岩体力学复习思考题

考试复习题

第一章 复习思考题

1、岩块具有哪些力学特征？

答：1.岩块的力学性质与组成岩块的矿物成分及其相对含量有关 2.岩块的力学性质与组成岩块的岩石结构构造有关3.岩块的力学性质与岩块的微结构面发育程度有关4.岩块的风化程度对岩块力学性质也有影响。

2、软弱结构面具有哪些地质特性？

答：1.多为泥质结构或泥质定向结构2.细粘粒含量很高3.含水量较大密度较小4.常具有一定的胀缩性5.抗

冲能力差，容易产生渗透变形6.力学性质较差，强度低，压缩大。

3、结构面特征对岩体性质的影响是什么？

答：1.产状：常用结构面的走向，倾向和倾角表示，结构面与最大主平面之间夹角贝塔角控制着掩体的破坏机理与强度；当贝塔角小于九十度时，岩体将沿结构面滑移破坏；当贝塔角大于九十度时岩体的将平行结构面产生劈裂拉张破坏；贝塔角等于零度时岩体将横切结构面产生剪断岩体破坏2.连续性：常用线连续性系数k，迹长和面连续性愈好，k等于一时，结构面完全贯通，3.密度：一般的，结构面发育越密集，岩体的完整性越差，渗透性越差，渗透性增强岩体强度降低4.张开度：一般都，张开度越大，则岩体力学性

质越差5.形态：一般的，用结构面的侧壁起伏形态和粗糙度表示。6.充填胶结情况：

4、《岩土工程勘察规范》（国标GB50021-2001）用哪两个指标来评价岩块的风化程度？

答：波速比kv和风化系数kf

5、岩体的定义是什么？

答：在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面组成的赋存于一定的天然应力状态和地下水等地面环境中

的地质体。

6、按结构类型划分岩体有哪五种？

答：整体状结构，块状结构，层状结构，碎裂结构，块状结构，层状结构，散状结构等五种类型。

7、为什么要进行岩体工程分类？岩块和岩体的工程分类方法有哪些？

第二章 复习思考题

1、岩石密度对岩石力学性质有何影响？

答：1.密度越大，岩石强度越高2.密度大小也决定于地下工程的几何尺寸及其布置

2、岩石空隙性对岩石力学性质有何影响？

答：1.空隙率愈大，岩石强度越低，塑性变形越大2.空隙率越大岩石抗风性降低3.空隙率愈大岩石透水增

强，岩溶更加发育，从而降低岩石力学强度4.空隙中充填物的存在，形成软弱结构面

3、岩石的吸水率、饱水率和饱水系数有何区别？

答：1.吸水率：指的是岩石试件在常温下自由吸入水的质量与岩样干质量之比2.饱水率：指的是岩石试件在高压或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比3.饱水系数：岩石的吸水率与饱和吸水率之比

4、岩石软化性对岩石力学性质有何影响？

答：岩石软化性：指岩石浸水饱和后强度低的性质；常用软化系数kr表示。影响：1.kR愈小，岩石软化性愈强。在水的作用下岩石承载能力降低2.kR愈小，岩石的抗冻性和抗风化能力越差3.kR愈小，岩石的工

程地质条件愈恶略工程稳定性也越差。

5、岩石透水性与哪些因素有关？它对岩石力学性质有何影响？

答：与渗透速度u和水压管I（用渗透系数k表示透水性k=v/I）；影响：1.渗透系数k取决于岩石中空隙

的大小，数量、方向、及连同情况，2.透水性越差，岩体力学性质愈差，强度愈低

6、如何表征和计算岩石的密度、空隙性、吸水性、软化性和透水性。

第三章 复习思考题

1、在单轴压缩连续加载条件下，岩块变形有何特征？结合应力--应变曲线分阶段加以阐述。

答：1.微裂隙压密阶段，OA曲线上凹曲线斜率随之增加而增大，表明岩块中微裂隙被压密，形成早期非线性形变2.弹性变形阶段（AB段)曲线呈直线，表明岩块变形表明岩块变形随σ成正比例增加，且为弹性形变。3.微破裂稳定发展阶段（BC段）：曲线偏离直线，表明岩块内出现新的微裂隙，并且随σ增加而逐渐发展为塑性变形4.非稳定破裂发展阶段（CD段）曲线下凹，曲线随σ增大而减小，表明岩块内微裂隙不断发展，知道试件破坏5.破坏后阶段（D点以后阶段）：曲线反向下凹，表明岩块内部结构完全破坏，形成

