压力在环向上产生的附加应力为拉应力。
B、内水压力在径向上产生的附加应力为压应力。
C、内水压力产生的附加应力大小仅取决于内水压力的大小。
(2)下面关于无压洞室重分布应力的描述正确的是（）：
A、圆形洞室洞壁上的径向应力为零。
B、圆形洞室洞壁上的环向应力为零。
C、圆形洞室洞壁上的环向应力为最小主应力。
(3)下面哪一项不属于围岩压力（）
A、形变围岩压力
B、膨胀围岩压力
C、松动围岩压力
D、构造围岩压力
(4)围岩塑性圈半径大小与哪一项因素无关（）
A、天然应力
B、支护力
C、围岩压力
D、岩体强度
(5)下面哪种方法不能用来计算松动围岩压力（）
A、单结构面理论
B、平衡拱理论
C、太沙基理论
(6)下面哪项因素对岩爆的发生影响不大（）
A、地质构造
B、洞室埋深
C、洞室形状
D、岩性
(7)在岩爆的发生发展过程中，最先出现的是什么阶段（）
A、块、片弹射阶段
B、剪切成块阶段
C、劈裂成板阶段
(8)“地下洞室洞壁上径向应力为零”，（）
(9)“形变围岩压力可以通过平衡拱理论求解”（）
(10)“围岩抗力与围岩压力是作用力与反作用力”，（）
(11)“在一定范围内，支护压力随塑性圈扩大可以减小”，对错?
(12)“λ=1时的围岩重分布应力与θ角无关，仅与R0和σ0 有关”，（）
(13)“在不同的位置应力集中系数α与β大小都相等”，（）
(14)长方形洞室洞壁上应力集中最大的位置是：
A、短边中点
B、长边中点
C、角点
(15)塑、弹性圈交界面上的重分布应力与下面哪一项无关？
A、天然应力
B、岩体强度
C、支护力
(16)“整体状和块状岩体围岩的变形破坏形式主要有岩爆、脆性开裂及块体滑移等”，（）
模拟试卷一
一、名词解释（每词2分，共20分）
1、结构面
2、蠕变
3、饱和吸水率
4、强度判据
5、围岩
6、剪切刚度
7、天然应力
8、 RQD值
9、围岩抗力系数 10、岩石软化性
二、填空（每空1分，共30分）
1、结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。
2、表征岩石抗剪强度的基本指标是（）和（）。
3、垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。
4、有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力σ1的方向为（）；假定岩石强度服
从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角Φ为（）。
5、测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。
6、RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。
7、从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。
8、天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。
9、岩体天然应力的测量方法主要有（）、（）和（）。
10、按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。
三、问答（共30分）
1、试述地下洞室弹性围岩重分布应力的基本特点。（10分）
2、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特征（要求图加简要文字说明）。（10分）
3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（10分）
四、计算（共30分）
1、某岩块的剪切强度参数为：C=50MPa，Φ=600，设岩石强度服从莫尔直线型强度理论。如用该岩石试件做三轴试验,当围压σ3和轴压σ1分别加到50MPa和700MPa后，保持轴压不变，逐渐卸除围压σ3，问围压卸到多少时，岩石试件破坏？（15分）
2、在某岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩的剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3，设岩体天然应力比值系数λ=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。（15分）
模拟试卷二
一、名词解释（每词2分，共20分）
1、岩体
2、单轴抗压强度
3、吸水率
4、强度判据
5、围岩
6、剪切刚度
7、重分布应力
8、RQD值
9、围岩抗力系数 10、变形模量
二、填空（每空1分，共30分）
1．按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。
2．结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面的形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。
3．表征岩石变形性质的基本指标是（）和（）。
4．垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。
5．有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力的方向为（），假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角为（）。
6．测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。
7．RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。
8．从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。
9．天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。10．结构面按地质成因可分为（）、（）和（）。
三、问答（共32分）
1、试述岩石边坡应力分布特征。（8分）
2、试述粗糙起伏规则锯齿状无充填结构面的剪切强度特征（图示、列出公式、并用文字加以简单说明（8分）
3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（8分）
4、列出岩石破坏判据（不少于3种）的名称及其适用条件。（8分）
四、计算（共18分）
1、某岩体，天然应力比值系数λ=1，按自重应力考虑，在其中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3。（10分）
（1）计算400m深处的铅直应力和水平天然应力的大小；
（2）计算洞壁上的重分布应力大小；
（3）评价该洞室开挖后围岩的稳定性。
2．某岩块，进行全过程变形实验，测得实验数据如下，要求：（8分）
（1）在坐标纸中画出应力-应变曲线；
（2）标出各变形阶段；
（3）计算各种变形模量的大小。
应力（MPa）
应变
（×10-2）
应力
（MPa）
应变
（×10-2）
应力
（MPa）
应变
（×10-2）
5 1.2 40 2.95 45 6.
6 10 1.8 45 3.4 40 6.
7 15 2.15 50 3.9 35 6.9 20 2.3 55 5.0 30 7.0 25 2.5 56.2 5.7 25 7.4 30 2.53 55 6.1 20 8.2 35 2.
