【正文】 段：體積應(yīng)變?cè)趶椥苑秶鷥?nèi)，隨應(yīng)力增加而呈線性變化，此階段 ε1＞ |ε2+ε3|體積減??；（ 2）體積不變階段：體積發(fā)生形變，但體積應(yīng)變?cè)隽拷茷榱悖?ε1＝ |ε2+ε3|體積不變；（ 3）擴(kuò)容階段：兩側(cè)向變形之和超過(guò)最大主應(yīng)力壓縮變形， ε1＜ |ε2+ε3|，體積增大。 ？什么是正交各向異性？什么是橫觀各向同性？寫出正交各向異性和橫觀各向同性的巖石應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系式。 答：巖石的全部或部分物理、力學(xué)性質(zhì)隨方向不同而表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象稱著巖石的各向異性； 如果在彈性體中存在著三個(gè)相互正交的彈性對(duì)稱面，在各個(gè)面兩邊對(duì)稱方向上彈性相同，但在這個(gè)彈性主向上彈性并不相同 ，這種物體稱為正交各向異性體；其應(yīng)力應(yīng)變對(duì)應(yīng)關(guān)系表示為： 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 物體內(nèi)部某一面的各個(gè)方向彈性性質(zhì)相同，這個(gè)面稱為各向同性面，垂直該面方向的力學(xué)性質(zhì)不同，具有這樣性質(zhì)的物體稱為橫觀各向異性體，其應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系表示為：（需校驗(yàn)） ？如何影響的？ 答：主要影響因素有：水、溫度、加載速率、圍壓、風(fēng)化程度等。 水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：連接作用、潤(rùn)滑作用、水楔作用、空隙壓力作用、溶蝕及潛蝕作 用等； 溫度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：一般而言，隨溫度增高，巖石延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度降低； 加載速率對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：?jiǎn)屋S壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)，荷載加載速率愈快，單位應(yīng)變需用力愈大，反之愈??； 圍壓對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：圍壓的存在使巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增大；巖石的變形顯著增大；巖石的彈性極限顯著增大；巖石的應(yīng)力 應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯變化； 風(fēng)化對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：風(fēng)化過(guò)程中，原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)、生物作用而發(fā)生變化，產(chǎn)生次生礦物，引起巖體成分結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的變化，降低了巖石的物理力學(xué)性質(zhì)。 巖石力學(xué)與工程 【 科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 第二章巖體力學(xué)性質(zhì) ？ 答：包括地應(yīng)力、地下水和地溫三部分。 ？ 答：（ 1）地應(yīng)力影響巖體的承載能力。對(duì)賦存在一定地應(yīng)力環(huán)境中的巖體來(lái)說(shuō)，地應(yīng)力對(duì)巖體形成的圍壓越大，其承載能力越大。 （ 2）地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機(jī)制。試驗(yàn)表明低圍壓下表現(xiàn)出脆性破壞的巖體在高圍壓下呈剪塑性變形。 （ 3）地應(yīng)力影響巖體中應(yīng)力的傳播法則。地應(yīng)力可以使不連續(xù)變形的巖體轉(zhuǎn)化為連續(xù)變形的巖體。 分的主要依據(jù)是什么？ 答：巖體結(jié)構(gòu)劃分的第一依據(jù)是巖體結(jié)構(gòu)面類型，分軟弱結(jié)構(gòu)面和堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面；巖體結(jié)構(gòu)劃分的第二依據(jù)是結(jié)構(gòu)面切割程度或結(jié)構(gòu)體類型，結(jié)構(gòu)體類型有塊狀結(jié)構(gòu)和板狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面切割程度有塊裂、板裂、碎裂、續(xù)斷和完整。 。 答：（ 1）完整結(jié)構(gòu)巖體：多為碎裂結(jié)構(gòu)在后生愈合作用下形成，后生愈合包括壓力愈合和膠結(jié)愈合。