宏观破裂面，变形主要表现为，沿宏观破裂面的块体滑动，但岩块并不完全失去承载能力。

2、在单轴压缩连续加载条件下，峰值前岩块应力--应变曲线的基本类型有几种？

答：共有六种类型：1.直线型，曲线不发生明显弯曲，一般的，致密、坚硬的岩石表现出这种类型；下凹形，曲线开始为直线，当应力增大到一定值以后，变下弯，直到破坏，为弹——塑性变形。一般的，含有微裂隙，坚硬的岩石表现出这种类型；S型，中部比较陡，较长的直线段而两端曲线段较短为塑——弹——塑变形，一般的，含有少量的裂隙，较软的岩石表现此类型；S型，中部较短而两端曲线较长，为塑——弹——塑变形，一般的，压缩性较高的岩石表现出此类型；开始为一小段直线段，之后为上弯曲线和直线

段，为弹——塑——蠕变形。一般男的，岩盐，极端岩块表现出此类型。

3、变形模量及泊松比的定义及测定方法是什么？

考试复习题

答：变形模量：在单轴压缩条件下轴向压应力与轴向应变之比1.σ—ε曲线为直线类型时，变形模量用弹性模量E表示，即PE=σ/ε2.当σ—ε曲线为非直线性时，变形模量用初始模量，切线模量、割线模量表

示，即1.初始模量（Ei）：值曲线原点处的切线斜率。

Ei=σi/εi；2.切线模量（Et）：指曲线上中部直线段的斜率，Et=（σ2-σ1）/（ε2-ε1）；3.切割模量（Es）：指曲线上（σc/2）处的点与原点连线的斜率：Es=σ50/ε50；泊松比：在单轴压缩条件下，横

向应变εd与轴向应变εL之比：μ=-εd/εL

4、论述三轴压缩条件下岩石变形与破坏特征与单轴压缩的不同之处。

不同之处：1.岩石破坏前的应变随围岩压增大而增大2.岩石塑性变形随围岩压增大而增大3.岩石的物态也随围压变化而变化；一般的，随围压增大，由脆性状态向延性流动状态变化4.随围压增大，岩块的变形模量和泊松比都有一同程度的提高5.在围压的作用下，岩块破坏大致分为脆性破裂，剪切及塑性流动等三类。

5、何为流变、蠕变、应力松驰及弹性后效？

答：流变：指在尾部条件不变的条件下，岩石的变形或应力随时间变化的现象，包括蠕变，松弛，弹性后效。1.蠕变：指岩石在恒定载荷作用下，变形随时间逐渐增大的现象2.松弛：指应变一定时，应力随时间逐渐减小的现象3.弹性后效：指弹性变形在卸荷后随时间逐渐恢复的现象、（应变恢复总是落后于应力）

6、论述蠕变三阶段的变形特征。

答：蠕变的曲线特征：划分为三个阶段1.减速蠕变阶段2.等速蠕变阶段3.加速蠕变阶段

7、影响蠕变性质的因素有哪些？如何影响？

答：影响因素1.岩性，岩石本身性质是影响其蠕变性质的内在因素2.应力：对同一种岩石来说，应力大小不同，蠕变曲线的形状及各阶段的持续时间也不同3.温度，温度上升，岩石总应变与等速阶段应变速率都明显增加了，另外，岩石的总应变及蠕变等速率随温度增加幅度也不同4.湿度：一般情况下湿度大的岩石