8 50 6.5 18 9.2
练习与思考
2011岩石力学考试试题(含答案).
1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）。 （ A ）岩体中含有大量的不连续面 （ B ）岩体中含有水 （ C ）岩体为非均质材料 （ D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（）。 （ 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 （ D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力 5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（） （A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（） （A）原生结构面（B）构造结构面（C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（） （A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体 （B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体 （C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体 （D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体 10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（） （A）结构面的性质（B）结构体型式 （C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑
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二、岩块和岩体的地质基础 一、解释下例名词术语 5、节理密度：反映结构面发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 10、岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。 14、岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 二、简答题 (1) 岩体中的结构面按成因有哪几种分法？分别是什么？ 答：结构面的成因类型分成两种，一是地质成因类型，根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类；按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。 (2) 结构面的连续性有几种定义方法？如何定义？ 结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续系数和面连续性系数表示。线连续性系数是指结构面迹线延伸方向单位长度内贯通部分的总和；面连续性系数是指结构面单位面积内贯通部分面积的总和。 (5) 在我国，通常将岩体结构分为哪几类？. 将岩体结构划分为5大类，即：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。 (6) 通常用哪些指标评价岩体的风化程度？ 答：岩石的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述，定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。国标《岩土工程勘察规范》中提出用风化岩块的纵波速度、波速比和风化系数等指标来评价岩块的风化程度。 (7) 怎样用软化系数评价岩体的软化？ 答：岩石浸水饱和后强度降低的性质称为岩石的软化性。软化性用软化系数K R表达，它定义为岩石饱和抗压强度与干抗压强度之比。当软化系数K R>0.75时，岩石的软化性弱，同时也说明岩石的抗冻性和抗风化能力强，而K R<0.75的岩石则是软化性较强和工程地质性质较差的岩石。 (8) 按岩体力学的观点，岩体具有什么样的力学特征？ 答：非均质、非连续、各向异性。 (9) 岩体的不连续性是如何表现的？ 答：岩体中存在的各种结构面，如断层，节理、劈理、层理、卸荷裂隙、风化裂隙等，使介质材料在空间的连续性中断。 (10) 为什么说岩体具有不均匀的物理力学性质？ 答：岩体物理力学性质的不均匀性由物质组成不均匀和节理发育不均匀形成。物质组成的不均匀主要是组成岩体的岩块岩性的差别，如砂页岩互层，泥岩夹灰岩等。节理发育不均匀主要是在不同地质构造部位或不同岩石类型中，节理发育差别，如褶皱核部与翼部，砂岩与页岩中等。 (11) 岩体的各向异性怎样产生的？ 答：主要是层理、节理、片理面、片麻理面等的存在，造成平行结构面方向和垂直结构面方向物理力学性质不同。 (12) 怎样确定节理粗糙度系数JRC？ 答：在实际工作中，可用结构面纵剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面，然后与标准剖面进行对比，即可求得结构面的粗糙系数JRC。 (13) 怎样测定节理壁抗压强度JCS？ 答：一般用回弹仪在野外测定，确定方法是：用试验测得的回弹值，查图或用公式计算，求得JCS。
岩体力学习题及答案
一、绪论 一、解释下例名词术语 岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。. 二、简答题 1．从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面？ 答：从工程观点出发，大致可归纳如下几方面的内容： 1）岩体的地质特征及其工程分类。 2）岩体基本力学性质。 3）岩体力学的试验和测试技术。 4）岩体中的天然应力状态。 5）模型模拟试验和原型观测。 6）边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。 7）岩体工程性质的改善与加固。 2．岩体力学通常采用的研究方法有哪些？ 1）工程地质研究法。目的是研究岩块和岩体的地质与结构性，为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质资料。 2）试验法。其目的主要是为岩体变形和稳定性分析提供必要的物理力学参数。 3）数学力学分析法。通过建立岩体模型和利用适当的分析方法，预测岩体在各种力场作用下变形与稳定性。 4）综合分析法。这是岩体力学研究中极其重要的工作方法。由于岩体力学中每一环节都是多因素的，且信息量大，因此，必须采用多种方法考虑各种因素进行综合分析和综合评价才能得出符合实际的正确结论，综合分析是现阶段最常用的方法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、解释下例名词术语 1、岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 2、波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 3、风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 5、节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 10、岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。
