岩体力学复习题

一、名词解释

1.岩 体：位于一定地质环境中，在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带等）分割下形成的有一定结构的地质体。 由结构面与结构体组成的地质体。

2.岩 石：是经过地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体。 具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。

3.岩（体）石力学：是力学的一个分支学科，是研究岩（体）石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一门基础学科。

4.岩石质量指标（RQD）：指大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 5.空隙指数：指在0.1MPa压力条件下，干燥岩石吸入水的重量与岩石干重量的比值。 6.软 化 性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。

7.软化系数：指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值。 8.膨 胀 性：是指岩石浸水后体积增大的性质。

9.单轴抗压强度：是指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值。， 10.抗拉强度：是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。 11.抗剪强度：是指岩石抵抗剪切破坏的能力。

12.形状效应：在岩石试验中，由于岩石试件形状的不同，得到的岩石强度指标也就有所差异。这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。

13.尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。 14.流 变 性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。 15.蠕 变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。 16.应力松弛：是指当应变不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。 17.弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下，弹性应变滞后于应力的现象。

18.峰值强度：若岩石应力—应变曲线上出现峰值，峰值最高点的应力称为峰值强度。 19.长期强度：指长期荷载（应变速率小于10／s）作用下岩石的强度。

20.扩 容：在岩石的单轴压缩试验中，当压力达到一定程度以后，岩石中的破裂或微裂纹继续发生和扩展，岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程，称之为扩容。

21.应变硬化：在屈服点以后（在塑性变形区），岩石（材料）的应力—应变曲线呈上升曲线，如要使之继续变形，需要相应地增加应力，这种现象称之为应变硬化。

22.疲劳破坏：在循环荷载作用下，岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏的现象。 23.速率效应：是指在岩石试验中由于加载速率的不同而引起的岩石强度的变化现象。 24.脆性破坏：是指岩石在破坏前变形很小，出现急剧而迅速的破坏，且破坏后应力降很大。 25.延性破坏：是指岩石在破坏前发生了较大的永久塑性变形，并且破坏后应力降很小。

26.强度准则：表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系，一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程：σ1＝f（σ2，σ3）或τ＝f（σ）。

27.结 构 体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。

28.剪胀角（angle of dilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。 29.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。

30.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10 cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)。

31.地 应 力：自然状态下在原岩体中存在的由于岩石自重和构造应力形成的分布应力称为地应力，也称岩体天然应力。 32.原岩应力：在工程中指天然存在于岩体之中(内部)而与任何人为因素无关的应力，也称天然应力。 33.残余应力：指没有外力作用时在岩体内部由于某种原因在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力。

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34.初始地应力：岩体中存在的未受到工程扰动的原始应力状态下的应力。 35.自重应力：由于岩体自重而产生的天然应力叫自重应力。

36.构造应力：由于地质构造活动在岩体中引起的应力场，这种应力与一定范围地质构造有关，其主要特点是水平应力大于覆岩垂直应力分量。这一作用可以持续到地层深处。

37.应力重分布：岩体受到工程活动扰动，引起岩体中初始应力的转移变化形成的新的应力场状态。

38.二次应力：相对于初始应力而言，岩体上或岩体内部受到人类工程活动扰动，引起初始应力自然平衡状态的改变，使一定范围内的原始应力重分布形成的新的应力称为二次应力，或称次生应力。次生应力直接与工程稳定性有关。 39.垂直应力：地下岩体中上覆岩层的重量所造成的应力。 40.切向应力：作用于巷道截面的切线方向的应力。 41.径向应力：垂直于巷道周边切线的正应力。

42. 岩爆:处于高地应力状态下的围岩，在地下洞室开挖过程中，由于洞室周围应力集中而引起岩体贮存大量的弹性应变能得到突然释放，致使围岩向着临空方向产生脆性爆裂以弹性迸发出声响的一种动力地质现象。

43.围 岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。地下工程开挖过程中，在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩。

44.围岩压力：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。 作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力。

45.形变围岩压力：指围岩在二次应力作用下局部进入塑性，缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力，或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力。一般发生在塑性或者流变性较显著的地层中。 46.松动围岩压力：指因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力。

一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的。

47.冲击围岩压力：（1）是地下洞室开挖过程中，在超过围岩弹性限度的压力作用下，围岩产生内破坏，发生突然脆性破坏并涌向开挖(采掘)空间的一种动力现象。

（2）强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力。

47.膨胀围岩压力：在遇到水分的条件下围岩常常发生不失去整体性的膨胀变形和位移，表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出，并在支护结构上形成形变压力的现象。