比湿度小的岩石总蠕变大。

8、在单轴压缩循环加载条件下，当卸荷应力值不同时，岩块变形有何特征？

答：1.当卸载点P的应力值低于岩石弹性极限（A）时，即卸载荷曲线将基本上沿加荷曲线返回到原点，为弹性形变2.当卸载荷点p的应力值高于岩石弹性极限（A）时，则卸载曲线偏离原来的加荷曲线，也不能

回到原点，其变形包括弹性变形εe和塑性变形εp，此时有

Ee=σ/εe；E=σ/（εe/εp）

9、如何测定岩石单轴抗压强度并分析测定单轴抗压强度的影响因素。

答：1.压实内部因素（矿物组成，结构构造、密度、风化程度等）2.实验条件：1.形态效应影响2.尺寸效应

3.试件横断面积A（m㎡）则岩石的单轴抗压强度σc（Mpa）为σc=Pc/A高径比；4.试件加工精度5.加荷

速率6.端面条件7.湿度和温度8.层理结构。

10、岩块剪切强度参数有哪两个？它们在直剪和三轴试验中是如何确定的？

特别要掌握莫尔圆与抗剪强度的关系。

答：参数为：岩块内聚力和内摩擦角。实验时，先在试件上施加法向压力N，然后在水平方向主机施加水平剪力T，直到破坏。同一组岩样，在不同法向力σ下进行直剪试验，可得到不同σ下的抗剪断强度τf，且在τ-σ坐标中绘制出岩块强度包络线。；三轴试验：将一组试件试验得到的三轴压缩强度σ1m和相应的围压σ3投到σ1-σ3曲线。然后在曲线上选择——最佳直线段，求出其斜线斜率m和σ1轴上的截

距b，按下式求剪切强度参数C，υ值：υ=sinˉ¹（m-1/m+1）；C=b*（1-sinυ）/2cosυ

11、阐述库仑一纳维尔判据及莫尔判据的主要内容及其应用。

答：库仑判据：岩石内任一点发生剪切破坏时，破坏面上的剪切应力τ应等于或大于岩石本身的抗剪强C和摩擦阻力σtanυ之和；摩尔判据：当岩石中一点可能滑动面上的箭应力大于该面上的剪切强度时，该点

就产生破坏，而滑动面的剪切强度τ又是作用于该面上法向力σ的函数。

12、分析岩块的单轴抗拉强度比抗压强度小得多的原因。

13、为什么在普通材料试验机上得不到全应力--应变曲线？

第四章 复习思考题

1、结构面的法向刚度和剪切刚度是如何定义及测定的？

答：1.在剪应力作用下，结构面产生单位剪切位移所需要的应力，其值等于峰值前τ-△μ曲线上任意一点的切线斜率。确定方法：通过室内试验测出τ-△μ曲线，然后从曲线上求斜率。法向刚度指在法向应力作

用下，结构面产生单位发行变形所需要的应力，数值上等于σn-△Uj曲线上的一点切线斜率。

2、影响结构面抗剪强度的主要因素有哪些？

答：1.平直无充填结构面：取决于壁岩岩性及平直光滑程度；若壁岩岩性软弱壁面平直光滑，则其摩擦强度低粘聚力小，其抗剪强度愈低2.粗糙起伏无充填的结构面：抗剪强度与法向应力、结构面形态、壁面岩性有关3.非贯通断续结构面：剪切破坏要经历线性变形——裂隙端部发生新裂隙——新旧裂隙扩展联合过程其应力状态复杂4.具有充填物的软弱结构面与充填物的物质成分结构，充填程度和厚度、含水率等因素

有关。

3、何为剪胀（爬坡）效应和啃断效应？

答：1.剪胀效应：在法向应力较低条件下，结构面的啃断效应在法向应力较大条件下，结构面破坏剪切破坏是由于岩块沿结构面滑动引起的垂向位移。啃断效应：在法向应力较大条件下，结构面破坏剪断凸起所