《岩体力学》课后习题附答案
一、绪论 岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。. 二、1．从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面？ 答：从工程观点出发，大致可归纳如下几方面的内容： 1）岩体的地质特征及其工程分类。2）岩体基本力学性质。3）岩体力学的试验和测试技术。4）岩体中的天然应力状态。5）模型模拟试验和原型观测。6）边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。7）岩体工程性质的改善与加固。 2．岩体力学通常采用的研究方法有哪些？ 1）工程地质研究法。2）试验法。3）数学力学分析法。4）综合分析法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、1、岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 2、波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 3、风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 5、节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。
岩体力学课后习题答案
一章： 1.叙述岩体力学的定义. 岩体力学主要是研究岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。 2.何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？ （1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？ （1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4.岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？ 6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。 二章： 1.岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。 2.影响岩石强度特性的主要因素有哪些？ 对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 3.什么是岩石的应力应变全过程曲线？ 所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4.简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积—峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。ABO2O1——峰点后，普通机释放的能量(贮存的能量)。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 5.莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和E.hoek和E.T.brown提出的经验理论的优缺点？ 莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是1不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2忽略了中间主应力对岩石强度的影响；格尔菲斯强度理论优点是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。E.hoek和E.T.brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 6.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？
岩石力学考试试题(含答案)
岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（A ）。 （A ）岩体中含有大量的不连续面 （B ）岩体中含有水 （C ）岩体为非均质材料 （D ）岩石的弹性模量比岩体的大 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 （D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（ C ）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（A ）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力
5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（ D ）（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（ A ）（A）原生结构面（B）构造结构面 （C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（ C ） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（ B ） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（ A ） （A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体（B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体（C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体（D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于
岩石力学试题及答案
