岩石力学部分思考题答案.doc

1.1岩石、岩体的概念支出而这的主要区别和联系？
答：岩石是地壳的基本物质，它是由矿物活岩屑在地质作用下按规律凝聚而成的自然地质体；岩体是指一定工程范围内字让地质体，他经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用并在地应力的长期作用下在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹；区别就是岩体包含若干不连续断面，因此岩体的强度远低于岩石的强度，因而对于设置在岩体上或岩体中各种工程所关心的岩体稳定问题来说起决定作用的是岩体强度而不是岩石强度。
1.3自然界中岩石按地质成因分为几类各有什么特点？
答：可分为三大类，1岩浆岩是由岩浆冷凝而形成的岩石。绝大部分的岩浆岩室友结晶矿物所组成有很小部分由非结晶矿物组成；2、沉积岩是由母岩在地表经风化剥蚀而产生的物质通过搬运沉积和固结作用而形成的岩石，沉积岩由颗粒和胶结物组成各有不同成分；3、变质岩是由岩浆岩沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高压及滑雪活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石，它在矿物成分和结构构造上具有变质过程中所产生的特征也常常原有岩石的某些特征。
2.1名词解释：
1、孔隙比：孔隙的体积Vv与固体体积Vs的比值。
2、孔隙率：岩石试样中孔隙的体积与岩石试样总体积的百分比称为孔隙率。
3、吸水率：干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量Ww与岩石的干重量Ws之比的百分率。
4、渗透性：在水压力的作用下，岩石的孔隙和缝隙透过水的能力。
5、抗冻性：岩石抵抗冻融破坏性能。
6、扩容：随着应力的增加体积应变偏离线弹性材料的直线愈来愈大在接近破裂是偏离程度是如此之大使得岩石在压缩阶段的体积超过其原来的体积产生负的体积应变。
7、蠕变：在应变为恒定的情况下岩石变形随时间而发生的现象。
8、松弛、应力保持在恒定情况下岩石应力随时间而减小的现象。
9、弹性后效：在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。
10、长期强度：岩石的强度是随外荷载作用时间的延续而降低通常把作用时间t→∞的强度S→∞的强度S∞称为岩石长期强度。
2.5、岩石强度的主要试验因素有哪些?
答：岩石结构、风化程度、水、温度、围压大小、各向异性等都影响岩石的强度.
2.7什么是岩石的全应力-应变曲线？什么是刚性实验机？为什么普通材料试验机不能得出岩石的全应力-应变曲线？
答：在刚性压力机上进行单轴压力试验可以获得完整的岩石应力-应变全过程曲线，其一般可分为4各阶段压密阶段、弹性工作阶段、非弹性阶段和破坏阶段；符合压力机刚度大于试件刚度的压力试验机称为刚性试验机；压力机本身的变形很大试件破坏时会积蓄很大能量并忽然释放，从而引起试验系统的集聚变形试件碎片猛烈飞溅使应力-应变曲线终止。
2.3简述结构面的特征？
答;1充填胶结特征：1）结构面之间无充填它们处于闭合状态岩块之间结合较为紧密。2）结构面之间有充填充填物的粒度成分对结构面的强度也有影响粗颗粒含量高力学性能愈好细颗粒多力学性能愈差。2形态特征结构面在三围空间的展布的几何属性称为结构面的形态是地质应力作用下发生变形和破坏遗留下来的产物分为平直型、波浪型、锯齿型。3、结构面的空间分布大体指结构面的产状及变化、结构面的延展性、结构面的密集程度、结构面的空间关系等。
3.5 为什么结构面的力学性质具有尺寸效应？其尺寸效应体现在哪几方面？
答：用不同尺寸的结构面进行试验结果表明：当结构面的试块长度从5-6cm增加到36-40cm时平均峰值摩擦角降低约8-12度随着试块的面积的增加平均峰值剪应力呈减小的趋势；尺寸效应主要体现在1)随着结构面的尺寸增大达到峰值位移增大；2）随着尺寸的增大，剪切破坏的形式由脆性破坏向延性破坏转化；3）尺寸加大峰值剪胀角减小；4）结构面的粗糙度减小尺寸效应也减小。
