岩土力学复习题

复习提纲

1. 何谓岩体力学？它的研究任务和对象是什么？

岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体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，是一门应用型基础学科。岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体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，是一门应用型基础学科。

2. 岩体力学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。

3. 何谓岩块？岩体？试比较岩块、岩体与土的异同点。

岩块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。 岩体是指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。

相同点：岩石和土一样，也是由固体、液体和 气体三相组成的。

4. 何谓结构面？从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类？各有什么特点？

结构面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。（一）地质成因类型 原生结构面 构造结构面 次生结构面 (二)力学成因类型 张性结构面 剪性结构面

（一）1.原生结构面岩体在成岩过程中形成的结构面。2构造结构面 是岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面，包括断层、节理、劈理和层间错动面等。3.次生结构面 是岩体形成后在外营力作用下产生的结构面，包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层等。（二）1张性结构面特点：张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙，起伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰富，导水性强2剪性结构面特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等。

5. 剪性结构面有何特征？为什么岩体中以剪性结构面数量最多？ 6. 何谓岩体结构？各类岩体结构的主要区别是什么？

岩体结构指岩体中结构面与结构体的排列组合关系。分为整体状、块状、层状、碎裂状、散体状结构。

7.结构面特征包括哪些方面？各自用什么指标来表示？定义如何？它们怎样影响岩体的性质？

包括产状、连续性、密度、张开度与充填胶结特征、形态、结构面的组合关系。

（1）产状包括走向、倾向、倾角（2）结构面的连续性反映结构面的贯通程度。包括线连续性系数和面连续性系数。（3）结构面的密度反映结构面发育的密集程度。线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数 间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离。（4）结构面的张开度是指结构面两壁面间的垂直距离。结构面的形态可以用侧壁的起伏形态及粗糙度来反映。（5）结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影和三角几何计算法等进行。

8.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征？ 包括压密阶段、弹性阶段、塑性阶段

包括：弹型性、弹-塑性（下凹形）、塑-弹性（上凹形）、塑-弹-塑性（s型）、弹性-蠕变性

9.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些？定义如何？各自的测定方法式什么？影响各种力

学指标的因素有哪些？三大类岩的各种指标如何？ 10.摩尔强度理论的基本思想。

（1）物体在正应力与剪应力作用下破坏（2）与σ2无关（3）摩尔包络线;极限应力圆上破坏点

的轨迹线。

11.何谓蠕变、蠕变模型？研究它有何实际意义？常见的几种模型的本构关系如何？ 蠕变就是在应力不变情况下岩石变形随着时间而增长的现象。

蠕变模型包括弹性模型和粘性模型。 常见的有：马克思威尔模型、伏埃特模型

12.岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？

13. 用图来表示岩石和岩体变形与时间关系，并指出几个不同的阶段。

14.常见确定岩体变形参数的原位试验有哪几种？平板荷载试验和声波法试验的基本原理是什

么？

15.岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何？为什么？

16.何谓天然应力、重分布应力及天然应力比值系数？研究天然应力的意义何在？ 17.岩体中的天然应力有哪些基本特征？影响因素有哪些？ 18 高地应力区的地应力现象主要有哪些？

19.何谓地下洞室？地下洞室的岩体力学问题有哪些？

地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。 围岩应力重分布问题——计算重分布应力

围岩变形与破坏问题——计算位移、确定破坏范围 围岩压力问题——计算围岩压力 有压洞室围岩抗力问题——计算围岩抗力 20.基岩的破坏模式有哪些？ 21.何谓围岩？其范围一般为多大？

22.何谓塑性松动圈？具有塑性圈后围岩中的重分布应力如何变化？

当集中后的应力值超过岩体的强度极限或屈服极限时，洞周围岩石首先破坏或出现大的塑性变

形，并向深部扩展形成一定范围松动圈。

特征为：应力重分布径向应力向洞壁方向逐渐减小为零至洞壁处为0，切向应力在洞壁处增大为

初始应力的两倍。分布范围一般为洞室半径的5-6倍。 23.试总结各类结构围岩的变形破坏特点。所谓渐进式破坏的含义？ 24.何谓围岩压力？按其成因可分为哪几类？各自用什么方法确定？