岩石力学试卷（闭卷） 一、填空题（每空1分，共20分） 1、沉积岩按结构可分为（）、（），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（）。 2、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（）、（）、 （）。 3、在水力压裂的加压过程中，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（） 时，井眼发生破裂。此时的压力称为（）。当裂缝扩展到（）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（）。如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（）。 4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而（），而破坏前应变则随着应变率降低而（）。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（）；第二蠕变阶段或称（）；第三蠕 变阶段或称（）。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是()和()。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、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、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下，岩石所受到的应力一般为（）。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下，岩石的抗拉强度（）抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高，井壁越（）。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括（） A、自重应力和残余应力 B、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力 三、判断改错题（每题2分，共10分）
岩石力学期末考试题及答案详解
岩石力学 一、单项选择题(每小题1分，共10分) 1、绝大多数得岩浆岩是由下列组成（） A、结晶矿物 B、非结晶矿物 C、母岩 D、岩石块体 2、下列说法正确的是（） A、等围三轴试验得实用性弱 B、地下工程是三围的，所以做三轴力学实验很重要 C、岩体强度不是岩体工程设计的重要参数 D、节理结构面不是影响岩体强度得重要因素 3、关于围岩得说法错误的是（） A、围岩愈好洞室逾稳定 B、围岩压力大小与洞室跨度成反比 C、围岩逾差压力值相应就大 D、围岩压力大小与洞室跨度成正比 4、下面关于平面滑动得一般条件错误的是（） A、滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 B、滑动面得倾角必须大于坡面倾角 C、滑动面的倾角必须大于该平面的摩擦角 D、岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面 5、岩浆岩体产生的裂隙一般是张开的，从冷却表面向深处一般为数米到多少米？（） A、10-20m B、5-10m C、10-15m D、20-25m 6、岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响错误的（） A、坡体岩体风化越深，稳定坡脚越小 B、风化作用使坡体强度减小，坡体稳定性大大降低 C、坡体岩体风化越深，稳定坡脚越大 D、坡体岩体风化越深，斜坡稳定性越差 7、对片麻岩渗透系数与应力关系得试验表明当应力变化范围为5MPa时，岩体渗透系数相差---倍。（） A、20 B、70 C、100 D、50 8、世界上测定原岩应力最深测点已达（） A、2000m B、3000m C、4000m D、5000m 9、对于山岭地下工程，一般埋深超过多少米基本上都可以划分为深埋地下工程（） A、10 B、50 C、30 D、40 10、地下开挖体得变形和破坏，除于岩体内得初始应力状态和洞形有关外，主要取决。（） A、围岩的岩性 B、围岩的结构 C、围岩的岩性及结构 D、围岩的大小
岩体力学习题及答案分析
岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。 岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。 岩体完整性系数K v：其是指岩体纵波速度和岩块纵波速度之比的平方。 岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 岩石的物理性质：岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三相组成的，所谓物理性质是指岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态。. 岩石的热物理性质：岩石在热交换过程中表现出来的各种性质。. 岩石的水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质，主要有吸水性、软化性、抗冻性及渗透性等。 岩石的密度：岩石密度是指单位体积内岩石的质量，单位为kN/m3。 岩石的空隙度：岩石中空隙的总体积与岩石体积的比叫做岩石的空隙度，它用来表征岩石中空隙的发育状况。 岩石的空隙比：其是指孔隙裂隙的体积与固体的体积之比。 岩石的比热容：单位质量岩石的温度升高1K时所需要的热量。 岩石的导热系数：温度沿单位法向长度下降1K时单位时间内通过单位面积岩石的热量。 岩石的比热：岩石储存热量能力的大小，即单位质量或单位体积的岩石温度升高1K是所要供给的热量。 岩石的热膨胀系数：其是用来表示岩石受热膨胀能力大小的系数，具体分为线膨胀系数和体膨胀系数。 岩石的吸水率：岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量与岩样干质量之比。 岩石的饱水率：岩石试件在150个大气压或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比。 岩石的饱水系数：岩石的吸水率与饱和吸水率之比。 岩石的软化系数：岩石软化系数K R定义为岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值。 岩石的抗冻系数：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度与冻融前干抗压强度之比。 岩石的透水性：在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。 岩石的渗透系数：渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，其在数值上等于水力梯度为1时的渗透流速。
岩石力学题第二章习题