壓力愈合指具有粘性成分的物質(zhì)的碎裂巖體經(jīng)高圍壓作用下，其結(jié)構(gòu)面重新粘結(jié)在一起，形成完整結(jié)構(gòu)；膠結(jié)愈合指碎裂巖體經(jīng)膠結(jié)物粘結(jié)在一起，形成完整結(jié)構(gòu)，但后期愈合面 強(qiáng)度低于原巖強(qiáng)度。 （ 2）塊裂結(jié)構(gòu)巖體：多組或至少有一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割及堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面參與切割成塊狀結(jié)構(gòu)體的高級(jí)序巖體結(jié)構(gòu)，有的是塊狀原生結(jié)構(gòu)巖體構(gòu)成，有的是層狀原生結(jié)構(gòu)巖體構(gòu)成，其軟弱結(jié)構(gòu)主要是斷層，堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面一般延伸較長(zhǎng)且多為錯(cuò)動(dòng)過(guò)的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面。 （ 3）板裂結(jié)構(gòu)巖體：主要發(fā)育于經(jīng)過(guò)皺褶作用的層狀巖體內(nèi)，受一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割，結(jié)構(gòu)體呈板狀，軟弱結(jié)構(gòu)面組要為層間錯(cuò)動(dòng)面或塊狀原生結(jié)構(gòu)巖體內(nèi)的似層間錯(cuò)動(dòng)，結(jié)構(gòu)體多為組合板塊結(jié)構(gòu)，有的亦為完整板塊狀結(jié)構(gòu)。 （ 4）碎裂結(jié)構(gòu)巖體：切割巖體的結(jié)構(gòu)面主要是原生結(jié)構(gòu)面及構(gòu) 造結(jié)構(gòu)面，分塊狀碎裂結(jié)構(gòu)及層狀碎裂結(jié)構(gòu)兩種，前者結(jié)構(gòu)體塊度大，厚度均勻，后者塊度小。 （ 5）續(xù)斷結(jié)構(gòu)巖體：結(jié)構(gòu)面不連續(xù)，對(duì)巖體切而不斷。 （ 6）散體結(jié)構(gòu)：分碎屑狀散體和糜棱狀散體結(jié)構(gòu)巖體 。 答：巖體結(jié)構(gòu)的分類對(duì)特定的工程條件有唯一性，對(duì)于確定的地質(zhì)條件只有在確定的工程尺寸條件下，工程巖體結(jié)構(gòu)才是唯一的。比如，對(duì)于小斷面的硐室，其涉及的巖體分類可能是完整結(jié)構(gòu)，但對(duì)于同樣位置大斷面的硐室結(jié)構(gòu)而言，巖體分類可能是板裂、塊裂、續(xù)斷、碎裂結(jié)構(gòu)等，這與硐室斷面在巖體空間的跨度有關(guān)。 ，結(jié)構(gòu)面分為幾種類型？ 答：按照結(jié)構(gòu)面成因，巖體結(jié)構(gòu)面分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及次生結(jié)構(gòu)面。 。 答：巖體結(jié)構(gòu)面分為五級(jí)，見下表： 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 。 答：（ 1）結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀： （ 2）結(jié)構(gòu)面形態(tài)： （ 2）結(jié)構(gòu)面延展尺度： （ 3）結(jié)構(gòu)面密集程度： 、法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些因素有關(guān)？ 答：結(jié)構(gòu)面剪切變形與巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面粗糙度和法向力有關(guān)；結(jié)構(gòu)面法向變形 與巖石本身的力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面粗糙度、結(jié)構(gòu)面受載歷史等因素有關(guān)。 10.結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？ 答： (1)隨著試塊面積增加，巖石平均峰值摩擦角和平均峰值剪切應(yīng)力呈減少趨勢(shì)； （ 2）隨著結(jié)構(gòu)面尺寸的增大。達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)的位移量增大； （ 3）由于尺寸的增加，剪切破壞由脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)化； （ 4）尺寸加大，峰值剪脹角減??；（ 5）隨著結(jié)構(gòu)面粗糙度減小，詞寸效應(yīng)減小。 下巖體變形有什么特點(diǎn)？ 答：（ 1）加、卸在過(guò)程相應(yīng)的應(yīng)力 應(yīng)變曲線出現(xiàn)閉環(huán)形式，出現(xiàn)卸載回彈變形的滯 后現(xiàn)象，產(chǎn)生殘余變形 。 (2)隨外荷載加大和循環(huán)次數(shù)增多，閉環(huán)曲線逐漸后移，其原因是巖體裂隙與結(jié)構(gòu)面被嚴(yán)密與嚙合所致； 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 （ 3）重復(fù)循環(huán)加、卸載次數(shù)越多，結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)面被壓密程度越高，閉環(huán)曲線上的滯后變形量越小，甚至把閉環(huán)曲線演變成一條直線； （ 4）隨著荷載和循環(huán)次數(shù)的增加，一定程度后，巖體變形由結(jié)構(gòu)控制轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)效應(yīng)的消失； （ 5）當(dāng)外載荷降至零，并持續(xù)一段時(shí)間后，巖體產(chǎn)生較大的回彈變形，及巖體彈性變形能的釋放 ； ，其強(qiáng)度如何確定？ 答：如下圖示： 若結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)其莫爾應(yīng)力圓與巖石強(qiáng)度包絡(luò)線相切，巖石沿某截面發(fā)生剪切破壞；當(dāng)結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)處于其莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線之上或以上，則巖體沿該結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞，若結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)落在其莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線之下，則巖體不沿該結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞。 ？ 答：當(dāng)結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)處于其莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線之上或以上，則巖體沿該結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞，若結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)落在其莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線之下，則巖體不沿該結(jié) 構(gòu)面發(fā)生破壞。 考慮結(jié)構(gòu)面與第一主應(yīng)力 σ1的夾角 β，分析結(jié)構(gòu)面應(yīng)力狀態(tài)，分步應(yīng)用單結(jié)構(gòu)面理論，見下圖示： 圖示兩組結(jié)構(gòu)面莫爾包絡(luò)線。 （ 1）當(dāng)?shù)谝唤M結(jié)構(gòu)面與第一主應(yīng)力夾角 2β＜ 2β1或 2β＞ 2β1’ 時(shí)，巖體不發(fā)生破壞； （ 2）當(dāng)?shù)谝唤M結(jié)構(gòu)面與第一主應(yīng)力夾角 2β1＜ 2β＜ 2β2或 2β1’ ＞ 2β＞ β2’ 時(shí)，巖體沿第一組結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞； 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 (3) 當(dāng)?shù)诙M結(jié)構(gòu)面與第一主應(yīng)力夾角 2β1＜ 2β＜ 2β1’ ，且未達(dá)到巖石破壞極限，則巖體沿第二 組結(jié)構(gòu)面破壞； （ 4）上述條件不滿足，則巖體沿某一截面發(fā)生破壞。 HeokBrown巖體強(qiáng)度估算方法。 答： HeokBrown經(jīng)驗(yàn)方程表述如下： 式中 σ σ3分別為為破壞時(shí)巖體的最大主應(yīng)力何最小主應(yīng)力， σc為巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度， m、 s為與巖性及結(jié)構(gòu)面有關(guān)的常數(shù)，分別令 σ3=0和 σ1=0可得出巖體單軸抗壓和抗拉的破壞強(qiáng)度，分別表述為： σmc= σc和 σmc=2c(m－ c（剪應(yīng)力表現(xiàn)為： τ=Aσc（ σcT） B其中 A、 B為常數(shù)，查表求得， T= 2(m－ ) ？ 答：土體滲流特點(diǎn)：（ 1）土體滲透性取決于巖性，土體顆粒越細(xì)，滲透性越差（ 2）土體可看成多孔連續(xù)介質(zhì)（ 3）土體滲透性一般具有均質(zhì)（或非均質(zhì)）各向同性（黃土為各向異性）特點(diǎn)（ 4）土體滲流符合達(dá)西滲流定律。 巖體以裂隙滲流為主，其特點(diǎn)：（ 1）巖體滲透性取決大小取決于巖體中結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及巖塊的巖性（ 2）巖體滲流以裂隙導(dǎo)水、微裂隙和巖石空隙儲(chǔ)水為其特點(diǎn)（ 3）巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流具有定向性（ 4）巖體一般看著非連續(xù)介質(zhì)（ 5）巖體滲流具有高度的非均質(zhì)性和各向異性（ 6）一般 巖體中滲流符合達(dá)西滲流定律（ 7）巖體滲流受應(yīng)力場(chǎng)影響明顯（ 8）復(fù)雜裂隙系統(tǒng)滲流，在裂隙交叉處具有 “偏流效應(yīng) ”。 