引起的破坏。

考试复习题

4、具有充填物的软弱结构面抗剪强度的影响因素有哪些？

第五章 复习思考题

1、岩体变形特征参数有哪些？如何确定。

答：岩体变心模量Em和弹性变形模量Eme；Em=PD（1-μm²）ω/W；

Eme=PD（1-μm²）ω/We；μm为泊松比，p为承压板单位面积的压力，D为承压板的直径或者边长，ω为

系数，与承压板形状及刚度有关。W为相应于P下的岩体总变形

2、岩体剪切变形特征曲线有哪三种？各自的特征是什么？各种特征曲线对应的岩体类型是什么？ 答：A型：峰值前曲线平均斜率小，在较低应力作用下产生较大的破坏位移；峰值后强度损失小，τr/τp=1～0.6，沿软弱结构面剪切时，变形曲线常呈这类曲线。B型：峰值前曲线品均斜率较大，峰值强度高；峰值后强度损失较大，有时明显的应力降沿粗糙结构面剪切或软弱体，剧烈风化岩体剪切时，变形曲线属于这类曲线。C型：峰值前曲线斜率较大，峰值强度高，峰值后强度损失大，压力降明显。剪断坚强岩体

时，变形曲线多属于这类曲线。

3、结构面性质是如何影响岩体变形性质的？

答：结构面性质，一般的，结构面张开度大，又无填充物或填充物厚度薄时，岩体变形大。

4、试论述结构面、应力状态和风化程度等因素对岩体剪切强度的影响。

答：1.应力状态：高应力条件下，岩体剪切强度=岩块剪切强度；低应力条件下，岩体剪切强度主要受结构面控制2.结构面：沿结构面剪切破坏时，岩体剪切强度最小，并且岩体剪切强度约等于结构面剪切强度；垂直结构面剪切破会时，岩体剪切强度最大，并且岩体剪切强度=岩块剪切强度；沿复合剪切面剪切破坏时，岩体剪切强度介于上述两者之间3.岩体风化程度：风化程度严重Cm、υm都小，岩体强度低，4.岩块破坏

时，岩性坚硬，Cm，υm都大，岩体强度高。

5、分析影响波在岩体中传播速度的主要因素。

答：1.岩体密度(岩体愈致密坚硬波速越大)2.结构面（岩体中结构面使波速呈各向异性，沿结构面大于垂直结构面）3.应力状态（压应力作用下，波速随之增大而增大；拉应力作用下波速随之增大而减小）4.地下水

5.温度（随温度上升而下降，温度降低而升高）

6、岩体原位变形试验方法有哪些？

答：1.静力法：在选定的岩体部位上施加法向载荷，测定其岩体变形值，然后绘制出压力——变形关系曲线，并计算出岩体变形参数；又分为承压板法、夹缝法、钻孔变形法、水压洞室法和单（双）轴压缩试验

法2.动力法包括声波法和地震波法。

7、论述及推导单结构面理论。

第六章 复习思考题

1、何为天然应力（地应力、初始应力、原岩应力）？何为重分布应力（次生应力、二次应力）？ 答：人类工程活动之前存在于岩体中的应力称为天然应力；重分布应力：由于工程活动改变了岩体中的应

力

2、岩体天然应力由哪两个部分组成？分布特征如何？

答：自由重应力和构造应力组成；分布特征：1.岩体中的铅直天然应力，在岩体天然应力场中，σu大都市最小主应力，少数为最大或中间主应力。2.岩体中的水平天然应力：a.岩体中水平天然应力以压应力为主，出现拉力甚少，多为局部。b.大部分岩体中水平应力大于铅直应力。c.岩体中两个水平应力σhmax和σhmin通常不相等。d.在单薄的山体、谷坡附近以及未受构造变动的岩体中，天然水平应力都小于铅直应力。3.岩体中天然水平应力与铅直应力的比值（定义为天然应力比值系数λ）随深度增加而减小4.岩体天然应力