、习题1、B 2、 D 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 （A）- B =、（ C）一（ 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（B ）延性材料 （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（B）裂隙逐渐闭合的一种现象 （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）压应力过大引起的 （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 2.6岩石的抗压强度随着围岩的增大（）。 （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 2.8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。 （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）它没有考虑岩石的非均质特征 （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（）。 （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 2.11已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为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（）。 （A ）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体 2.13在岩石抗压强度试验中，若1.1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
岩体力学课后习题答案
10.一个5cm*5cm*10cm 的试样，其质量为678g，用球磨机磨成岩粉状并进行风干，天平称得其重量为650g，取其中岩粉60g作颗粒密度试验，岩粉装入李氏瓶前，煤油的读书为0.5cm3，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.3cm3，求：该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然孔隙率（不计煤油随温度的体积变化）。 解：天然密度:ρ=m/v=678/（5*5*10）=2.7g/cm３干密度:ρd=m s/v=650/（5*5*10）=2.6g/cm３ 颗粒密度:ρs=m s/v s=60/(20.3-0.5)=3.0g/cm３ 岩石天然孔隙率: n=1-ρd/ρs=1-2.6/3.0=0.133=13.3% 12.已知岩石单元体A-E的应力状态如图所示，并已知岩石的c=4MP，φ=35°，试求： （1）各单元体的主应力的大小、方向，并作出莫尔应力圆。（2）判断在此应力下，岩石单元体按莫尔-库伦理论是否会破坏？（单位：MP） A. σy=5.0 B. τxy=4.0 C. σx=5.0 τxy=2.0 D.σy=6.0,σx=6.0 E. σx=10.0, σy=1.0,τxy=3.0
解：σ1=（σx+σy ）/2+22)2( xy y x τσσ+-, σ3=（σx+σy ）/2-22)2(xy y x τσσ+- A ：①.σ1=(0+5.0)/2+2.5=5.0 ,σ3=(0+5.0)/2-2.5=0 θ=)2arctan(21y x xy σστ-=0° ②.σ1=ξσ3+σc ，σc =2ccos φ/(1-sin φ), ξ=(1+sin φ)/(1-sin φ) 带入数据可得： σc =5.92 ξ=3.69 σ1=ξσ3+σc =3.69σ3+5.92， 带入σ3=0，得σ1=5.92 而题中σ1=5.0，小于5.92，所以岩石单元体不会破坏 B:①.σ1=0+4.0=4.0 ,σ3=0-4.0=-4.0
最新岩体力学考试专用复习资料
岩体：是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 结构面：是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。 结构面的成因类型：（一）地质成因类型：1、原生结构面 2、构造结构面 3、次生结构面； （二）力学成因类型：1、张性结构面 2、剪性结构面 岩石的吸水性指标： 1、 吸水率：是指岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量m w1与岩样干质量 m s 之比。 2、 饱和吸水率：是指岩石试件在高压（一般压力为15MP ）或真空条件下吸入水的质量m w2 与岩样干质量m s 之比。 3、 饱水系数：岩石的吸水率Wa 与饱和吸水率Wp 之比。 岩石的软化性指标： 软化系数（K R ）：岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值。 软化系数是评价岩石力学性质的重要指标。 当软化系数K R ＞0.75时，软化性弱，抗冻性和抗风化能力强；当软化系数K R ＜0.75时，软化性较强，工程地质性质差。 岩石的抗冻性指标： 1、 抗冻系数（Rd ）：是指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度与冻融前干抗压强度之比。 2、 质量损失率（Km ）：是指冻融试验前、后干质量只差（m s2-m s1）与试验前干质量m s1之 比。 岩石单轴抗压强度，实验方法：（1）抗压实验——完整 （2）点荷载实验——分散 岩石的三轴压缩强度 单轴抗拉强度：岩块试件在单向拉伸时能承受的最大拉应力。 岩石单轴抗拉强度的确定：岩块的抗拉强度是通过室内试验测定的，其方法包括直接拉伸法和间接法两种。在间接法中，又有劈裂法、抗弯法及点载荷法等。其中以劈裂法和点载荷法最常用。 剪切强度： 1、 抗剪断强度：是指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 2、 抗切强度：是指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 3、 摩擦强度：是指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪 切破坏是的最大剪应力。 结构面的变形与强度性质： 1、 法向刚度：在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，数值上等于σn -V ｊ曲线上一点的切线斜率。是反映结构面法向变形性质的重要参数。 2、 剪切刚度：是反映结构面剪切变形性质的重要参数，其数值等于峰值前τ-?u 曲线上任 一点的切线斜率。 3、 ① ② ) 2/45()2/45(2sin 1sin 122φσσφφφσ+=+=-+=o c t o c tg Ctg C )tan(i b +=φστC +=φστtan
岩体力学课后习题答案
