巖體力學(xué)課后習(xí)題答案

　　導(dǎo)語：走進(jìn)風(fēng)里，細(xì)節(jié)在空氣中紛飛，不敢凝望你的眼，問輕風(fēng)，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(xué)課后習(xí)題答案文章，歡迎大家閱讀參考!

　　1、 何謂巖體力學(xué)？它的研究對(duì)象是什么？ 是力學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科,是研究巖體在各種力場作用下的變形與破壞規(guī)律的理論及其實(shí) 際應(yīng)用的科學(xué),是一門應(yīng)用型基礎(chǔ)學(xué)科。 研究對(duì)象是各類巖體。

　　2、 巖體力學(xué)的研究內(nèi)容和研究方法是什么？內(nèi)容:○巖塊、巖體地質(zhì)特征�！饚r石的物理、水理與熱學(xué)性質(zhì)。○巖塊的基本力學(xué)性結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)�！饚r體力學(xué)性質(zhì)�！饚r體中天然應(yīng)力分布規(guī)律及其測量的理論質(zhì)。○ 與方法�！疬吰聨r體、地基巖體及地下洞室圍巖等工程巖體的穩(wěn)定性。○巖體性質(zhì)的改  善與加固技術(shù)�！鸶鞣N新技術(shù)、新方法與新理論在巖體力學(xué)中的應(yīng)用�！鸸こ處r體的模 型、模擬試驗(yàn)及原位監(jiān)測技術(shù)。方法：○工程地質(zhì)研究法�！鹪囼�(yàn)法�！饠�(shù)學(xué)力學(xué)分析法�！鹁C合分析法。

　　一、巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)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(diǎn)？ 巖塊是指不含顯著結(jié)構(gòu)面的巖石塊體，是構(gòu)成巖體的最小巖石單元體。

　　巖體是指在地質(zhì)歷史過程中形成的，由巖石單元體和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的，具有一定的結(jié)構(gòu) 并賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。

　　巖塊巖體都是由巖石組成，但巖體包含若干不連續(xù)結(jié)構(gòu)面，巖塊不含顯著結(jié)構(gòu)面。巖塊 是巖體的組成物質(zhì)，巖體是巖塊和結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)一體。 巖石露在地表部分被風(fēng)化和淋濾后形成的不溶于水的物質(zhì)， 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(xué)性質(zhì)的？ 巖石是天然產(chǎn)出的具穩(wěn)定外型的礦物或玻璃集合體，按照一定的方式結(jié)合而成。力學(xué)性 質(zhì)主要取決于組成巖塊的礦物成分及其相對(duì)含量。礦物硬度大則強(qiáng)度大，反之則小。

　　3、 何謂巖塊的結(jié)構(gòu)？它是怎樣影響巖塊的力學(xué)性質(zhì)的？ 巖塊的結(jié)構(gòu)是指巖石內(nèi)礦物顆粒的大小、形式和排列方式及微結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況與粒間連 接方式等反應(yīng)在巖塊構(gòu)成上的特征。力學(xué)性質(zhì)主要取決于礦物顆粒連接及微結(jié)構(gòu)面的發(fā) 育特征。

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

　　5、 常見巖石的結(jié)構(gòu)連結(jié)有哪幾種類型？ 2 種：結(jié)晶連接（礦物顆粒通過結(jié)晶相互嵌和在一起） 膠結(jié)聯(lián)結(jié)（通過膠合物連接在一起）

　　6、 何謂結(jié)構(gòu)面？從地質(zhì)成因和力學(xué)成因上各自分為哪幾類？各自有什么特點(diǎn)？ 結(jié)構(gòu)面是指地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，在巖體內(nèi)形成的具有一定的延伸方向和長度，厚度相 當(dāng)較小的地質(zhì)界面或帶。 地質(zhì)成因：原生結(jié)構(gòu)面（分沉積、巖漿、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面） 、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面。 力學(xué)成因：剪性結(jié)構(gòu)面和張性結(jié)構(gòu)面。

　　7、 何謂巖體結(jié)構(gòu)？巖體結(jié)構(gòu)類型劃分的主要區(qū)別是什么？ 巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的排列組合特征。 主要區(qū)別在于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及發(fā)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(chǎn)狀復(fù)雜，巖相表現(xiàn)在結(jié)晶程度上。 沉積巖（分為他生、自生沉積巖） ：具有層理構(gòu)造，巖體呈層狀結(jié)構(gòu)。