3.6简述工程岩体分类的目的？
答：概括的反映各类岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，为工程设计支护衬砌建筑选型和施工方法选择等提供参数和数据。
3.7在CSIR分类法中个考虑了岩体哪些因素？答：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水。
3.12岩体强度的确定方法主要有那些？
答：1实验确定法：确定掩饰的实验是指在现场原位切割较大尺寸试件进行单轴压缩，三轴压缩和抗剪强度实验；2经验估算法：（1）准岩体强度这种方法是指是用某种简单的实验指标来修正岩块强度的估算值。（2）Hoek-brown经验方程σ1=σ3+（mRcσ3+sRc2)0.5。
3.14岩石与岩体的变形有什么异同？
答:岩石的变形是指岩石在物理因素作用下形状和大小的变化；岩体变形是评价工程岩体稳定性的重要指标也是岩体设计的基本准则之一。
3.16在岩体变形试验中，承压板法钻孔变形法和狭缝法各有什么优缺点？
答：法钻孔变形法优点：（1）对岩体扰动小；；2可以在地下水位以下和相当深的部位进行；3试验方向基本不受限制而且试验压力可以达到很大；4在一次试验中可以同时测量几个方向的变形，便于研究岩体的各向异性。主要缺点：试验涉及的岩体体积小代表性受到局限。狭缝法:缺点是可靠性差。
3.17岩体的变形曲线可分为几类？各类变形曲线有何特点？
答：可分为2类法向变形曲线和剪切变形曲线；1法向变形曲线直线型可分为直线型、上凹型、上凸型和复合型，2剪切变形曲线。
3.18在一次岩体地震波试验中，测得压缩波与剪切波的波速分别为4500 m/s 2500 m/s，假定掩体的重度为25.6KN/m3，是计算Ed,µd.
解： Vp=4500m/s Vs=2500 m/s ρ=2.56g/cm3
µd=(Vp2-2Vs2)/2(Vp2-Vs2 )
Ed=2Vs2ρ（1+µd）
4.4什么是岩体的构造应力？构造应力怎样产生的？土中有无构造应力？
答：在地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量这就是构造应力；构造应力与地球的各种运动过程有关另外温度不均、水压梯度、地表剥蚀活其他物理化学变化等也可引起相应的应力场，土中无构造应力主要是自重应力。
4.6什么是测压系数？测压系数是否大于1？从测压系数的大小如何说明岩体所处的应力状态？
答;侧压力系数为某点水平应力与该点垂直应力的比值；侧压力系数通常小于1；由于侧压力系数通常小于1因此在岩体自重应力场中垂直应力σz 和水平应力σx，σy都是主应力σx约为σz的0.25-0.54只有岩石处于塑性状态时侧压缩系数值才增大。当µ等于0.5时侧压缩系数等于1他表示侧向水平应力与垂直应力相等。
4.7某花岗岩埋深1km，其上覆盖底层的平均重度为r=25KN/m,花岗岩处于弹性状态，泊松比µ=0.3，该花岗岩在自重应力的作用下的初始垂直应力和水平应力分别为多少?
解：σz=rH=25*1000=2.5*104 KN σx=µ/1-µ（rh）=0.3/0.7（25*1000）=1.07*104 KN
4.12简述水压致裂法的基本测量原理和主要优缺点.
答：特点;设备简单、操作方便、测量直观、测量代表性大、适应性强；主要缺点为主应力方向测定不准。原理：
4.14简述套孔应力解除法的基本测量原理和主要测试步骤。
答;现在测点钻进一定深度的超前小孔，在此小孔中埋设钻孔传感器再通过钻取一段同心的管状岩芯而使应力接触，根据应变及岩石弹性常数即可求的应力状态；主要步骤：1、套钻大孔2、取岩心并将孔底磨平3、套钻小孔4、取小孔岩芯5、粘贴元件量测初读数6、应力解除7、取岩芯8、测出终度数。