一章： 1.叙述岩体力学的定义 . 岩体力学主要是研究岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。 2.何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？ （ 1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？（1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4.岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？ 6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（ 3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。 ——- 二章： 1.岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压 强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。 2.影响岩石强度特性的主要因素有哪些？对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 3.什么是岩石的应力应变全过程曲线？所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4.简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达 峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA 0201面积一峰点后，岩块产生微小位移所需的能。AC020面积一一峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。AB020—1 —峰点后，普通机释放的能量（贮存的能量）。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 5.莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和和提出的经验理论的优缺点？莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是 1 不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2 忽略了中间主应力对岩石强度的影响；格尔菲斯强度理论优点是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。和提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 6.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？ 典型的岩石蠕变曲线分三个阶段第I阶段：称为初始蠕变段或者叫瞬态蠕变阶段。在此阶段的应变一时间曲线向下弯曲；应变与时间大致呈对数关系，即￡*
岩石力学考试知识点
主要内容：岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理 论和应用学科，它是力学的一个分支，是探讨岩石对 其周围物理环境中立场的反应。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学科。 岩石力学是一门关于岩石的力学效应和工程岩体的 力学行为规律的学科。 地应力：是存在于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。它是 引起各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根 本作用力。决定洞室布置的决定性因素之一，稳定性 分析的重要参数。重力作用和构造运动是引起地应力 的主要原因。 地应力的成因：大陆板块边界受压\地幔热对流\板块 边界受压\岩浆侵入\岩体自重应力场 地应力测量基本原理：测量原始地应力就是确定存在 于拟开挖岩体及其周围区域的未受扰动的三维应力 状态，这种测量通常是通过一点一点的量测来完成 的。岩体中一点的三维应力状态可由选定坐标系中的 六个分量σx ，σy ，σz ，τxy ,τyz ,τxz 来表示。直接测量法：由测量仪器直接测量和记录各种应力 量，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计 算获得原岩应力值。间接测量法：借助某些传感元 件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的 间接物理量的变化，然后由测得的间接物理量的变 化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。 应力解除法原理：当需要测定岩体中某点的应力状态 时，人为的将该处岩体单元和周围的岩体分离，此时， 岩体单元上所受的拉力将被解除。同时，该单元体的 几何尺寸也将产生弹性恢复。应用一定的仪器，测定 弹性恢复的应变值或变形值，并且认为岩体时连续、 均质和各向同性的弹性体，于是就可以借助弹性理论 的解答计算岩体单元所受的应力状态。 步骤:(1)在测试地点打大孔(2)从大孔底打同心小孔 (3)在小孔中央位置安装测量探头(4)用薄壁钻头延伸大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除（5）将岩芯与探头一并取回，进行围压率定和温度标定试验。（6）数据修正和处理，计算地应力值 直接测量法(水压致裂法)：原理：水压致裂系统将钻 孔某段封隔起来，并向该段钻孔注入高压水，当水压 超过3σ2-σ1和岩石抗拉强度T之和后，在θ＝0o处，也即所在方位将发生孔壁开裂。设钻孔壁发生初始开裂时的水压为P i，则有P i=3σ2-σ1+T 如果继续向封隔段注入高压水，使裂隙进一步扩展， 当裂隙深度达到3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应 力状态，停止加压，保持压力恒定，将该恒定压力记 为P s,P s应和原岩应力σ2相平衡，即P s2=σ2 在钻孔中存在裂隙水的情况下，如封隔段处的裂隙 水压力为P0,则Pi=3σ2-σ1+T-P0 在初始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合， 然后再重新向封隔段加压，使裂隙重新打开，记裂隙 重开时的压力为P r，则有P r=3σ2-σ1- P0 由以上两式求σ1和σ2就无须知道岩石的抗拉 强度。因此，由水压致裂法测量原岩应力将不涉及岩 石的物理力学性质，而完全由测量和记录的压力值来 决定。 步骤：1）打钻孔到准备测量应力的部位，井将钻孔 中待加压段用封隔器密封起来，钻孔直径与所选用的 封隔器的直径相一致。封隔器一般是充压膨胀式的， 充压可用液体，也可用气体。2）向二个封隔器的隔 离段注射高压水，不断加大水压，直至孔壁出现开裂， 获得初始开裂压力；然后继续施加水压以扩张裂隙， 当裂隙扩张至3倍直径深度时，关闭高水压系统，保 持水压恒定，此时的应力称为关闭压力，记为；最后 卸压，使裂隙闭合。在整个加压过程中，同时记录压 力-时间曲线图和流量-时间曲线图，确定P i，P s值。 3）重新向密封段注射高压水，使裂隙重新打开并记下裂隙重开时的压力P r和随后的恒定关闭压力P s。这种卸压-重新加压的过程重复2—3次，以提高测试数据的准确性。P r和P s同样由压力-时间曲线和流量-时间曲线确定。4）将封隔器完全卸压，连同加压管等全部设备从钻孔中取出。5）测量水压致裂裂隙和钻孔试验段天然节理、裂隙的位置、方向和大小，测量可以采用井下摄影机、井下电视、井下光学望远镜或印模器。 岩石的孔隙性：天然岩石包含着数量不等，成因各异 的孔隙和裂隙，是岩石的重要结构特征之一，统称为 岩石的孔隙性。用孔隙率n表示 水理性：岩石与水相护作用时所表现的性质称为岩石 的水理性。包含岩石的吸水性，透水性，软化性和抗 冻性。 软化性：岩石浸水后强度降低的性能称为岩石的软化 性，岩石的软化性常用软化系数来表示。