　　變質(zhì)巖（分為接觸、動(dòng)力、區(qū)域變質(zhì)巖）成因復(fù)雜，片狀結(jié)構(gòu)，各向異性明顯，強(qiáng)度高

　　9、 巖體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)）

　　10、剪性結(jié)構(gòu)面有何特征？為什么巖體中以剪性結(jié)構(gòu)面最多？ 連續(xù)性好，面較平直，延伸較長并有擦痕鏡面等現(xiàn)象發(fā)育。 結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力間的關(guān)系控制著巖體的破壞機(jī)理與強(qiáng)度。 β<90°表現(xiàn)為滑移破壞， 由剪應(yīng)力產(chǎn)生。

　　11、 結(jié)構(gòu)面特征包括哪幾個(gè)方面？各自用什么指標(biāo)表示？定義如何？它是怎樣影響巖體力學(xué) 性質(zhì)的？ 產(chǎn)狀（常走向、傾向和傾角表示） 連續(xù)性（常用線連續(xù)性系數(shù)、跡長、面連續(xù)性系數(shù)表示）反映結(jié)構(gòu)面的貫通程度。 密度（常用線密度、間距表示）反映結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度。 張開度指結(jié)構(gòu)面兩壁面間的垂直距離。 形態(tài)（側(cè)壁的起伏形態(tài)及粗糙度） 充填膠結(jié)特征（影響結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度） 組合關(guān)系(研究組合關(guān)系確定可能失穩(wěn)塊體的狀態(tài)、規(guī)模和可能滑移方向)

　　12、RMR 值和 Q 值根據(jù)哪些指標(biāo)確定？如何求��？ RMR（巖體地質(zhì)力學(xué)分類）由巖塊強(qiáng)度、RQD、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件、地下水確定。 Q（巴頓巖體質(zhì)量分類）

　　三、結(jié)構(gòu)面的變形與強(qiáng)度性質(zhì)

　　1、 分別總結(jié)結(jié)構(gòu)面的法向變形與剪切變形的主要特征？ 2、 結(jié)構(gòu)面變形和強(qiáng)度性質(zhì)的研究的實(shí)際意義？ （1） 在工程荷載范圍內(nèi)， 工程巖體的失穩(wěn)破壞有相當(dāng)一部分是延軟弱結(jié)構(gòu)面破壞的。 （2） 結(jié)構(gòu)面及充填物的變形時(shí)巖體變形的主要組成，控制著工程巖體的變性特征。 （3） 結(jié)構(gòu)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(yīng)力分布也受結(jié)構(gòu)面及其力學(xué)性質(zhì)的影響。 3、 結(jié)構(gòu)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(yīng)力作用下,結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生單位法向變形所需要的應(yīng)力。它的確定可 直接用試驗(yàn)求的結(jié)構(gòu)面的σn-△Vj 曲線后，在曲線上求。 （室內(nèi)、現(xiàn)場壓縮試驗(yàn)） 剪切剛度是指在剪應(yīng)力作用下，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生單位剪切位移所需要的應(yīng)力。它通過室內(nèi)和 現(xiàn)場剪切試驗(yàn)確定。 4、 試述平直無填充結(jié)構(gòu)面及有填充結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特征？ 5、 試述粗糙起伏無填充結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特征。其節(jié)理面的起伏角 i=20°，基本摩擦角 Φb=35°，兩臂巖石的內(nèi)摩擦角 Φ=40°，C=10MPa，作出節(jié)理面的剪切強(qiáng)度曲線。 6、 試述非貫通斷續(xù)結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特征。 7、 比較巴頓方程、佩頓方程和萊氏方程的區(qū)別是什么？ 8、 工程實(shí)際中一般如何確定結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)？

　　四、巖體力學(xué)性質(zhì)

　　1、 原位巖體的力學(xué)試驗(yàn)與巖塊力學(xué)試驗(yàn)在本質(zhì)上有什么區(qū)別？ 2、 巖體的變形性質(zhì)與巖塊相比有什么區(qū)別？ 3、 常見確定巖體變形參數(shù)的原位試驗(yàn)有哪幾種？平板荷載試驗(yàn)和聲波發(fā)試驗(yàn)的基本原理 是什么？ 4、 巖體的動(dòng)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(yīng)力作用下，層狀巖體的變形參數(shù)怎樣確定？