地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上

的压力，称为围岩压力。

25.试述形变围岩应力确定的基本原理与方法。 26.边坡岩体变形破坏有哪些基本类型？各自特点如何？

名词解释

直剪试验 真假三轴试验 土粒级配 灵敏度 最优含水量 固结度 土体应力历史

蠕变 松弛 滑坡

直剪试验：在一定的压力下施加水平剪力使土样破坏来测定土的抗剪强度的实验方法。 三轴试验：测定土的抗剪强度时，使土受到三相围压，然后改变垂直压力，使土剪坏。

当三相围压不满足σ1>σ2>σ3时，即为假三轴；否则为真三轴。

蠕变就是在应力不变情况下岩石变形随着时间而增长的现象。 土粒级配：土中各粒组的相对含量。

最有含水率：击实试验中使土的干密度达到峰值时与之对应的含水率，称为最优含水率。 固结度：地基在固结过程中任一时间T的变形量s与最终变形量之比，称为地基在任一时间

t的固结度。

灵敏度：原状土的无侧限抗压强度与相同含水率的重塑土的无侧限抗压强度之比，用来评价天然结构被破坏时土强度的减弱程度。 土的应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态 松弛;

滑坡：斜坡岩土体沿着贯通破坏面向下滑动的现象

填空题

1． 表征岩石抗剪性能的基本指标是（凝聚力c ）和（内摩擦角 ）。 2． 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（ ）。 3． 岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（ ），变形增量逐次（ ）。

4． 所谓洞室围岩一般是指洞室周围（6 ）倍半径范围内的岩体。

5． 边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（滑动面）、（切割面）和（临空面 ）三种类型。 6． 垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（ ），弹性模量（ ）；顺层面加压时的抗压强度（ ），弹性模量（ ）。

7． 莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（大主 ）应力和（小主）应力有关，而与（σ2 ）应力无关。

8． 岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（ ）的；而破坏面又总是与中间主应力（ ）。

9． 不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（平行 ），最小主应力作用方向与边坡面（正交 ）。

10． 主要的岩体工程分类有（岩体质量分级）、（洞室围岩分类）、（岩体地质力学分类 ）、（巴顿岩体质量分类 ）等。

11． 水对边坡岩体的影响表现在（ ）、（ ）和（ ）。 12． 天然应力场的主要成分有（ ）、（ ）和（ ）。 13． 地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（ ）和（ ）。

14． 结构面在法向应力作用下，产生（ ）变形，其变形性质用指标（ ）表征。 15． 岩石抗拉强度的试验室方法有（直接拉伸法 ）和（间接拉伸法 ）。 16． 地质结构面按力学条件可分为（ ）和（ ）。

17． 岩体结构类型可分为（整体状）、（块状 ）、层状 ）、（碎裂状 ）和（散体状）。 18． 岩体的强度处在（岩块 ）强度与（结构面 ）强度之间。 19． 结构面的线连续性系数是在（0 ）至（ 1）变化的。 20． 水对岩石力学性质的影响表现在（ ）、（ ）和（ ）。 21． 格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（其内部微裂纹扩张 ）。 22． 八面体强度理论认为材料破坏的原因是（ ）。

23． 有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（ ）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（ ）。

24． 软弱夹层的基本特点有（ ）、（ ）、 ）、（ ）和（ ）。

25． 岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（水平 ），最小主应力方向为（垂直 ）。 26． 原生结构面据其成因中划分为（沉积 ）、（岩浆 ）、（变质 ）。 27． 表征岩块变形特性的指标有（弹性模量E ）和（泊松比 ）。 28． 根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（ ）。 29． 据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（ ）和（ ）。