软化系数是 岩样保水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度 的比值，用小数表示，ηc=σcw/σ c η（η≤1）越小，表示岩石受水的影响越大。 岩石的抗冻性：岩石抵抗冻（胀）融破坏的性能，通 常用抗冻系数表示。岩的抗冻系数是指岩样在±25℃ 的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解，其抗 压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的 抗压强度之比：c f=(σc-σcf)/σ c c f 越大，抗冻性越差。 岩石的强度：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。如在单轴压缩荷载 作用下能承受的最大压应力称为单轴抗压强度。进行 岩石强度试验所选用的试件必须是完整岩块，而不应 包含节理裂隙。 影响因素：试件尺寸、试件形状、试件三维尺寸比例、 加载速率、湿度。 岩体的强度：岩体的强度是指岩体抵抗外力破坏的能 力。它有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度之分。 水对岩石强度的影响： 结合水：产生三种作用：连结作用、润滑作用、水楔 作用。 连结作用：将矿物颗粒拉近、接紧，起连结作用。 润滑作用：可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连结变 成水胶连结，导致矿物颗粒间连结力减弱，摩擦力减 低，水起到润滑剂的作用。 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。 孔隙压力作用：孔隙压力，减小了颗粒之间的压应力， 从而降低了岩石的抗剪强度，使岩石的微裂隙端部处 于受拉状态从而破坏岩石的连结。 溶蚀－潜蚀作用：岩石中渗透水在其流动过程中可将 岩石中可溶物质溶解带走，有时将岩石中小颗粒冲走，使岩石强度大为降低，变形加大。 除了上述五种作用外，水在冻融时的胀缩作用对岩石 力学强度破坏很大 岩石强度理论：是研究岩石在各种应力状态下的强度 准则的理论，强度准则又称破坏判据，它表征岩石在 极限应力状态下(破坏条件)的应力状态和岩石强度 参数之间的关系。 库仑准则：观点：①岩石破坏为剪切破坏；②岩石抗 能力由两部分组成（内聚力、内摩擦力）。③强度准 则形式－直线型：τ=C+σtanφ应用：①判断岩 石在某一应力状态下是否破坏（用应力圆）。②预测 破坏面的方向③进行岩石强度计算。评价：①是最 简单的强度准则，是莫尔强度理论的一个特例。②不 仅适用于岩石压剪破坏，也适用于结构面压剪破坏。 ③不适用于受拉破坏。 莫尔强度理论的评价： 优点：①适用于塑性岩石，也适用于脆性岩石的剪切 破坏；②较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强 度特征；③解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破 坏现象；④简单、方便:同时考虑拉、压、剪,可判断 破坏方向. 不足：①忽视了σ2 的作用，误差：±10％； ②没有考虑结构面的影响；③不适用于拉断破坏； ④不适用于膨胀、蠕变破坏。 格里菲斯强度理论 基本假设（观点）：①物体内随机分布许多裂隙；② 所有裂隙都张开、贯通、独立；③裂隙断面呈扁平椭 圆状态；④在任何应力状态下，裂隙尖端产生拉应力 集中，导致裂隙沿某个有利方向进一步扩展。⑤ 最终在本质上都是拉应力引起岩石破坏。 优点：①岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩 石的真实情况；②证明了岩石在任何应力状态下都是 由于拉伸引起破坏；③指出微裂隙延展方向最终与最 大主应力方向一致。不足：①仅适用于脆性岩石， 对一般岩石莫尔强度准则适用性远大于Griffith准 则。②对裂隙被压闭合，抗剪强度增高解释不够。③ Griffith准则是岩石微裂隙扩展的条件，并非宏观破 坏。 流变：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。岩石的变形不仅表现出弹性和塑形，而且也具 有流变性质，岩石的流变包括蠕变、松弛、弹性后效。 蠕变是当应力不变，应变随时间增加而增长的现象。 蠕变三水平，蠕变三阶段（减速、等速、加速）不 稳定蠕变稳定蠕变松弛是当应变不变，应力随 时间增加而减小的现象。弹性后效是加载或卸载 时，弹性应变滞后于应力的现象。锚杆的作 用力 锚杆支护是通过布置在岩体内的锚杆及其辅助构件 所提供的各种作用力，使岩体中的应力状态得到一定 改善，并使岩体的变形模量及强度指标得到一定的提 高，从而对岩体变形及破坏产生一定的控制，最终达 到加固、支护的效果。概括起来，锚杆及其辅助构件 对岩体的作用力包括锚杆的轴向作用力、锚杆的横 （或斜）向作用力以及锚杆尾部辅助构件（如托盘、 刚梁、锚网等）对岩体施加的托锚力等。 锚杆的轴向作用力 轴向作用力是指锚杆作用于岩体的平行于杆体 长度方向的作用力，是锚杆最主要的作用力，它是锚 杆与岩体有机结合的保证，也是产生托锚力的必要条 件。轴向作用力情况主要可由锚杆的轴向正应力（锚 杆横截面上的正应力）或轴力（锚杆横截面上轴向应 力的合力）和粘锚力（锚杆与围岩接触面上的剪切作 用力）来反映。数值模拟研究结果表明，锚杆与围岩 性能的相对差异程度、锚固体所处的应力场特征、锚 固方式以及锚固长度等不相同时，轴向作用力的产生 机理、作用力大小及其分布特征等也不尽相同。 通常，锚杆的轴向变形模量大于岩体的轴向变形 模量，而锚杆的泊松比小于岩体的横向变形模量，由 此导致在同一应力场作用下两者变形量大小及相对 位移大小的差异，锚杆的轴向作用力即因此而产生。 通常，锚杆的作用效果就是对岩体在应力场作用下所 发生的变形产生约束，即当岩体产生拉伸变形时锚杆 给其以挤压作用，当岩体产生压缩变形时锚杆给其以 拉伸作用。轴向作用力的产生方式因锚固方式的不同 而有所差异：机械式锚固时，轴向作用力主要靠锚杆 与岩体间的摩擦作用产生；粘结式锚固时，轴向作用 力靠由锚固剂所形成的锚杆与围岩间的粘结及摩擦 作用而产生。 锚杆的横向作用力 锚杆的横向作用力指锚杆因对围岩沿锚杆轴向 以外的任意方向发生剪切变形及围岩间相对位移的 约束作用而在横截面及斜截面上所产生的剪应力以 及在粘结面（锚杆表面）上所产生的法向应力。这种 约束作用主要包括阻止围岩沿弱面滑移、阻止围岩中 产生新的剪切破坏面以及阻止围岩中的块体产生相 对回转等作用。 通常，在一定应力场的作用下岩体中会产生以下 类型的横向位移或位移趋势：1）各部分间会沿弱面 发生相对错动；2）沿特定方向产生新的剪切破坏面 并沿此破坏面发生错动；3）碎块状岩体发生转动。 安装锚杆后这些横向位移将受到锚杆的约束，锚杆中 的横向作用力也由此而产生。横向作用力产生的条件 可概括为三个：①锚固范围内的围岩产生一定量的横 向（斜向）剪切变形甚至相对错动。②锚杆与围岩紧 密接触，以使锚杆与岩体之间具备良好的传力性能。 ③锚杆要具有一定的抗剪切强度及刚度，以使锚杆对 岩体的横向变形产生较强的灵敏性和控制作用。 锚杆的托锚力 托锚力是指锚杆辅助构件（托盘、刚梁、锚网等） 给围岩表面施加的挤压作用力。托锚力的大小等于锚 尾处锚杆的轴力，因此，其影响因素与锚杆轴力分布 特征的影响因素基本相同，主要包括锚杆与围岩的性 质差异、锚固方式、锚固后围岩应力场的改变等，同 时还与预应力大小以及锚杆辅助构件的配置及其性 能等因素有关。