　　非常感謝為此付出努力的王欣同學(xué)和劉南坤同學(xué)

　　6、 原位巖體剪切試驗(yàn)的原理是什么？通過它可以求得哪些參數(shù)？ 7、 工程巖體常見的破壞形式有哪幾種？對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度叫什么？各自有何區(qū)別？ 8、 某裂隙化安山巖，通過野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，已知巖體質(zhì)量為一般類，RMR=44，Q=1， 巖塊單軸抗壓強(qiáng)度 σ=75MPa， 巖體呈碎塊狀結(jié)構(gòu)， 四組主要結(jié)構(gòu)面將巖體切割成嵌固緊 密、部分?jǐn)_動(dòng)的角礫狀巖塊，結(jié)構(gòu)面光滑，中等風(fēng)化或發(fā)生蝕變，使用 Hoek-Brown 方 程估算巖體的強(qiáng)度。 10、地下水對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)在哪些方面？ 11、巖體結(jié)構(gòu)是怎樣影響對(duì)地下水滲流的？ 12、應(yīng)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(qiáng)度特征相同的情況下，請(qǐng)分析中厚層石灰?guī)r與薄厚層石灰?guī)r的力學(xué)參數(shù)大小。 4、 請(qǐng)分析圍巖分類的發(fā)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(yōu)缺點(diǎn)。

　　六、巖體天然應(yīng)力

　　1、 簡述地應(yīng)力測量的重要性。 2、 地應(yīng)力是如何形成的？控制某一工程區(qū)域地應(yīng)力狀態(tài)的主要因素是什么？ 3、 簡述地殼淺部地應(yīng)力分布的基本規(guī)律。 4、 試述巖體中水平天然應(yīng)力的基本特點(diǎn)。 5、 地應(yīng)力測量方法分哪幾類？每類包括哪些主要測量技術(shù)？ 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(duì)水壓致裂法的主要優(yōu)缺點(diǎn)作出評(píng)價(jià)。 9、 分別討論隆起、剝蝕和載荷作用對(duì) λ 值的影響。 3 10、某巖體，在深度 100m 內(nèi)，密度為 2.54g/cm ，天然應(yīng)力比值系數(shù)為 1.89，試按自重應(yīng) 力理論計(jì)算深度 50m、150m 處的天然應(yīng)力大��？

　　七、巖體本構(gòu)關(guān)系與強(qiáng)度理論

　　1、什么叫巖石的本構(gòu)關(guān)系？巖石的本構(gòu)關(guān)系一般有幾種類型？ 2、什么叫巖石的強(qiáng)度？巖石的破壞一般有幾種類型？ 3、對(duì)于彈性平面問題， （1）應(yīng)力狀態(tài)有哪兩種？其本構(gòu)方程有什么關(guān)系？如果受力為常量， 其應(yīng)力分布是否與應(yīng)力狀態(tài)和材料性質(zhì)有關(guān)，為什么？ 4、在平面問題中，已知一點(diǎn) M 處的應(yīng)力分量 σx，σy，τxy+τyx。試求經(jīng)過該點(diǎn)的平行于 Z 軸而傾斜于 X 軸和 Y 軸的任一斜面上的應(yīng)力。 5、試用莫爾應(yīng)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(fā)生最大與最小剪應(yīng)力的面上，正應(yīng)力的數(shù)值都等于兩個(gè)主應(yīng)力的平均值。 7、將一個(gè)圓柱形材料放在厚壁圓筒內(nèi)承受軸向壓縮，使之無法產(chǎn)生橫向應(yīng)變， （1）試?yán)��?泊松比確定水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比； 當(dāng)泊松比是 0.1 和 0.5 時(shí)， （2） 試計(jì)算上述的應(yīng)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(guān)系。 8、在某些模型試驗(yàn)中，豎向放置的明膠板在側(cè)邊給予約束，使之在這一方向不能產(chǎn)生水平 應(yīng)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(yīng)變狀態(tài)。如果明膠板的密 度為 γ，至任一點(diǎn)的深度是 z，泊松比是 μ，試計(jì)算明膠板在任一點(diǎn)的水平應(yīng)力。