49.应力集中：受力物体或构件在其形状或尺寸突然改变之处引起应力在局部范围内显著增大的现象。

50. 新奥法:在岩体或土体中设置的以使地下洞室的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的地设计施工方程，利用围岩的自承作用支撑隧道。 二、填空题

1. 岩体按成因可划分为 岩浆岩 、 沉积岩 和 变质岩 。不同成因类型的岩石的物理力学性质差别很大，工程性质极为多样。

2.岩石的块体密度可采用规则试件的 量积法 、不规则试件的 蜡封法 测定。 3.岩石的颗粒密度属实测指标，常用 比重瓶法 进行测定。

4.岩石的弹性变形特性常用 弹性模量 E 和 泊松比μ 两个常数来表示。当这两个常数为已知时，就可用三维应力条件下的广义胡克定律计算出给定应力状态下的变形。

5.岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为 弹性 变形和 塑性 变形两类。 6.岩石的破坏是指岩石材料的 应力、应变 超过了岩石的极限或者 受力、变形时间 超过了岩石的使用限制。

7.岩石的力学性质可分为变形性质和强度性质两类，变形性质主要通过 应变 关系来反映，强度性质主要通过 应力 来反映。

8.岩石的流变主要包括 蠕变 、 松弛 和 弹性后效 。

9.根据变形速率的不同特点，软弱岩石的典型流变曲线可以划分为 初始蠕变 、 等速蠕变 和 加速蠕变 三个阶段。

10.在研究岩石流变中，常用流变模型的三个基本元件为 弹性 、 粘性 和 塑性 元件。

11.在岩石的流变实验中，可以根据作用在岩石试件上应力或荷载大小的不同，将岩石蠕变曲线分为 等速 蠕变曲线和 加速 蠕变曲线两类。

12.研究岩石变形的时间效应，一般而言主要采用两种方法寻找其蠕变规律，即 经验法 方法和 蠕变模型 方法。 13.对于初始蠕变和等速蠕变，目前的经验方程主要有三种，即 胡克 函数、 牛顿 函数和 圣文南 函数。 14.岩石流变的Maxwall模型是由 弹性 体和 粘性 体串联而成，其能反映岩石的弹—粘弹性特性。

15. 对于常见的岩石而言，当围压一定时，随着温度的升高，岩石的延性将 增大 ，并且将会出现 岩石由脆性向韧性 转变 现象，同时其强度 降低 。

16. 根据延性度的不同，岩石的破坏可分为 脆性 破坏、 过渡型 破坏和 延性 破坏。

17.按照岩石在变形过程中所表现出来的应力-应变-时间关系的不同，可以将岩石的变形划分为 弹性 变形、 塑性 变形和 流变 变形三种性质各异的基本变形作用。

18. 大量的试验和观察证明，就破坏形式而言，岩石的破坏主要有 拉 破坏、 剪切 破坏和 流变 破坏。 19.在岩石的室内压缩试验中，岩石峰值后的荷载—位移曲线，实质上是岩石的 残余后效 过程曲线。 20. 目前，试验室抗拉强度的测定常采用劈裂法进行，当用长度为L，直径为D的圆形试件进行试验时，在压力Pmax作用下，岩石发生了破坏，则此岩石试件的抗拉强度为 ?t?块，则其抗拉强度为 ?t?2pmax ；如采用边长为a的立方?DL2pmax 。 2?a21. 岩石的室内剪切试验常用的仪器有 直剪仪 、 变角板剪力仪 和 岩石三轴试验机 。

1.岩体是指经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成了一定的岩石成分和结构，赋存于一定地质环境中的地质体。因此，岩体力学性质与岩体中的 岩性 、 结构面的发育特征及其性质 以及 岩体的地质环境条件 密切相关。

22.岩体由结构面和结构体组成，结构面根据形成原因通常可分为三种类型： 原生结构面 、 构造结构面 和 次生结构面 。

23.在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为 非贯通结构面 、 部分贯通结构面 以及 完全贯通结构面 三种类型。

24.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有 柱状 、 板状 、楔形以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成 片状 、 鳞片状 、 碎屑状 等。 25.岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质。它包括岩体的 变形 特征、 强度 特征和 动力学 特征等。 26.岩体结构面的剪切变形与 其风化程度 、 尺寸 和 法向应力 有关。