通常，在锚杆最大轴力相等的条件下， 端锚时的托锚力大于全长锚固时的托锚力。 锚杆对岩土体作用的力学本质 在不同岩、土体条件下锚杆表现出不同的作用机 理，如对层状岩体的组合作用、对松碎岩、土层的挤 压作用、对节理岩体的楔固作用以及对软弱危石的悬 吊作用等。尽管锚杆的作用机理因岩、土体条件的不 同而有所差异，但是，其作用本质可归结为改善被锚 岩、土体的应力状态，提高其强度指标，形成具有较 高强度指标及较强变形适应性的锚固体。因此，锚杆 的作用效果很大程度上可由锚固体力学性质指标的 改变情况来衡量。 迄今为止，国内外关于锚杆作用可提高岩、土体强度 的观点已趋于一致，但对其途径及机理的认识还有待 商榷。 锚杆支护作用原理悬吊理论 悬吊理论认为:锚杆支护的作用就是将硐室较软弱 岩层悬吊在上部稳定岩层上，以增强较软弱岩层的 稳定性。硐室开挖以后，由于应力状态的改变，围 岩中一定区域内的松软岩层可能发生松动和破裂现 象，或由于被弱面切割的岩块因失去约束而成为关 键块体，即出现危石，此时锚杆的作用就是利用其 抗拉能力将松软岩层或危石悬吊于上部稳定岩层之 上。 悬吊理论直观的揭示了锚杆的悬吊作用，在分析过 程中不考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩 体分开，与实际情况存在一定差距。如果顶板中没有 坚硬稳定岩层或顶板软弱岩层较厚，围岩破碎区范围 较大，无法将锚杆锚固到上面坚硬岩层或者未松动岩 层，悬吊理论就不适应。 组合梁理论 组合梁理论认为：顶板锚杆的作用，一方面体现 在锚杆的锚固力增加了各岩层间的接触压力，避免各 岩层间出现离层现象；另一方面增加了岩层间的抗剪 刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将作用范围内的 几个岩层锚固成一个较厚的组合岩梁。这种组合岩梁 在上覆岩层载荷的作用下，其最大弯曲应变和应力大 大减小，挠度也显著减小，且组合梁越厚，梁内的最 大应力、应变和梁的挠度也就越小 组合梁理论适用于顶板由多层小厚度连续性岩 层组成的巷道，其原理是通过锚杆的轴向作用力将顶 板各分层夹紧，以增强各分层间的摩擦作用，并借助 锚杆自身的横向承载能力提高顶板各分层间的抗剪 切强度以及层间粘结程度，使各分层在弯矩作用下发 生整体弯曲变形，呈现出组合梁的弯曲变形特征，从 而提高顶板的抗弯刚度及强度。组合梁理论很好的解 释了层状岩体锚杆的支护作用，但在分析中，将锚杆 作用与围岩的自稳作用分开，与实际情况有一定差 距。并且，随着围岩条件的变化，在顶板较破碎、连 续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。 组合拱理论 研究表明，在弹性体上安装具有预应力的锚杆，能形 成以锚头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。它不仅能 保持自身的稳定，而且能承受地压，阻止围岩的松动 和变形，这就是挤压加固拱。其原理是通过锚杆的轴 向作用力在围岩中形成拱形压缩带，即通过锚杆的轴 向作用力将围岩中一定范围岩体的应力状态由单向 （或双向）受压转变为三向受压，从而提高其环向抗 压强度指标，使该压缩带既可承受其自身重量，又可 承受一定的外部载荷。 锚杆一方面在锥形体压缩区内产生压应力，增加 节理裂隙面或岩块间的摩擦阻力，防止岩块的转动和 滑移，亦即增大了岩体的粘结力，提高了破碎岩体的 强度；另一方面，锚杆产生的压应力，改善了围岩应 力状态，使压缩带内的岩石处于三向受力状态，从而 使岩体强度得到提高，这就是挤压加固拱的力学特 征。 组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作 用机理，但在分析过程中没有深入考虑围岩—支护的 相互作用，只是将各支护结构的最大支护力简单相 加，从而得到复合支护结构总的最大支护力，缺乏对 被加固岩体本身力学行为的进一步探讨，计算也与实 际情况存在一定差距，一般不能作为准确的定量设 计，但可作为锚杆设计和施工的重要参考。 围岩与支架的共同作用： 支架所受的压力及变形，来自于围岩在自身平衡过程 中的变形或破裂，而导致的对支架的作用。因此，围 岩性态及其变化状态对支护的作用有重要影响。另一 方面，支护以自己的刚度和强度抑制岩体变形和破裂 的进一步发展，而这一过程同样也影响支护自身的受 力。于是，围岩与支护形成一种共同体；共同体两方 面的耦合作用即称为围岩-支架共同作用 喷射混凝土支护原理及其作用 喷射混凝土支护是以压缩空气为动力，用喷枪将细骨 料混凝土以喷射的方法覆盖到需要维护的岩面上，凝 结硬化后形成混凝土层结构的支护方式，它除了起一 定的支护作用外，还有及时封闭岩面，隔绝水、湿气 和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低。其作 用主要表现在以下四个方面：1）加固与防止风化作 用2）改善围岩应力状态作用3）柔性支护结构作用 4）保持围岩的整体结构与锚杆联合使用时，主 要是用于避免锚头部位锚杆间土体的风化和松脱，可 以起到加强锚杆锚固的作用。 狭义地压：指围岩作用在支架上的压力 广义地压：巷道顶板、底板或两侧的移近，收敛,底 鼓，围岩的微观或宏观破裂，岩层移动，片帮冒顶、 支架破坏，采场垮塌等 全应力－应变曲线的特征：①孔隙裂隙压密阶段 （OA段）：即试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐 闭合，岩石被压密，形成早期的非线性变形，σ－ε 曲线呈上凹型。在此阶段试件横向膨胀较小，试件体 积随载荷增大而减小。本阶段变形对裂隙化岩石来说 较明显，而对坚硬少裂隙的岩石则不明显，甚至不显 现。②弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC 段〕：该阶段的应力—应变曲线成近似直线型。其中， AB段为弹性变形阶段，BC段为微破裂稳定发展阶段。 ③非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段（CD 段）：C点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称为屈 服点。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，但试件基本保持 整体状。到本阶段，裂隙快速发展，形成宏观断裂面。 此后，岩块变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑 移，试件承载力随变形增大迅速下降，并降到零。 岩体稳定性：是指处于一定时空条件的岩体在各种力 系的作用下可能保持其力学平衡状态的程度，同时包 含了人工施筑的结构物的稳定，以及围岩自身的稳 定。两者往往是共存的。 影响因素：1岩体内的应力及其强度是决定围岩稳定 的首要因素，当岩体应力超过强度而设置支护时，支 护应力与支护强度便成了岩石工程稳定的决定性因 素。2空间特征（水文地质条件）地下水状态影响 岩石的力学性质，主要软弱结构面产状的组合关系影 响工程轴线或走向线的方位，若某一陡倾角结构面， 走向近乎平行工程轴线方位，对地下工程稳定很不 利；结构面的发育程度、规模大小、组合形式等是决 定结构体的形状、方位、大小，控制岩体稳定性的重