状态：岩体中天然应力一般处于三维应力状态。

3、在什么情况下可以按自重应力理论计算天然应力？如何计算？

答：在地形较为平坦，危机难过强烈构造变动的岩体中，天然主应力方向近似为铅直方向和水平方向。

4、岩体天然应力量测方法有哪几种？

答：1.水压致裂法2.应力恢复法3.套芯应力解除法4.先弹法5.声发射法6.X射线法

第七章 复习思考题

1、何为围岩？何为围岩压力（山岩压力、地压）？何为压力显现？

答：

2、地压的分类及各类的定义是什么？

3、围岩应力重分布作用的结果，会导致地下洞室发生哪些力学反映？

答：在重分布应力作用下，洞室围岩将向洞内变形位移，如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。变形破坏的围岩将对支衬结构施加力的作用称为围岩压力。在有压洞室中，围岩还将产生

围岩抗压。

4、深埋于弹性岩体中的水平圆形洞室开挖前、开挖后洞壁上的重分布应力的规律有哪些？

5、试论述各类结构围岩的变形破坏特点。

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答：1.整体状和块状岩体围岩：a.岩体具有很高的力学强度和抗变形能力，主要金额够主要结构面使节理，很少有断层，含有少量裂隙水。B.在力学属性上科士威均质，各向同性，连续的线弹性介质，应力变形呈近似的直线关系c.违约金具有很好的自稳能力其变形破坏形式主要有岩爆，脆性开裂及块体滑移等。D.该类围岩的整体变形破坏可用弹性理论分析，局部块体滑移可用块体极限平衡理论来分析。（附：a.岩爆是高地应力地区，由于洞壁围岩中应力高度集中，使围岩产生突发性变形破坏现象b.脆性开裂：出现在拉应力集中部位c.块体滑移：以结构面切割而成为的不稳定块体滑出的形式出现）。2.层状岩体围岩：a.常呈软硬岩层相间的互层形式b.结构面以层理面为主，并有层间错动及泥化夹层等软弱结构面发育c.变形破坏常可用弹性梁，弹性板或材料力学中的压杆平衡理论来分析d.变形破坏抓哟受岩层产状及岩层组合等控制，破坏形式主要有：沿层面张烈，折断塌落、弯曲内鼓等。3.碎裂状岩体围岩：a.碎裂岩体是指断层、褶皱、岩脉穿插挤压和风化破碎加次生夹泥的岩体b.变形破坏形式变现为塌方和滑动c.用松散介质极限平衡理论来分析。4.散体状岩体围岩：a.是指强烈构造破裂，强烈风化的岩体。常表现为弹性、塑性或流动变形b.可用松散介质极限平衡理论配合流变理论来分析c.围岩结构均匀时，以拱顶冒落为主。当围岩结构不均匀或松动岩体仅构成拒不围岩时，常表现为拒不塌方，塑性挤入及滑动等变形破坏形式。d.围岩的变形破坏

时渐进形式逐次发展的。

6、试论述围岩与支护相互作用原理（结合p-u曲线论述）。

7、形变围岩压力和松动围岩压力有哪些分析方法？如何分析？

8、岩爆的产生条件是什么？形成机理是什么？

答：一.1.围岩应力条件（判断岩爆发生的应力条件有两种方法：a.用洞壁的最大环向应力

σθ与围岩单轴抗压强度σc之比值作为岩爆产生条件b.用天然应力中的最大主应力σγ与岩块单轴抗压强度σc之比进行判断）。2.岩性条件：弹性变形能系数ω>70/%时，会产生岩爆，ω越大发生岩爆的可能性越大。二.形成机理：1.劈裂成板阶段：a.垂直洞室方向受张应力作用而产生平行于最大环向应力的板状劈裂b.仅在洞壁表部，部分板裂岩体脱离，在张剪应力复合作用下，部分板裂岩体脱离母岩而剥落，而无岩块弹射出现。这种破坏原则上不属于岩爆，而属于静态脆性破坏。2.剪切成块阶段：在平行板裂面方向上，环向应力继续作用，在产生环向压缩变形的同时，径向变形增大，劈裂岩板向洞内弯曲，岩板内剪应力增大，发生张剪复合破坏。这时岩板破裂成棱块状、透镜状或薄片状岩块，裂面上见有明显的擦痕，岩板上的微裂隙增多并呈“V”字形或“W”字形，此时洞壁岩体处于爆裂弹射的临界状态3.块、片弹射阶段。在劈裂、剪断岩板的同时，产生响声和震动，在消耗大量弹性能之后围岩中的剩余弹性能转化为动能，使