27.岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌，它的组成要素包括： 结构面的产状(走向、倾向和倾角)、 、 规模 、 形态 、 间距 以及 密度 和 隙宽(即张开度)。 。

28.岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质，也与 环境 因素 密切相关。 29.岩体的强度不仅与组成岩体的 岩块力学 的性质有关，而且与岩体内的 岩体结构 有关，此外还与岩体 的环境因素 有关。

30.岩体中存在各种结构面，结构面的变形大小主要由 结构面的法向刚度 和 结构面的剪切刚度 控制的。 31.大量的岩体试验表明，岩体的压力—变形曲线可以划分为四种类型，即： 直线型 、 上凹型 型和下凹型、复合型。

32.岩体变形的结构效应是指岩体结构对其变形性质的影响与控制作用，包

括 、 以及两者的 关系三个方面，其 对岩体变形的作用效应尤为突出。

33.粗糙起伏无充填的规则锯齿状结构面的剪切机制一方面是 ；另一方面是 。

34.岩体基本质量应由受 和 两个因素确定。 35.国标《工程岩体分级标准》规定，对岩石坚硬程度和岩体完整程度应用 和 两种方法确定。

36.当人类还不能对原岩应力进行测量之前，认为原岩应力是由 引起的，因此把原岩应力单纯的看成 。

37.近代地质力学的观点认为，从全球范围来看，构造应力的总规律是以水平应力为主。根据地质构造运动的发展阶段，一般可把构造应力分成以下三种情

况： 、 、 。 38.影响原岩应力分布的因素有 地球旋转速度的变化 、 日月的潮汐作用 、 太阳活动性的变化 、 人类工程活动 。

39. 和 是引起地应力的主要原因，其中尤以 方向的构造运动对地应力的形成影响最大。

40.岩体天然应力量测方法主要包括： 水压致裂法 、 扁千斤顶法 和 钻孔套心应力解除法 三种方法。 41.地质构造运动的结果，使构造应力的特点主要表现在具有强烈方向性、数值较大的 。从而形成构造区域 大于 的情况。

42.原岩应力主要是由 自重应力 和 构造应力 组成。 43.研究岩石应力状态的目的在于正确认识岩石的 强度 ，阐明围岩的 稳定 ，充分利用和发挥围岩的 自稳 ，使工程设计更加合理安全和经济。 44.作用于洞室围岩支护上的压力按形成机理可以分成四

种： 、 、 、 和 。

45.岩体变形的不均匀，导致围岩局部破裂的原因是岩体 分布的不均匀性和 不均匀性。 46.岩石在三向压缩时，随着侧向应力σ3和主应力差值σ1－σ3的增加， 塑性 也随之增大；岩石发生破坏后，仍保留一定的 承载能力 。

47.隧洞根据其内部的受力情况可分为 有压隧洞 和 无压隧洞 两大类。

48.对于无衬砌有压隧洞，洞内水压力P在围岩中所产生的径向和切向应力随隧洞半径r的增大而迅速降低，在 6r 处该应力基本可以忽略不计。在有些有压隧洞中常见到新形成的、平行于洞轴线的放射状张裂隙，这主要是由于内水压力使围岩产生的应力抵消了围岩的压应力，并超过了岩体的 自身 强度所致。

49.围岩在不产生破坏的条件下，当岩石性质由硬岩、中硬岩到软岩的变化过程中，对于同一种支护形式而言，围岩位移增长会越来越大，相应要求支护结构所承担的压力会越来越 小 ；对于同一岩石而言，随围岩的不断变化要求支护结构承担的压力会随位移增长而越来越 大。

三、选择题

1.岩石的空隙率可分为总空隙率n、总开空隙率n。、大开空隙率nb、小开空隙率na和闭空隙率nc几种，其中小开空隙率na可表示为 D 。

A、n－n。； B、n－nb； C、n0－nc； D、n0－nb

2.岩石的剪切模量G可用岩石的弹性模量E和泊松比μ计算，其计算公式为 B ；同样，岩石的体积模量Kv也可用岩石的弹性模量E和泊松比μ计算，其计算公式为： C 。 A、Kv?EEE?； B、G? ； C、Kv? ； D、G?