、化學(xué)作用體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？ 答：地下水對(duì)巖體的物理作用主要表現(xiàn)在潤(rùn)滑作用、軟化和泥化作用和結(jié)合水的強(qiáng)化作用三個(gè)方面；地下水對(duì)巖體的化學(xué)作用主要體現(xiàn)在地下水與巖體之間的離子交換、溶解作用，水化作用，水解作用，溶蝕作用，氧化還原作用，沉淀作用以及超滲透作用等。 ？ 答：主要通過(guò)空隙靜水壓力及空隙動(dòng)水壓力作用對(duì)巖土體的力學(xué)性質(zhì)施加影響。 前者減小巖土體的有效應(yīng)力而減低巖土體的強(qiáng)度，在裂隙巖體中的空隙靜水壓力可使裂隙產(chǎn)生擴(kuò)容變形；后者對(duì)巖土體產(chǎn)生切向的推力以降低巖土體的抗剪強(qiáng)度。 ？ 答：作為選擇工程結(jié)構(gòu)參數(shù)、科學(xué)管理生產(chǎn)以及評(píng)價(jià)工程經(jīng)濟(jì)效益的依據(jù)之一。 ？ 答：如表： 答： CISR 分類指標(biāo)值 RMR 由巖塊強(qiáng)度、 RQD 值、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件及地下水 5個(gè)指標(biāo)組成； Q分類法考慮 RQD值、節(jié)理組數(shù)、節(jié)理粗糙系數(shù)、節(jié)理蝕變系數(shù)、節(jié)理水折減系數(shù)和應(yīng)力折減 系數(shù) 6個(gè)參數(shù)，反映了巖體的完整性，結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及次生變化程度和地下水與其它應(yīng)力存在對(duì)巖體質(zhì)量的影響。 11σ 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 第三章地應(yīng)力及其測(cè)量 。 答：地應(yīng)力是引起地下或露天巖石開挖工程變形和破壞的根本作用力，是引起巖石開挖工程穩(wěn)定性因素中最更本最重要的因素之一，進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量是確定工程巖體屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析，實(shí)現(xiàn)巖石工程開挖設(shè)計(jì)和決策科學(xué)化的必要前提條件。 ？控制某一工程區(qū) 域地應(yīng)力狀態(tài)的主要因素是什么？ 答：地應(yīng)力的形成主要與地球的各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程有關(guān)，其中包括：板塊邊界受壓、地幔熱對(duì)流、地球內(nèi)應(yīng)力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、巖漿侵入和地殼非均勻擴(kuò)容等。其中，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和重力應(yīng)力場(chǎng)為現(xiàn)今地應(yīng)力場(chǎng)的主要組成部分?？刂乒こ虆^(qū)域地應(yīng)狀態(tài)的主要因素是構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和重力應(yīng)力場(chǎng)。 。 答： (1)三向不等壓，應(yīng)力分布是時(shí)間和空間的函數(shù)； （ 2）實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量 （ 3）淺層地殼中，實(shí)測(cè)水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力； （ 4）平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力 比值相當(dāng)分散，隨深度增加比值減小； （ 5）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值隨深度增加呈線性增長(zhǎng)； （ 6）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性； （ 7）地應(yīng)力分布規(guī)例受地形和斷層影響較大。 ？?jī)深惖闹饕獏^(qū)別在哪里？每類包括哪些測(cè)量技術(shù)？ 答：依據(jù)測(cè)量基本原理不同分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接測(cè)量法是由儀器直接測(cè)量和記錄各種應(yīng)力量；間接測(cè)量法借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測(cè)量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的物理量的變化，以此通過(guò)有關(guān)