　　9、給出簡單拉伸時(shí)的增量理論和全量理論的本構(gòu)關(guān)系？ 10、試求下列情況的塑性應(yīng)變?cè)隽恐�比�?（2）二維應(yīng)力狀態(tài)：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(gè)階段？每個(gè)階段的特點(diǎn)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(qiáng)度，它與瞬間強(qiáng)度一般有什么樣的關(guān)系？ 15、何為巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則？為什么要研究強(qiáng)度準(zhǔn)則？ 16、試論述 Culomb，Mohr，Griffith 三準(zhǔn)則的基本原理及其主要區(qū)別和聯(lián)系。 17、某均質(zhì)巖石的強(qiáng)度曲線為：τ=tanΦ+C，其中 C=40MPa，Φ=30°。試求在側(cè)向圍巖應(yīng) 力 σ3 =20MPa 的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度。并求出破壞面的方位。 18、將一個(gè)巖石試件進(jìn)行單軸試驗(yàn)，當(dāng)其壓應(yīng)力達(dá)到 27.6MPa 時(shí)，即發(fā)生破壞，破壞面與最 大主應(yīng)力面的夾角為 60°。假設(shè)抗剪強(qiáng)度隨正應(yīng)力呈線性變化，試計(jì)算： （1）在正應(yīng)力等 于 0 的那個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度； （2）在上述試驗(yàn)中與最大主應(yīng)力面的夾角為 30°的那個(gè)平 面上的抗剪強(qiáng)度； （3）內(nèi)摩擦角； （4）破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 19、將巖石試件進(jìn)行一系列單軸試驗(yàn)，求得抗壓強(qiáng)度的平均值為 0.23MPa，將同樣的巖石在 0.59MPa 的圍壓下進(jìn)行一系列三軸試驗(yàn)， 求得主應(yīng)力的平均值為 2.24MPa。 請(qǐng)?jiān)?Mohr 圖上繪 出代表這兩種試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)力圓，確定其內(nèi)摩擦角及粘結(jié)力。

　　八、邊坡巖體穩(wěn)定性分析

　　1、邊坡巖體中的重分布應(yīng)力有哪些主要特征？與哪些因素有關(guān)？ 2、邊坡巖體的變形破壞有哪些基本類型？單平面滑動(dòng)與楔形體滑動(dòng)的特點(diǎn)是什么？ 3、應(yīng)用剛體極限平衡法計(jì)算邊坡穩(wěn)定型的一般步驟是什么？ 4、何謂幾何邊界條件，受力條件，穩(wěn)定性系數(shù)，安全系數(shù)？ 5、單平面滑動(dòng)的穩(wěn)定性系數(shù)如何計(jì)算，并推導(dǎo)出它的計(jì)算公式。 6、異向雙平面（楔形體）滑動(dòng)的穩(wěn)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(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)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(shè)邊坡傾角為 60°， 巖體剪切強(qiáng)度指標(biāo)： j =30°， Φ 3 Cj =0.02MPa，平均密度 r=2.55g/cm ，邊坡高度為 20m，試評(píng)價(jià)該邊坡的穩(wěn)定性（取安全系 數(shù) 1.05） 。

　　九、地下硐室圍巖穩(wěn)定性分析

　　1、以水平圓形無壓硐室為例，說明彈性圍巖應(yīng)力的分布規(guī)律。 2、何謂圍巖？其范圍一般為多大？ 3、何謂塑性松動(dòng)圈？具有塑性圈后圍巖中的重分布應(yīng)力如何變化？ 4、試總結(jié)各類結(jié)構(gòu)圍巖的變形破壞特點(diǎn)。何謂漸進(jìn)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(yīng)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(dòng)圍巖壓力的方法與步驟。 9、何謂圍巖抗力及圍巖抗力系數(shù)？常用什么方法確定抗力系數(shù)？ 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(yīng)力比值系數(shù) λ=1，試評(píng)價(jià)該地下硐室開挖后的穩(wěn)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(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)（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(yīng)力 2)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果說明圍巖中重分布應(yīng)力的分布特征 3)若圍巖的抗剪強(qiáng)度 Cm=0.4, Φm=30°試評(píng)價(jià)該洞室的穩(wěn)定性 4)洞室若不穩(wěn)定，試求其塑性變形區(qū)的最大半徑 R1 12.在均質(zhì)、 連續(xù)、 各向同性的巖體中， 測得地面以下 100m 深度處的天然應(yīng)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(yīng)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(cè)壁方向破壞圈厚度。

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