3(1?2?)3(1?2?)2(1??)2(1?E)3.某岩石试件在进行室内试验时发生了流变破坏，这主要是因为岩石试件的应力达到了岩石的 B 极限所致。 A、抗拉强度； B、抗压强度； C、强度； D、屈服。

4.某工程在页岩岩层中开挖一引水隧洞，在隧洞开挖完成以后一段很长的时间内，预先埋设于支护结构和衬砌中的压力传感器显示，支护结构和衬砌中的压力一直在不断变化，这主要是由于 D 的结果。 A、围岩弹性变形； B、围岩塑性变形； C、围岩弹塑性变形； D、围岩蠕变。 5.粘滞系数η是表征岩石蠕变、流动性质的指标，其单位为 A 。 A、Pa·s； B、Pa·s； C、N·m·s； D、N·s。 6.岩石蠕变变形包括 BCD 等几个阶段。

A瞬时的弹性变形； B初始蠕变变形； C等速蠕变变形； D加速蠕变变形。 7.在岩石流变学中，常用的理想物体模型有 BCD 。

A、欧几里德体（刚性固体）；B、牛顿体（理想粘滞液体）；C、胡克体（完全弹性体）；D、圣维南体（完全塑性体）。 8.岩石受力后表现为何种形式的破坏主要取决于 C 。 A、岩石自身性质； B、岩石赋存环境； C、大主应力； D、围压。

9.围压对岩石极限强度（峰值强度）有较大影响，随着围压的增加，岩石的三轴极限强度将 B 。 A、减小； B、增大； C、不变； D、不一定增大。

10.由于岩石的成分组构不同，岩石的峰值期前的变形机理比较复杂，但大致可以归纳为ABCD 。 A、以裂隙行为为主的变形； B、以弹性变形为主的变形； C、以塑性变形为主的变形； D、以断裂为主的变形。 11.在岩石的单轴静力试验中，常采用的几种加载方式有 AB 。 A、单调加载； B、循环加载； C、逐级循环加载； D、反复循环加载。 12.静载荷试验是指应变速率为 D 的试验。

A、＞10／s； B、≤10／s； C、小于10／s且大于10／s； D、＜10／s。

13.在岩石的室内压缩试验中，对同一岩石试样所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试样强度最高是 A 。

A、圆柱形试件； B、六角棱柱形试件； C、四角棱柱形试件； D、三角棱柱形试件。 14.岩石的吸水率大小主要取决于 ABC 。

A、岩石中孔隙和裂隙的数量； B、岩石中孔隙和裂隙的大小； C、岩石中孔隙和裂隙的开裂程度； D、岩石成因。 15.岩石的饱和吸水率反映了岩石总开空隙率的发育程度，在工程中可间接地用它来判定岩石的AB 。 A、风化能力； B、抗冻性； C、岩石强度； D、岩石成因。

16.岩石的饱水系数大，说明常压下吸水后余留的空隙就愈少，因而，其抗冻性就 B 。 A、越强； B、越差； C、不变； D、不一定差。

17.判断以下哪些情况属于地应力场的构成要素 ABCD 。 A、地壳板块边界受压，以及岩浆侵入和地壳非均匀扩容引起的应力场； B、地幔热对流引起的应力场和温度变化不均匀引起的应力场；

C、由于地质构造运动(包括古构造和新构造运动)和地球旋转引起的附加应力； D、重力和水压梯度引起的应力场以及开挖引起的分布应力场。

18.地应力场的分布具有以下哪些特点 ABCD 。

A、地壳中主应力为压应力，方向上是铅直和水平的； B、最大水平应力分量绝大多数大于垂直应力分量； C、水平应力在互相垂直的方向上不相等； D、垂直应力和水平应力偏离主平面一个角度。 19.地应力的实际测量，哪种说法是正确的 B 。

A、地应力的实际测量，代表真实地应力场； B、地应力的实际测量，不完全代表真实情况；

C、地应力的实际测量，能够确定地应力空间时间变异性； D、地应力的实际测量，不能确定地应力空间时间变异性。 20.地应力是岩体的一种基本属性，又是岩体变形破坏的动力因素。以下哪种说话是正确的 C 。 A、岩体的本构关系及其参数受到地应力的影响； B、岩体承载能力受到初始应力的影响； C、岩体破坏机制受到地应力的影响； D、地应力控制岩体应力传播方式和力学介质类型。 21.构造应力的特点有 A 。

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