块、片获得动能而发生弹射，岩爆形成。

第八章 复习思考题

1、试论述岩体边坡内的应力分布特征。

答：1.边坡面附近的主应力迹线明显偏转，表现为最大主应力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡体内逐渐恢复初始应力状态2.在坡面附近产生应力集中带，不同部位其应力状态是不同的3..坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡面内逐渐转为三向应力状态4.最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。

2、边坡变形的基本类型有哪两种？边坡破坏的基本类型有哪几种？

答：1.变形的基本类型：a.卸荷回弹b.蠕变变形2.破坏的基本类型：a.崩塌b.滑落（平面滑动，楔形状滑动，

圆弧形滑动）c.倾倒破坏

3、分析影响边坡岩体变形破坏的主要因素。

答：1.岩性：决定岩体边坡稳定性的物质基础2.围岩结构：岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破坏的控制因素3.水的作用：使岩土质量增大，滑动面的滑动力增大；岩土软化，抗剪强度降低，对岩体产生动水压力和静水压力4.风化作用：使岩体内裂隙增多、扩大、透水性增强，抗剪强度降低5.地形地貌6.地

震7.天然应力8.人为因素

4、何为边坡稳定性系数和安全系数？

答：1.稳定系数=可供利用的抗滑力/滑动力。2.安全系数：根据各种因素规定的允许的稳定系数。大小是根

据各种影响因素人为规定的，必须大于1（安全系数一般=1.05—1.5）。

5、块体极限平衡法的假设条件及计算步骤有哪些？

答：1.假设条件：a.边坡岩体将沿某一结构面（滑动面）产生滑移剪切破坏b.滑体在滑动过程中相对位置不变化，即为刚体。c.滑动面上的应力分布均匀d.不考虑滑体两侧的抗滑力。2.步骤：a.可能滑动岩体几何边界条件的分析b.受力条件分析c.确定计算参数d.计算稳定性系数e.确定安全系数，进行稳定性评价。

6、单平面滑动稳定性计算的推导思路是什么(要理解公式的含义)？

答：1.仅有重力作用时滑动面上的抗剪力Fs=G*cosυj+CjL；滑动力Fr=G*sinβ；稳定性系数η=Fs/Fr=

（G*cosβtanυj+CjL）/G*sinβ

第九章 复习思考题

1、水平采场顶板岩层中应力可划分为哪四个区？

答：1.拉应力区：取决于矿床跨度与开采深度（h）h越大，拉应力越小。若拉应力区有裂隙，裂隙尖端会有拉应力集中，极易冒落2.卸载区：σx、σy均比开采前的σx、σy低，其上边界具有拱形，称卸压拱，

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顶板围岩出现弯曲下沉3.压缩区，σy比开采前大，引导原岩应力向矿床两边移动的作用，4.压应力集中

区。

2、根据采场顶板变形及破坏程度，顶板变形可分为哪三个带？

答：1.冒落带：出现与否取决于岩石的性质，采场的跨度，刚开始其高度一般不会超过开采厚度的4～6倍。

2.裂隙带：高度为采高的20～30倍。3.弯曲（下沉）带：其产生裂隙一般不贯通。

第十章至第十二章 复习思考题

1、电阻应变式测试的基本原理是什么？所用的设备及传感器是什么？

答：1.基本原理：是利用敏感元件的物理效应，将待测的岩石应变量转换成电阻值的变化，建立非电量与

电量的等效联系

2、岩体变形测量包括哪两大部分？各部分主要使用哪个测量仪器？

答：包括围岩表面位移测量和岩体深部位移测量，使用的仪器：最常用的是收敛计和各种类型的机械式或

电测量式深孔位移计。

3、何为岩体声波探测法？

答：它是研究人工激发或岩石破裂产生的超声波在岩体内的传播规律，并以此规律判断岩体内结构状态，

应力大小，物理力学性质等岩体力学指标。

注：答案可能不完整，仅供参考！ B.H.

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