30． 岩体中的结构面据其地质成因分为（原生）、（构造 ）和（次生 ）。 31． 岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（侧压力系数 ）。 32． 岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（垂直 ），最小主应力方向为（水平 ）。

33． 均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（ ）。 34． 洞室围岩压力的基本类型有（形变 ）、（松动 ）、（冲击 ）和（ ）。 35． 边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（平行 ），最小主应力作用方向与边坡面（垂直 ）。

36． 岩体是由（岩石 ）和（结构面 ）两个最基本的要素组成的。

37． 根据边坡岩体面形态、数目、组合特征把岩体边坡的破坏类型划分为（崩塌 ）、（滑坡 ）、（倾倒破坏 ）和（ ）。

辨别正误

1． 石英砂岩的强度随石英颗粒的含量增加而增大。（ ） 2． 相邻两条结构面的垂直距离就是结构面的密度。（ ） 3． 一般情况下，岩体的强度可以用岩块的强度来代替。（ ）

4． 从岩体本身性质来分析，可以用连续介质理论来解决岩体力学问题。（ ） 5． 岩石的泊松比是指单向压缩条件下，侧向应变与侧向应力之比。（ ） 6． 结构面的密度不随方向而变化。（ ）

7． 边坡岩体坡面一点的最大主应力是垂直于坡面，而最小主应力则平等于坡面，且都不为零。（ ）

8． 单位体积内岩石的质量定义为岩石的颗粒密度。（ ）

9． 天然铅直应力是随深度增加而增大的。（ ）

10． 一般情况下，岩块的三轴压缩强度比抗压强度大。（ ）

11． 岩块在单轴受压条件下，能承受的最大主应力叫岩块的强度。（ ）

12． 在普通试验机上测出的应力－应变关系，就是岩石的应力－应变全过程曲线。（ ） 13． 岩块的弹性模量可以用作用于它上面的应力与位移之比来表示。（ ） 14． 坡度影响边坡应力轨迹形式。（ ）

15． 岩体作为力学介质研究时，其与钢、混凝土等人工力学介质的根本区别在于岩体中有天然应力、多裂隙交切及是三相介质。（ ）

16． 岩体中地下水的水压力效应，使岩体中结构面抗剪强度增大。（ ） 17． 可能滑动面上可供利用力与抗滑力之比值定义为稳定性系数。（ ） 18． 研究的岩体实际上是已经受过破裂和变形的地质体。（ ） 19． 天然中铅直应力一般随深度增加而增大。（ ）

20． 在普通试验机上测出的应力与应变的关系，就是岩石应力－应变全过程曲线。（ ） 21． 饱水岩样的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（ ） 22． 岩体的强度就是岩块的强度。（ ）

23． 从岩体本身性质分析，可用连续介质力学理论解决岩体力学问题。（ ） 24． 在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最大能力叫做剪切强度。（ ） 25． 一般情况下岩块的抗压强度随加荷速度的增大而增大。（ ） 26． 三向受压条件下，岩石破坏前的应变比单向受压要大。（ ）

27． 饱水岩体的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（ ） 28． 在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最在能力叫剪切强度。（ ） 29． 一般来说，岩块的单轴抗压强度随加荷速度的增在而减小。（ ） 30． 地下洞室洞壁支护的目的是不让洞壁围岩向洞内产生位移。（ ）

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N30E，另一组走向为N30W，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。

0

0

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N30E，另一组走向为N30W，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（）。

0

0

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=40，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm。（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 应变 应力 应变 应力 应变 0

3

（MPa） （×10） （MPa） （×10） （MPa） （×10） -2-2-25 10 15 20 25 30 35 1.2 1.8 2.15 2.3 2.5 2.53 2.8 40 45 50 55 56.2 55 50 2.95 3.4 3.9 5.0 5.7 6.1 6.5 45 40 35 30 25 20 18 6.6 6.7 6.9 7.0 7.4 8.2 9.2

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